DE2459634C3 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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 dieserr abgeführt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits ein Verfahren zur Reinigung vor Abwasser mittels einer mehrere Belüftungsbecker aufweisenden Anlage bekannt (DT-PS 5 01 580), be welcher nach jedem Belüftungsbecken mittels Siebvor richtungen der Belebtschlamm herausgesiebt und in Gegenstrom zum Abwasser von Stufe zu Stufi fortbewegt wird. Dies bedingt jedoch mehrere kompii zierte Siebvorrichtungen und mehrere Schlammpum pen, was in der Anschaffung und im Unterhai (24-Stunden-Betrieb!) sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eil Verfahren der eingangs erwähnten Art unter Vermei

dung der oben angedeuteten Nachteile so auszubilden, jaß keine mechanische Schlammräumung erforderlich st und trotzdem keine Verschlammung der Anlage »rfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einem 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 Abwasservoljmen in beiden Betriebsrichtungen gleich ist.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen 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 33V3% 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, weiche mindestens drei miteinander verbundene Becken, mindestens zwei in den mindestens drei Becken einsetzbare Sauerstoffeintragvorrichtungen und dem ersten und dem letzten Becken zugeordnete Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittel 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 ■ 5 Zeichnung dargestellt, die nachstehend erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt längs der Linie l-l in F i g. 2 durch eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage,

F i g. 2 einen Grundriß der in F i g. 1 dargestellten Anlage,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie ΙΠ-1Ι1 in F i g. 2 und

Fi g. 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 66 in eines der beiden äußeren Becken 7a und 76 einer Dreibeckeneinheit eingeleitet. 1st zum Beispiel der Zulaufschieber 6a geöffnet, dann ist gleichzeitig der Zulaufschieber 6b geschlossen, so daß das zugeführte 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 96 befindet sich im Ruhezustand. Die dem Becken Tb zugeordnete Ablauf anordnung 11£> ist geöffnet, während die dem als Belebungsbecken wirkenden Becken Ta zugeordnete Ablaufanordnung Ha geschlossen ist. Die quer durch die Becken 7a bzw Tb sich erstreckenden Ablaufrohre der Ablaufanordnung 11 a und Mb sind unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet, so daß keine Schwimmstoffe in die in dieser sich befindenden Ausflußöffnungen gelangen. Durch das in das Becken 7a und anschließend in da> Becken 8 eintretende Abwasser wird bei ständigei Vermischung mit dem in diesen Becken sich befinden den Belebtschlamm das mittels der Oberflächenbelüf tungskreisel 9a und 9b belüftete Abwasser-Belebt schlammgemisch durch die in der Beckentrennwand l; sich befindenden Durchtrittsöffnungen 13 in das dritti Becken Tb verdrängt, welches dabei die Funktion eine: Nachklärbeckens insofern übernimmt, daß sich de Belebtschlamm über die Strecke von den Durchtrittsöff nungen 13 bis zu der Ablauf anordnung 116, auf de Beckensohle des Beckens Tb ablagert. Da im mittlerei Becken 8 sich das Abwasser-Belebtschlammgemiscl infolge der Wirkung des Oberflächenbelüftungskreisel

9c in stark turbulentem Zustand befindet und andererseits im als Nachklärbecken wirkenden Becken 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 zu geneigt sich erstreckende, in horizontaler Richtung gesehen die Durchtrittsöffnungen überdeckende Strömungsleitfläche 14 und 15 vorgesehen, welche trotz recht turbulenten Strömungsverhältnissen 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 Ablauf anordnung 11 b in den Ablauf kanal 16.

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 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 <n 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 Belebtschlammkonzentration 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 Wb geschlossen und der ferngesteuerte Zulaufschieber 66 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 Becken Ta sich befindenden Belebtschlammes wird über eine in einem bestimmten Abstand unterhalb der Ablaufanordnung 11a angeordnete Photozellenanordnung 17 überwacht, indem die letztere bei genügender Sedimentation des Belebtschlammes im Becken Ta einen Steuerimpuls zur öffnung der Ablaufanordnung 11a abgibt, wodurch der Wasserablauf aus dem Becken Ta bewirkt wird. Gleichzeitig wird der Oberflächenbelüftungskreisel 9b im Becken Tb 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 Überschußschlamm erstreckt sich in das mittlere Becken 8 eine Überschußschlammleitung 18, über welche überschüssiger Schlamm abgezogen und einem Schlammeindick- und Stapelbecken 19 zugeführt wird. Über eine Schlammentnahme 20 wird der Schlamm aus dem Becken 19 entnommen.

Die Anlage kann selbstverständlich wie in F i g. 2 strichpunktiert eingezeichnet, symmetrisch für die doppelte Kapazität ausgebildet sein.

Die in den intermittierend als Nachklär- und Belüftungsbecken wirkenden Becken 7a und Tb angeordneten Oberflächenbelüftungskreisel 9a und 9b sind derart dimensioniert und ausgebildet, daß bei Betrieb derselben unmittelbar oberhalb der Beckensoh-Ie 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 ίο der Becken 7a, 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 ij 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, to vorzugsweise um 5 bis 10° C, gegenüber der Eintrittstemperatur des zu reinigenden Abwassers erwärmen.

Um die Anordnung von drei Belüftungsturbinen in den drei Becken 7a, Tb und 8 zu vermeiden, ist es, wie aus F i g. 4 ersichtlich, auch möglich, an einer oberhalb der ij Becken 7a, 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, kreisringförmige 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 dargestell ten Anlage gewechselt und somit das Becken Tb al; Belebungsbecken und das Becken 7a als Nachklärbek ken eingesetzt werden, dann werden zur Freigabe vor Belüftungsturbinendurchtrittsöffnungen 28 in det Trennwänden je ein Schieber 29 parallel zu dei letzteren seitlich verschoben, worauf die Belüftungstur bine 23 in das Becken 8, die Belüftungsturbine 2' gleichzeitig in das Becken Tb und die Schieber 29 wiede vor die Durchtrittsöffnungen 28 verschoben werde können.

Die Steuerung der Zulaufschieber und Ablaufanord nungen zum Betrieb der Anlage erfolgt analog zu der i den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform un muß daher nicht mehr näher erläutert werden.
Wenn über die Zuleitungen 25 reiner Sauerstoff odc mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft zugefühi werden soll, dann müssen die Becken 7a, Tb und selbstverständlich an ihrer Oberseite abgeschlosse

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)

Patentansprüche:

1. 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 Bedienungsbecken 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, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Betriebsrichtung beibehält, bis die Belebtschlammkonzentration im ersten Becken unterhalb einen bestimmten Wert sinkt, worauf die Betriebsrichtung gewechselt wird, so 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 der Belebungsstufe sich befindendem Abwasservolu men 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 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.

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 Strömungsgeschwindigkeit 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 sowie die Sauerstoffeintragvorrichtungen über eine Steueranordnung derart miteinander verbunden sind, daß intermittierend die beiden ersten Becken (7a, 8) als Belebungsbecken und das dritte Becken (76) als nachgeschaltetes Nachklärbecken sowie umgekehrt die beiden letzten Becken (76, 8) als Belebungsbecken und das erste Becken (7a) als nachgcschaltvtes Nachklärbecken betrieben werden können, und daß 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 gekennzeich-

net, daß drei Becken (7a, 76, 8) zur Bildung eines Dreifachbeckens stirnseitig miteinander verbunden und durch je eine in ihrer unteren Häifte mit Durchtrittsöffnungen (13) versehene Beckentrennwand (12) voneinander getrennt sind, und daß oberhalb der Durchtrittsöffnungen (13), mindestens auf der dem intermittierend als Nachklärbecken wirkenden Becken (7a bzw. 76) zugewandten Seite einer Trennwand (12), eine mindestens annähernd über die gesamte Beckenbreite und von der Trennwand (12) nach unten und gegen das Beckeninnere zu geneigt sich erstreckende, in 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, 76) eine in Abhängigkeit von der Betriebsrichtung der Anlage ein- bzw. ausgeschaltete Sauerstoffeintragvorrichtung (9a, 96) und im mittleren Becken (8) eine in beiden Betriebsrichtungen eingeschaltete Sauerstoffeintragvorrichtung (9c) angeordnet ist.

8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Becken (7a, 8, 76) 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, 76, E) je eine mindestens teilweise verschließbare Durchtrittsöffnung (28) für die Sauerstoffeintragvorrichtungen aufweisen.