DE2725509A1

DE2725509A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von abwasser

Info

Publication number: DE2725509A1
Application number: DE19772725509
Authority: DE
Inventors: George Francis Gilbert Clough
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-06-06
Publication date: 1977-12-29
Also published as: BE855386A; NL7706126A; FR2354291A1; JPS5436414B2; SE7706604L; US4108763A; ZA773196B; GB1523074A; JPS52149855A; NO771921L; IT1083813B

Description

PATENTANWAtTE

DR. -ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER DR. rer. nat. R. KNEISSL

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νυΐ,,,:,αΒ,?ι 6. Juni 1977

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ici

IMPERIAL CHEMICAL IKEUSTRIES LIMITED

Imperial Chemical House,

Milltank

London S.W. 1 / ENGLAND

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser

PRIORITÄT: Brit. Patentanmeldung Nr. 236C4/76 vom 8. Juni 1976

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Die Ei'findung bezieht sich auf ein Verfahren ui d e:i :■ Vorrichtung zur Behandlung von Abv/asrer, einschließ! it:L oller Arten von biologisch abbaubaren Haushalts- und lr.dut-trieabwässern, wie sie beispielsweise in Haushalten, landwirtschaftlichen Betrieben, Nährmittelfabriken und anderen Industrien anfallen.

Das zur Behandlung von Abwasser verwendete Verfahren 1 esteht üblicherweise aus einer Primärbehandlung mittels physikalischer Methoden, beispielsweise Aussieben und Sedimentation» um absetzbare suspendierte Stoffe und Teile abzutrennen» und aus einer Sekundärbehandlung durch ein aerobes Verfahren» um feinteilige*emulgierte und gelöste organische Materialien zu entfernen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Sekundärbehandlung von Abwasser.

Die Flüssigkeit, welche in eine Sekundärbehandlungsstufe eines derzeit üblichen Systems eingeführt wird, enthält organische Stoffe in verhältnismäßig niedriger Konzentration. Die Flüssigkeit wird durch ein aerobes Verfahren behandelt, bei welchem die organischen Stoffe mit Luft und mit anwesenden Mikroorganismen in Berührung gebracht wird, !hin Teil der organischen Stoffe wird durch die Mikroorganismen unter Freisetzung von Energie zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert und ein anderer Teil wird in Zellenmaterial umgewandelt.

Das aerobe biologische Verfahren kann mit Hilfe einos Rieselfilters oder eines raschen Biofiltrationsprozersei? durchgeführt werden. Alternativ kann es darin bestehen, daß man Luft in Behälter einbläst, in welchen das Abwasser enthalten ist oder durch welche das Abwasser hindurchgeiührt wird. Dieses Verfahren wird üblicherweise als AktivschlaniEverfahren bezeichnet.

Ein weiteres aerobes biologisches Verfahren besteht darin, daß man das flüssige Abwasser durch ein System zirkuliert, das eine Kammer mit absteigendem Fluß (absteigender Ast)

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und eine Kammer mit aufsteigendem Fluß (aufsteigender Ast) aufweist, welche an ihren oberen und unteren Enden miteinander verbunden sind, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas in das Abwasser eingeführt wird, während dieses durch den absteigenden Ast fließt. Ein solches Verfahren ist in den GB-PAen 23328/73 und 53921/73 beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser vorgeschlagen, bei welchem das Abwasser zunächst durch eine erste Rohrspirale (in der Folge als Kompressionsspirale bezeichnet) geführt wird, welche um eine im wesentlichen vertikale Achse rotiert, wobei der auf das Abwasser ausgeübte Druck kontinuierlich zunimmt, während es vom inneren Ende der Spirale zum äußeren Ende der Spirale fließt, und hierauf durch eine zweite Rohrspirale (in der Folge als Dekompressionsspirale bezeichnet) geführt wird, die ebenfalls um eine im. wesentlichen vertikale Achse rotiert, wobei der auf das Abwasser ausgeübte Druck kontinuierlich abnimmt» während es vom äußeren Ende der Spirale zum inneren Ende der Spirale fließt, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas (wie weiter unten näher definiert) in das Abwasser eingeführt wird, während es durch die Kompressionsspirale fließt.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung für die Behandlung von Abwasser vorgeschlagen, welche folgende Teile aufweist: eine erste Rohrspirale (als Kompressionsspirale bezeichnet), eine zweite Rohrspirale (als Dekcnpressionsspirale bezeichnet), wobei die beiden Spiralen an ihren äußeren Enden und gegebenenfalls auch an ihren inneren Enden miteinander verbunden sind, eine Einrichtung zum Rotieren der beiden Spiralen um die gleiche im wesentlichen vertikale Achse, eine Einrichtung für die Einführung von Abwasser in das innere Ende der Kompressionsspirale und für das allmähliche Zirkulieren des Abwassers durch die Kompressions-

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spirale und die Dekompressionsspirale, eine Einrichtung für die Zuführung eines sauerstoffhaltig^ Gases (wie weiter unten näher definiert) in das in der Kompressionsspirale fliessende Abwasser, sowie gegebenenfalls eine Einrichtung, die mit dem inneren Ende der Dekompressionsspirale verbunden ist, zur Abführung von Gas aus dem fließenden Abwasser und eine Einrichtung, die ebenfalls mit dem inneren Ende der Dekompressionsspirale verbunden ist, für die Rückführung zumindest eines Teils des durch die zirkulierende Flüssigkeit mitgeführten Schlamms zur Kompressionsspirale.

Der Ausdruck "sauerstoffhaltiges Gas" umfaßt Sauerstoff wie auch jedes sauerstoffhaltige Gasgemisch, wie z.B. Luft.

Die Rohref welche die Kompressions- und Dekompressionsspirale bilden, können jeden zweckmäßigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Querschnitt kreisförmig, halbkreisförmig oder rechteckig sein. Sie können getrennt voneinander angeordnet sein, d.h., daß die Spiralen als gesonderte Bauteile vorliegen, oder sie können in einem einzigen Bauteil vereinigt sein. Im letzteren Fall besteht dieses einheitliche Bauteil zweckmäßig aus einem zylindrischer, oder anders geformten Rohr, das durch eine Trennwand in zwei Teile unterteilt ist. Alternativ kann eine der Spiralen als Rohr innerhalb eines größeren Rohrs vorgesehen sein, in welchem Pail das innere Rohr das Kompressionsrohr und der äußere Raum das Dekompressionsrohr bildet oder umgekehrt.

Gemäß der Erfindung werden die Kompresaions- und Eekompreseionsspiralen zweckmäßig mit Hilfe eines geeigneten Kotors um eine vertikale Achse rotiert. Gegebenenfalls wird außerdem das Abwasser in das innere Ende der rotierenden Kotnpressionssplrale gepumpt. Während das Abwasser in der rotierenden Kompreseionsspirale fließt, wird ein sauerstoffhaltiges Gas mit atmosphärischem Druck in die Flüssigkeit eingespritzt. Wegen der in der rotierenden Spirale herrschenden Zentrifugal-

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kräfte wird die Flüssigkeit komprimiert» wodurch eine Verringerung der Größe der sauerstoff haltigen Gacblü^chor und, sofern die Rotationsgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, eine Auflösung des Gases verursacht wird. Hierdurch vird ein wirksamer Übergang von Sauerstoff in die zirkulierende Flüssigkeit erreicht» was zur Folge hat, daß das aerobe Verfahren effizient vonstatten geht.

Wenn das Abwasser in die rotierende Dekompressior.Espirale eintritt, dann erscheinen die Blasen allmählich wieder und nehmen an Größe zu und unterstützen dabei das Flicken der Flüssigkeit. Abschließend kann die Flüssigkeit enti-sst werden, beispielsweise mit Hilfe von Vakuum. Außerdem ksr.n Schlamm abgetrennt und mit zu behandelnden Abwasser ε-ur Kompressionsspirale zurückgeführt werden. Vorteilhaitcrweise wird der Schlamm mit Hilfe eines Zentrifugalabscheiders abgetrennt» der auf der gleichen Welle wie die Spiralen sitzt.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine typische erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung, bei welcher Abwasser direkt von der Dekompressionsspirale in die Kompressionsspirale geführt werden kann; und

Pig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung.

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Gemäß den Zeichnungen sind zwei Rohrspiralen, nämlich eine Kompressionsspirale 2 und eine Bekompressionsepirale 3» die bei 11 miteinander in Verbindung stehen, auf einer j-emeinsamen hohlen Antriebswelle 1, die mit einem inneren kon zentrischen Rohr ausgerüstet ist, befestigt. Die Welle, die in Lagern 4 gelagert ist, wird durch einen (nicht ge zeigten) Elektromotor angetrieben. Sowohl die hohle An triebswelle als auch das konzentrische innere Rohr sind durch eine Trennwand 17 unterteilt, so daß zu beiden Seiten der Trennwand gesonderte Kammern entstehen.

Das untere Ende des inneren konzentrischen Rohres dient dazu, das unbehandelte Abwasser von einem Eintritt 5 in ein Verbindungsrohr 18 zu führen, welches seinerseits das Abwasser in das innere Ende der Kompressionsspirale 2 führt.

Gas kann nach Bedarf von einem Eintritt 7 aus an eine Stelle 10 geführt werden, so daß ein Kittel für die Vor wärtsbewegung des Abwassers durch die Spiralen geschaffen wird.

Der Abschnitt des inneren konzentrischen Rohres über der Trennwand 17 dient dazu, Abwasser und Gas über ein Rohr 19 vom inneren Ende der Dekompressionsspirale zu einem Austritt 8 zu führen.

Sauerstoffhaltiges Gas wird durch eine Eintrittsleitung 6, die hohle Welle und ein Verbindungsrohr in die Kompressionsspirale 9 geführt.

Außerhalb der Vorrichtung ist eine (nicht gezeigte) Einrichtung vorgesehen, durch welche Gas abgetrennt und ein bestimmter Teil des behandelten Abwassers zum Eintritt 5 zurückgeführt werden kann.

Die in Pig. 3 gezeigte Vorrichtung ist mit einer ringförmi gen Kammer 12 ausgerüstet, welche die inneren Enden der Kom-

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pressionsspirale und der Dekompressionsspirale miteinander verbindet, wodurch ein Teil des behandelten Abwassers von der Dekompressionsspirale zur Kompressionsspirale zurückgeführt werden kann. Das Gas wird mit dem Abstrom des behandelten Abwassers zu einem (nicht gezeigten) Trennbehälter geführt» der sich außerhalb der Vorrichtung befindet» wo das Gas von der Flüssigkeit abgetrennt wird.

Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung, gemäß welcher das behandelte Abwasser einem unteratmosphärischen Druck ausgesetzt wird, bevor es aus der Vorrichtung abgelassen wird. Die inneren Enden der Kompressions- und Dekompressionsspirale sind mit einer ringförmigen Kammer 13 verbunden, wodurch ein Mittel für die Rückführung und die Gasabtrennung geschaffen wird. Die Kammer wird bei 20 ventiliert. Der Fluß des Abwassers von der Kammer wird durch Entgasungsspiralen 14 und 15 geführt. Da in der ringförmigen Kammer im wesentlichen atmosphärischer Druck herrscht, ist der Druck an den inneren Enden der Spiralen geringer als atmosphärischer Druck. Das obere innere Rohr wird in diesem Fall als Mittel zum Abziehen von Gas verwendet, das unter dem Einfluß von verringertem Druck in Freiheit gesetzt wird, wobei es gleichzeitig ermöglicht, daß Abwasser durch die Spiralen zum Abgabepunkt, nämlich einer Sammelrinne 16 geführt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Rechnungen ergeben, daß eine Pilotanlage mit einer Kapazität von ungefähr 2 nr 1 bis 2 or/st Abwasser behandeln kann. Eine solche Anlage würde aus zwei Rohrspiralenwicklungen von ungefähr 4»5 m Außendurchmesser bestehen, wobei jede ungefähr 140 m eines Rohre mit 100 mm Durchmesser aufweist»

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wobei die Rohrwicklung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 240 U/min zu rotieren hätte. Unter der Annahme einer Geschwindigkeit von 1»5 m/sec wäre die Zykluszeit ungefähr 3 Min. Der Druck an den äußeren Enden der Koinpressions- und Dekompressionsspiralen wäre ungefähr 150 m Wassersäule. Dieser kann natürlich durch Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit eingestellt werden.

Beispiel

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Kapazität von 700 ml wurde aufgebaut, die zwei spiralförmige Rohrwicklungen aufwies» die aus insgesamt 25 m eines Rohres 6 mm lichter Weite bestanden. Die Spiralen wurden mit einer Geschwindigkeit von 1200 U/min rotiert. Der Druck an den äußeren Enden der Kompressions- und Dekompressionsspiralen entsprach 32 m Wassersäule. Die Kompressionsspirale wurde mit einer Glukoselösung eines biologischen Sauerstoffbedarfs von 500 mg/1 mit einer Geschwindigkeit von 175 ml/st beschickt. Luft wurde in die Vorrichtung mit einer vorbestimmten geregelten Geschwindigkeit eingeführt. 85 # des löslichen biologischen Sauerstoffbedarfs wurden aus der zuströmenden Flüssigkeit entfernt.

Bei Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit auf 600 U/min fiel der Druck auf 3 m Wassersäule und die Verringerung dee biologischen Sauerstoffbedarfs fiel auf 50 %.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Behandlung von Abwasser» dadurch gekennzeichnet» daß das Abwasser zunächst durch eine erste Rohrspirale, die Kompressionsspirale, geführt wird, welche um eine im wesentlichen vertikale Achse rotiert, wobei der auf das Abwasser ausgeübte Druck kontinuierlich zunimmt, während es vom inneren Ende der Spirale zum äußeren Ende der Spirale fließt, und hierauf durch eine zweite Rohrspirale, die Dekompressionsspirale, geführt wird, die ebenfalls um eine im wesentlichen vertikale Achse rotiert, wobei der auf das Abwasser ausgeübte Druck kontinuierlich abnimmt, während es vom äusseren Ende der Spirale zum inneren Ende der Spirale fließt, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas in das Abwasser eingeführt wird, während es durch die Kompressionsspirale fließt.
2. Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser, gekennzeichnet durch eine erste Rohrspirale (2), die Kompressionsspirale, eine zweite Rohrspirale (3), die Dekompressionsspirale, wobei die beiden Spiralen an ihren äusseren Enden miteinander verbunden sind, eine Einrichtung (1) zum Rotieren der beiden Spiralen um die gleiche im wesentlichen vertikale Achse, eine Einrichtung (5, 18) für die Einführung von Abwasser in das innere Ende der Kompressionsspirale und für das allmähliche Zirkulieren des Abwassers durch die Kompressionsspirale und die Dekompressionsspirale, eine Einrichtung (6, 9) für die Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases in das in der Kompreesionsspirale fließende Abwasser und eine Einrichtung, die mit dem inneren Ende der Dekompressionespirale verbunden ist, für die Rückleitung zumindest

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eines Teils des durch das zirkulierende Abwasser raitgeführten Schlamms zur Kompressionsspirale.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet! daß die Kompressionsspirale und die Dekompressionsspirale mit ihren inneren Enden (12) miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet! daß sie eine mit dem inneren Ende der Dekompressionsspirale verbundene Einrichtung (13» 14» 15» 20) für die Abführung von Gas aus dem zirkulierenden Abwasser aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung für die Abführung von Gas aus dem behandelten Abwasser aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Pumpen des Abwassers in das innere Ende der Kompressionsspirale aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abführen von Gas aus dem behandelten Abwasser eine Vakuumeinrichtung umfaßt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zentrifugalabscheider aufweist, der mit dem inneren Ende der Dekompressionsspirale zum Zwecke der Abtrennung von Schlamm für die Rückführung zur Kompressionsspirale verbunden ist.

PATENTANWÄLTE

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