DE2459634B2 - Verfahren zur biologischen reinigung von abwasser und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur biologischen reinigung von abwasser und anlage zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels einer mindestens drei
miteinander verbundene Becken aufweisenden Abwasserreinigungsanlage, bei dem das zu reinigende
Abwasser nacheinander mindestens zwei ersten, als Belebungsbecken wirkenden Becken zugeführt wird, um
dem Abwasser in diesen reinen Sauerstoff oder ein Sauerstoffgemisch einzutragen, und dann das derart mit
Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch angereicherte Abwasser nach einer bestimmten durchschnittlichen
Verweilzeit aus dem letzten Belebungsbecken dem letzten als Nachklärbecken wirkenden Becken zugeführt und das geklärte Abwasser aus diesem
abgeführt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bereits ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser mittels einer mehrere Belüftungsbecken
aufweisenden Anlage bekannt (DT-PS 5 01 580), bei welcher nach jedem Belüftungsbecken mittels Siebvorrichtungen der Belebtschlamm herausgesiebt und im
Gegenstrom zum Abwasser von Stufe zu Stufe fortbewegt wird. Dies bedingt jedoch mehrere komplizierte Siebvorrichtungen und mehrere Schlammpumpen, was in der Anschaffung und im Unterhalt
(24-Stunden-Betrieb!) sehr teuer ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art unter Vermei-
dung der oben angedeuteten Nachteile so auszubilden, daß keine mechanische Schlammräumung erforderlich
ist und trotzdem keine Verschlammung der Anlage erfolgt
Diese Aufgabe wird bei eimern Verfahren der
eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man diese Betriebsrichtung beibehält, bis die
Belebtschlammkonzentration im ersten Becken unterhalb eines bestimmten Wertes sinkt, worauf die
Betriebsrichtung gewechselt wird, so daß das dritte Becken und das zweite Belebungsbecken als miteinander
verbundene Belebungsbecken und das erste Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken wirken, und das
Verhältnis von in der Belebungsstufe sich befindendem Abwasservolumen zu dem kleineren, in der Nachklärstufe
sich befindendem Abwasservolumen in beiden Betriebsrichtungen gleich isL
Bei Anwendung des erfindungsgernäßen Verfahrens erfolgt trotz dem Fehlen einer mechanischen Schlammräumung
auch bei sehr ungünstigen Abwasserverhältnissen keine Verschlammung der Anlage, das Verfahren
ist mit einfachen Mitteln durchzuführen, und das Volumen des Belüftungsteils ist in beiden Betriebsrichtungen
der Anlage bedeutend größer als das Volumen des Nachklärteils.
Bei besonders tiefen Becken von beispielsweise 6 bis 12 Metern Tiefe ist es zweckmäßig, wenn man den
reinen Sauerstoff oder das Sauerstoffgemisch mittels einer unterhalb der Abwasseroberfläche sich befindenden
Abwasserumwälzvorrichtung, vorzugsweise einem doppelseitigen Zentrifugalpumpenrad, in das in den
Belüftungsbecken sich befindende Abwasser einträgt, indem man den Sauerstoff bzw. das Sauerstoffgemisch
über mindestens eine Zufuhrleitung bis in den Ansaugbereich der Abwasserumwälzvorrichtung
zuführt.
Zur Vermeidung von Schlammablagerungen auf dem Boden der Belebungsbecken ist es vorteilhaft, wenn man
mittels der in den als Belebungsbecken wirkenden Becken angeordneten Sauerstoffeintragvorrichtungen
unmittelbar oberhalb der Beckensohle eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 30 cm/s erzeugt.
Es ist auch bereits eine Einrichtung bekannt (CH-PS 5 44 040), bei der zwei gleich große Becken eingesetzt
werden, wobei abwechselnd das eine als Belüftungs- und das andere als Nachklärbecken wirkt.
Diese Einrichtung weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, daß bei der Verwendung von Luft als
Belüftungsmedium das als Nachklärbecken wirkende Becken doppelt so groß ist als es für einen optimalen
Betrieb erforderlich wäre. Eine solche Einrichtung ist somit verglichen mit einer für die gleiche Durchflußmenge
berechneten, jedoch für nur eine einzige Betriebsrichtung ausgelegten herkömmlichen, normalen
Abwasserreinigungsanlage, welche ein Belüftungs- und ein Nachklärbecken aufweist, um 33" /3% zu groß und
bezüglich des Bauvolumens 33'/3% teurer. Was dies bei
einer für eine Großstadt bestimmten Abwasserreinigungsanlage bedeuten würde, ist ganz offensichtlich.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welche mindestens drei miteinander verbundene Becken, mindestens zwei in den mindestens
drei Becken einsetzbare Sauerstoffeintragvorrichtungen und dem ersten und dem letzten Becken
zugeordnete Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittei aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Ahwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittel sowie die Sauerstoffeintragvorrichtungen über eine Steueranordnung
derart miteinander verbunden sind, daß intermittierend die beiden ersten Becken als Belebungsbecken
und das dritte Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken sowie umgekehrt die beiden letzten Becken
als Belebungsbecken und das erste Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken betrieben werden
können, und daß die Becken derart bemessen sind, daß das Verhältnis des Gesamtvolumens der Belebungsbekken
zum kleineren Volumen des Nachklärbeckens in beiden Betriebsrichtungen gesehen gleich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 8.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
■5 Zeichnung dargestellt, die nachstehend erläutert wird.
Es zeigt
Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt längs der Linie I-I in F i g. 2
durch eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage,
ίο F i g. 2 einen Grundriß der in F i g. 1 dargestellten
Anlage,
Fig.3 einen Schnitt längs der Linie HMII in Fig.2
und
F i 3.4 einen Schnitt analog F i g. 1 durch eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage.
F i 3.4 einen Schnitt analog F i g. 1 durch eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage.
Wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich, wird das zu reinigende Abwasser über die Zuleitung 1, ein Becken 2,
einen Sandfang 3, einen Grobstoffzerkleinerer 4, eine nachfolgende Wassermengenmeßeinrichtung 5 und
einen der beiden ferngesteuerten Zulaufschieber 6a und 6Z) in eines der beiden äußeren Becken 7a und Tb einer
Dreibeckeneinheit eingeleitet. Ist zum Beispiel der Zulaufschieber 6a geöffnet, dann ist gleichzeitig der
Zulauf schieber 6b geschlossen, so daß das zugefühi ts zu
reinigende Abwasser nur in das rechte Becken 7a der Dreibeckeneinheit gelangt. Die in den in dieser
Betriebsrichtung der Anlage als Belebungsbecken wirkenden Becken 7a und 8 angeordneten Oberflächenbelüftungskreisel
9a und 9c werden dabei über ihre zugeordneten Antriebsmotoren 10 in Rotation versetzt
und tragen dabei Luft oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft in das in den Becken 7a und 8 sich
befindende Abwasser. Der im als Nachklärbecken wirkenden Becken Tb angeordnete Oberflächenbelüftungskreisel
9b befindet sich im Ruhezustand. Die dem Becken 7£>
zugeordnete Ablauf anordnung Wb ist geöffnet, während die dem als Belebungsbecken
wirkenden Becken 7a zugeordnete Ablaufanordnung 11a geschlossen ist. Die quer durch die Becken 7a bzw.
Tb sich erstreckenden Ablaufrohre der Ablaufanordnung 11a und Wb sind unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
angeordnet, so daß keine Schwimmstoffe in die in diesen sich befindenden Ausflußöffnungen gelangen.
Durch das in das Becken 7a und anschließend in das Becken 8 eintretende Abwasser wird bei ständiger
Vermischung mit dem in diesen Becken sich befindenden Belebtschlamm das mittels der Oberflächenbelüftungskreisel
9a und 9b belüftete Abwasser-Belebt-
»0 schlammgemisch durch die in der Beckentrennwand 12
sich befindenden Durchtrittsöffnungen 13 in das dritte Becken Tb verdrängt, welches dabei die Funktion eines
Nachklärbeckens insofern übernimmt, daß sich der Belebtschlamm über die Strecke von den Durchtrittsöff-
6^ nungen 13 bis zu der Ablaufanordnung Wb, auf der
Beckensohle des Beckens Tb ablagert. Da im mittleren Becken 8 sich das Abwasser-Belebtschlammgemisch
infolge der Wirkung des Oberflächenbelüftungskreisels
9c in stark turbulentem Zustand befindet und andererseits im als Nachklärbecken wirkenden E ecken Tb eine
ruhige, gleichmäßige Strömung erforderlich ist, sind auf beiden Seiten der Beckentrennwand 12 von oberhalb
der Durchtrittsöffnungen 13 je eine über die gesamte Beckenbreite und von der Beckenwand 12 nach unten
und gegen das Beckeninnere ϊ\ι geneigt sich erstreckende, in horizontaler Richtung gesehen die Durchtrittsöffnungen überdeckende Strömungsleitfläche 14 und 15
vorgesehen, welche trotz recht turbulenten Strömungs-Verhältnissen im Becken 8 eine ruhige, gleichmäßige
Strömung im Becken Tb bewirken. Das vom Belebtschlamm befreite und biologisch gereinigte Abwasser
verläßt das als Nachklärbecken wirkende Becken Tb über die Ablaufanordnung 1 !binden Ablaufkanal 16. ij
Da bei dieser Ausbildung der Abwasserreinigungsanlage der Belebtschlamm ständig aus den beiden ersten
Becken Ta und 8 in das anschließende letzte Becken Tb
verdrängt und nicht mehr zurückgeführt wird, tritt in den beiden als Belüftungsbecken eingesetzten Becken x>
Ta und 8 mit zunehmender Betriebszeit eine Abnahme der Belebtschlammkonzentration ein. Unterhalb einer
bestimmten Belebtschlammkonzentration würde eine starke Abnahme der Reinigungsleistung auftreten.
Außerdem wird dem im Becken Tb abgelagerten Belebtschlamm kein Sauerstoff mehr zugeführt, so daß
sich auch in diesem Becken nach einer bestimmten Betriebszeit Folgeerscheinungen bemerkbar machen
würden.
Um die vorgenannten Folgeerscheinungen auszuschließen und eine einwandfreie Reinigungsleistung zu
gewährleisten, wird die Betriebsrichtung der Dreibekkeneinheit nach einer bestimmten Zeit umgekehrt, und
zwar bevor die Belebtschlammkonzentratton in den beiden ersten Becken Ta und 8 unterhalb eines
bestimmten Werts gesunken ist Bei diesem Wechsel, der vollautomatisch erfolgt, wird zunächst der
Oberflächenbelüftungskreisel 9a im ersten Becken Ta abgeschaltet, die Ablaufanordnung 116 geschlossen und
der ferngesteuerte Zulaufschieber 6b geöffnet. Der
Oberflächenbelüftungskreisel 9c im mittleren Becken 8 kann weiter in Betrieb bleiben. Mit dem Stillstand des
Oberflächenbelüftungskreisels 9a tritt eine Beruhigung der Wasserbewegung im ersten Becken Ta ein, so daß
der noch in diesem Becken Ta vorhandene Belebtschlamm sedimentieren kann. Die Sedimentation des im
Bedien Ta sich befindenden Belebtschlammes wird über eine in einem bestimmten Abstand unterhalb der
Ablauf anordnung lla angeordnete Photozellenanordnung 17 überwacht, indem die letztere bei genügender
Sedimentation des Belebtschlammes im Becken Ta einen Steuerimpuls zur Öffnung der Ablaufanordnung
lla abgibt, wodurch der Wasserablauf aus dem Becken Ta bewirkt wird. Gleichzeitig wird der Oberflächenbelüftungskreisel 9b im Becken Ib eingeschaltet und
somit der sich in diesem Becken Tb abgelagerte Schlamm wieder in den notwendigen Schwebezustand
gebracht und mit Sauerstoff versorgt
Für den Abzug von Oberschußschlamm erstreckt sich
in das mittlere Becken 8 eine Oberschußschlammleitung
18, fiber welche überschüssiger Schlamm abgezogen und einem Schlammeindick- und Stapelbecken 19
zugeführt wird. Ober eine Schlammentnahme 20 wird der Schlamm aus dem Becken 19 entnommen.
Die Anlage kann selbstverständlich wie in Fig.2
strichpunktiert eingezeichnet, symmetrisch für die
doppelte Kapazität ausgebildet sein.
Belüftungsbecken wirkenden Becken Ta und Tb angeordneten Oberflächenbelüftungskreisel 9a und 9b
sind derart dimensioniert und ausgebildet, daß bei Betrieb derselben unmittelbar oberhalb der Beckensohle dieser Becken eine Strömungsgeschwindigkeit von
mindestens 30 cm/Sekunde erzeugt wird, um den sedimentierten Belebtschlamm wieder in den Schwebezustand zu bringen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Oberseiten der Becken Ta, Tb und 8 gasdicht abzuschließen und den
im Betrieb oberhalb des Abwasserspiegels sich einstellenden Hohlräumen über Leitungen reinen Sauerstoff
oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen.
Zur Erhöhung der biologischen Aktivität kann man das in den als Belebungsbecken wirkenden Becken sich
befindende Abwasser über Wärmeaustauscher 21, durch die zum Beispiel das erwärmte Kühlwasser eines
Kernreaktors oder die Abwärme einer Schlammaufbereitungsanlage geleitet wird, um mindestens 2° C,
vorzugsweise um 5 bis 100C, gegenüber der Eintrittstemperatur des zu reinigenden Abwassers erwärmen.
Um die Anordnung von drei Belüftungsturbinen in den drei Becken Ta, Tb und 8 zu vermeiden, ist es, wie aus
F i g. 4 ersichtlich, auch möglich, an einer oberhalb der Becken Ta, Tb und 8 verschiebbar angeordneten
Traganordnung zwei Belüftungsturbinen 23 und 24 zu befestigen, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei doppelseitige Zentrifugalpumpenräder zur
Eintragung von Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in das zu klärende
Abwasser verwendet werden. Solche Zentrifugalpumpenräder eignen sich besonders gut bei tiefen Becken
von beispielsweise 6 bis 12 Metern Tiefe, wobei sie in jedem der Becken in dem sie eingesetzt sind, zwei
übereinander angeordnete, kreisringfönnige Hauptumwälzströmungen erzeugen und damit den gesamten
Beckeninhalt gründlich umwälzen beziehungsweise den sedimentierten Belebtschlamm schnell in den erwünschten Schwebezustand bringen. Die Zuleitungen 25 zur
Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch in das zu klärende Abwasser erstrecken sich bis in
die Ansaugzonen der Belüftungsturbinen 23 und 24.
Um eine drallfreie Einströmung des Abwassers in die beiden Ansaugöffnungen der Belüftungsturbinen zu
erhalten, sind in axialer Richtung gesehen vor diesen Ansaugöffnungen kreuzweise angeordnete Strömungsleitbleche 26 und 27 vorgesehen. Die oberen Strömungsleitbleche 26 sind an der Traganordnung und die unteren
Strömungsleitbleche 27 am Beckenboden befestigt
Soll nun die Betriebsrichtung der in F i g. 4 dargestellten Anlage gewechselt und somit das Becken 7b als
Belebungsbecken und das Becken 7« als Nachklärbekken eingesetzt werden, dann werden zur Freigabe von
Belüftungsturbinendurchirittsöffnungen 28 in den Trennwänden je ein Schieber 29 parallel zu den
letzteren seitlich verschoben, worauf die BeWftungsturbme 23 in das Becken 8, die Belüftungsturbine 24
gleichzeitig in das Becken 76und die Schieber 29 wieder vor die Durchtrittsöffnungen 28 verschoben werden
können.
Die Steuerung der Zulaufschieber und Ablauf anordnungen zum Betrieb der Anlage erfolgt analog zu der in
den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform und
muß daher nicht mehr näher erttutert werden.
Wenn über die Zuleitungen 25 reiner Sauerstoff oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt
werden solL dann müssen die Becken 7a, 7b und 8
selbstverständlich an ihrer Oberseite abgeschlossen
sein, so daß überschüssiger, über die Wasseroberfläche austretender Sauerstoff wieder aus dem oberhalb der
Flüssigkeit sich befindenden Raum abgesogen und wieder in das zu belüftende Abwasser eingetragen
werden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels einer mindestens drei miteinander S
verbundene Becken aufweisenden Abwasserreinigungsanlage, bei dem das zu reinigende Abwasser
nacheinander mindestens zwei ersten, als Bedienungsbecken wirkenden Becken zugeführt wird, um
dem Abwasser in diesen reinen Sauerstoff oder ein >o Sauerstoffgemisch einzutragen, und dann das derart
mit Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch angereicherte Abwasser nach einer bestimmten durchschnittlichen Verweilzeit aus dem letzten Belebungsbecken dem letzten als Nachklärbecken wirkenden '5
Becken zugeführt und das geklärte Abwasser aus diesem abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Betriebsrichtung beibehält, bis die Belebtschlammkonzentration im
ersten Becken unterhalb einen bestimmten Wert «inkt, worauf die Betriebsrichtung gewechselt wird,
to daß das dritte Becken und das zweite Belebungsbecken als miteinander verbundene Belebungsbekken und das erste Becken als nachgeschaltetes
Nachklärbecken wirken, und das Verhältnis von in *5 der Belebungsstufe sich befindendem Abwasservolumen zu dem kleineren, in der Nachklärstufe sich
befindendem Abwasservolumen in beiden Betriebsrichtungen gleich ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den reinen Sauerstoff oder das
Sauerstoffgemisch mittels einer unterhalb der Abwasseroberfläche sich befindenden Abwasser-
«mwälzvorrichtung, vorzugsweise einem doppelseiligen Zentrifugalpumpenrad, in das in den Belüf-
lungsbecken sich befindende Abwasser einträgt, indem man den Sauerstoff bzw. das Sauerstoffgemisch über mindestens eine Zufuhrleitung bis in den
Ansaugbereich der Abwasserumwälzvorrichtung Zuführt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels der in den als
Belebungsbecken wirkenden Becken angeordneten Sauerstoffeintragvorrichtungen unmittelbar oberhalb der Beckensohle eine Strömungsgeschwindig-
keit von mindestens 30 cm/s erzeugt.
4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens drei miteinander
verbundenen Becken, mindestens zwei in den mindestens drei Becken einsetzbaren Sauerstoffeintragvorrichtungen, und mit dem ersten und dem
letzten Becken zugeordneten Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmitteln, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittel lowie die Sauerstoffeintragvorrichtungen über eine
Steueranordnung derart miteinander verbunden tind, daß intermittierend die beiden ersten Becken
(7a, 8) als Belebungsbecken und das dritte Becken (7b) als nachgeschaltetes Nachklärbecken sowie
umgekehrt die beiden letzten Becken (7b, 8) als Belebungsbecken und das erste Becken (7a) als
nachgeschaltetes Nachklärbecken betrieben werden können, und daü die Becken derart bemessen sind,
daß das Verhältnis des Gesamtvolumens der Belebungsbecken zum kleineren Volumen des
Nachklärbeckens in beiden Betriebsrichtungen gesehen gleich ist.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Becken (7a, 7b, 8) zur Bildung eine;
iVeifachbeckens stirnseitig miteinander verbunder und durch je eine in ihrer unteren Hälfte mil
Durchtrittsöffnungen (13) versehene Beckentrenn wand (12) voneinander getrennt sind, und daf
oberhalb der Durchtrittsöffnungen (13), mindesten: auf der dem intermittierend als Nachklärbecker
wirkenden Becken (7a bzw· 7b) zugewandten Seite einer Trennwand (12), eine mindestens annähernc
über die gesamte Beckenbreite und von dei Trennwand (12) nach unten und gegen das
Beckeninnere zu geneigt sich erstreckende, ir horizontaler Richtung gesehen die Durchtrittsöffnung (13) überdeckende Strömungsleitfläche (15]
vorgesehen ist
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Trennwand (12) je
eine die Durchtrittsöffnungen (13) überdeckende Strömungsleitfläche (14,15) vorgesehen ist
7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im
ersten und letzten Becken (7a, 7b) eine in Abhängigkeit von der Betriebsrichtung der Anlage
ein- bzw. ausgeschaltete Sauerstoffeintragvorrichtung (9a, 96) und im mittleren Becken (8) eine in
beiden Betriebsrichtungen eingeschaltete Sauers ^eintragvorrichtung (9c) angeordnet ist
8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Becken (7a, 8,7b) aneinander angebaut
sind und je eine in die jeweils als Belüftungsbecken zu betreibenden Becken (7a, 8) verfahrbare Sauerstoffeintragvorrichtung vorgesehen ist, wobei die
Trennwände zwischen den einzelnen Becken (7a, 7b, 8) je eine mindestens teilweise verschließbare
Durchtrittsöffnung (28) für die Sauerstoffeintragvorrichtungen aufweisen.
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Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |