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Vorrichtung zur biologischen Abwasser-Reinigung Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur biologischen Abwasser-Reinigung mittels aerober
Mikroorganismen.
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Es sind Verfahren bekannt, mit denen die biologische Abwasser-Reinigung
durch Mikroorganismen erreicht wird, wobei sich diese Mikroorganismen als "biologischer
Rasen" an Körpern anhaften. So z.B. fliesst bei sogenannten "Spültropfkörpern" das
zu reinigende Abwasser über den biologischen Rasen an der Füllkörperoberfläche,
so dass der für die Organismen erforderliche Sauerstoff aus der freien Luft entnommen
werden kann. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass der grösste Teil der Anlage
praktisch unzugänglich ist, dass die üblichen Organismen-Träger durch ihre Schüttungsstruktur
zu Verstopfungen neigen und bei toxischen Einflüssen nur schwer zu reinigen sind
(Literatur: Dunbar 1902 u.a.).
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Andere Verfahren verwenden stationäre Tauchkörper, die als Träger
des "Bio-Rasens" im Abwasser eingetaucht sind; dabei wird die Sauerstoffversorgung
durch ins Wasser eingeblasene Luft erreicht. Diese Verfahren haben ebenfalls verschiedene
Nachteile, wie Verstopfungsanfälligkeit, Verpilzung und mangelhafte Kontrollierbarkeit
und als Erschwernis die künstliche Belüftung mit verhältnismässig unwirtschaftlichem
Wirkungsgrad (Literatur: Mahr und Sierp 1928, Griffith 1943 u.a.).
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Weitere, schon seit 1896 bekannte Verfahren lassen bewegliche Tauchkörper
abwechselnd durch die Luft und durch das Abwasser rotieren. Dabei wird Sauerstoff
für die Mikroorganismen während der Aufenthaltsdauer in der Luft aufgenommen. Nachteilig
ist, dass die Sauerstoffaufnahme vielfach dadurch gehemmt oder verunmöglicht wird
r weil Verpilzungen oder Verstopfungen zwischen benachbarten Tauchtropfkörpern die
Hohlräume vollständig ausfüllen, so dass solche Partien in anaeroben Zustand übergehen.
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Die lediglich langsame Bewegung durch das Abwasser vermag solche Verstopfungen
lange oder überhaupt nicht wegzuspülen, weshalb Betriebsstörungen auftreten. Ein
weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, dass herkömmliche Tauchtropfkörperresp.
Scheibenpakete im wesentlichen nur je einen einheitlichen biologischen Rasen ansetzen
können; zur Vollreinigung sind gezwungenermassen mehrere in Serie geschaltete Stufen
unumgänglich.
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Es sind weitere Verfahren bekannt mit spiraligen oder schneckenförmigen
Tauchkörpern oder mit Wickelkörpern aus Folien, Schläuchen etc. Diese gewährleisten
nur einen annäherñd,stufenlosen Betrieb, die übrigen Nachteile bleiben; in allen
diesen Fällen sind durch die gemeinsame Bewegung aller Bio-Rasen-tragenden Partien
Verstopfungen durch Zuwachsen usw. nicht zu verhindern, umsomehr als für den Durchfluss
des Abwassers praktisch der gesamte
jeweilige Becken-Nettoquerschnitt
zur Verfügung steht, und sich keine Zwangsströmungen bilden.
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Ausserdem ist von den vorstehenden Vorrichtungen bekannt, dass der
Sauerstoffgehalt im Abwasser mit fortschreitender Reinigung ansteigt und dabei unwirtschaftliche
hohe Werte erreicht. Somit ist offensichtlich die als Bio-Rasen-Tragfläche nötige
Tauchkörperfläche grösser als die zur Sauerstoffaufnahme notwendige durch die Luft
bewegte Fläche.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese Nachteile auf einfache
Weise zu eliminieren, den Wirkungsgrad zu steigern und die Betriebssicherheit zu
erhöhen.
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Zu diesem Zweck ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung in einem
vom Abwasser durchflossenen Trag in Durchflussrichtung mindestens eine drehbare
Achse angeordnet, an der teilweise eintauchende rotierende Tauchscheiben angebracht
sind, wobei zwischen je zwei dieser Tauchscheiben mindestens eine stationäre, den
ganzen Trogquerschnitt bis auf eine Durchflussöffnung ausfüllende Tauchwand angeordnet
ist. Dabei kann die drehbare Achse sowohl über als auch unter der Wasserspiegelhöhe
angeordnet sein. Die Tauchwände reichen normalerweise bis über den Wasserspiegel
und sind mit Ausnahme der Durchflussöffnungen gegen die Trogwand dicht eingepasst.
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In den Zeichnungen ist die beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt in
schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 Fig. 3 einen Querschnitt
der Vorrichtung, und Fig. 4 bis 7 verschiedene Tauchwand-Typen.
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Das von Feststoffen gereinigte Abwasser gelangt durch die Zulaufleitung
1 in den Abwassertrog 2 und fliesst durch die Ablaufleitung 3, welche die Höhe des
Wasserspiegels 4 bestimmt, zu der üblichen (nicht dargestellten) Nachklärung.
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Das aus der Leitung 1 zufliessende Abwasser gelangt, von einer Prellwand
5 verteilt, in den Bereich der mit der Achse 6 rotierenden Tauchscheiben 7, zwischen
denen einzelne stationäre Tauchwände 8, oder paarweise angeordnete Tauchwände 9,
oder auch paketweise angeordnete Tauchwände 10 vorgesehen sind.
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Das Abwasser durchfliesst den Trog 2, indem es die Tauchscheiben 7
umfliesst und an den Bio-Rasenflächen der Tauchscheiben 7 und der Tauchwände 8,
9, 10 vorbeistreicht, diese letzteren durch die jeweiligen Durchflussöffnungen lla,
b, c, d, e, f passiert, um die nächste Tauchscheibe 7 zu umfliessen und so fort.
Dabei vollziehen Mikroorganismen durch ihre Lebenstätigkeit den bekannten biologischen
Reinigungsprozess. Weil die Bio-Rasenflächen der Tauchscheiben und der Tauchwände
sich nicht miteinander bewegen, ist ein Verstopfen durch Zusammenwachsen (Verpilzen)
der Bio-Rasenflächen ausgeschlossen. Die eingetauchte Bio-Rasenfläche, die im Abwasserkontakt
massgebend
ist für die Reinigungsleistung der Anlage, entwickelt
sich entsprechend der durch die Tauchwände erzwungenen hydraulischen Wasserlenkung
zu einer praktisch stufenlosen Abbaukette.
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Die stationären Zwischenwände sind ebenfalls direkt in die Ansatzflächenbeschaffung
für den Bio-Rasen miteinbezogen, da die darauf sitzenden, dauernd untergetauchten
Organismen aus dem durch die rotierenden Tauchscheiben im Abwasser freigesetzten
gelösten Sauerstoff versorgt werden. Im Verlaufe des Durchströmens verringert sich
die Schmutzfracht entsprechend der fortschreitenden Abbauleistung, so dass der Sauerstoffüberschuss
im Abwasser wächst. Dieser Ueberschuss versorgt im hinteren Bereich eine so grosse
zusätzliche Bio-Rasenfläche, dass bereits zwei, später noch mehr Tauchwände 9, 10
zwischen je zwei Tauchscheiben 7 angeordnet werden können, welche durch die Durchflussöffnungen
lla - f zwangsläufig vollständig vom Wasserfluss bestrichen werden.
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Auf diese Weise kann ein unwirtschaftlicher überschüssiger Sauerstoffeintrag
verhindert werden.
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Die in den Fig. 3 bis 7 beispielsweise dargestellten Ausführungsformen
und Anordnungsweisen der Tauchwände ermöglichen den gleichmässigen Abwasserdurchfluss,
wobei durch asymmetrische Lage der Durchflussöffnungen lla und llb gezeigt wird,
wie der Schlepp-Einfluss der rotierenden Tauchscheiben 7 kompensiert werden kann.
Der Abstand zwischen den rotierenden Tauchscheiben 7 und den stationären Tauchwänden
8, 9, 10 regelt die Bio-Rasenstärke dadurch, dass die Oberflächen bei zu starkem
Wachstum abgescheuert werden. So ist die gleichmässige Erneuerung gewährleistet,
ohne dass sich nach zu starkem Wachstum plötzlich grosse Schlamm-Fladen loslösen,
an deren
Stelle sich Bio-Rasen erst allmählich von Grund auf neu
entwickeln muss. Das durch d ie S die Scheibenzwischenräume turbulent strömende
Abwasser hat durch den aufgezwungenen Fliessweg einen besonders innigen Kontakt
zum Bio-Rasen, was mit ein Grund für die gesteigerte Wirkungsweise der Tauchkörper-Vorrichtung
ist.
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Bei Revisionsarbeiten ist es vorteilhaft, dass der aus den Lagern
13 abhebbare rotierende Teil einen gegenüber herkömmlichen Scheiben-Paketen grösseren
Scheibenabstand aufweist, damit auch bei grossen Scheibendurchmessern visuell eine
Beurteilung des anhaftenden Bio-Rasens bis zum Zentrum möglich ist.
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Dasselbe gilt grundsätzlich auch für die stationären Tauchwände 8,
die durch Querverbindungen 14 (Fig. 3) paketweise ausbaubar sind. Die rotierenden
Tauchscheiben 7 wie auch die stationären Tauchwände 8 sind je nach Grösse aus verschiedenen
Materialien, wie Asbestzement, Metall oder vorzugsweise Kunststoffen hergestellt,
immer mit für den Bio-Rasen haftfreundlicher, leicht gerauhter Oberflächenstruktur.
Je nach Materialwahl werden bei grossen Tauchscheibendurchmessern, insbesondere
bei Kunststoffscheiben, zusätzliche Leit-, Abstreif- und Aussteifungsrippen, radial
und konzentrisch angebracht.
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Die Rotationsgeschwindigkeit wird entsprechend den Abwasserverhältnissen
und den Scheibengrössen bariiert und liegt vorzugsweise bei 0,2 bis 20 Umdrehungen
pro Minute. Antrieb, Endlagerung und eventuelle Zwischenlager der Achse 6 sind bedeutungslos
für die grundsätzliche Wirksamkeit der Vorrichtung.
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Auch wird die Wirkungsweise grundsätzlich nicht wesentlich beeinflusst
von der Art der Vorklärung, der Nachklärung wie auch von den verschiedenen bekannten
Arten der Schlammrückführung, des Ueberschuss-Schlammabzuges und so weiter, d.h.
der Tauchkörper lässt sich in Abwasserreinigungs-Anlagen herkömmlicher Art und Weise
wirkungsvoll eirlSelt#en.