DE2751305A1

DE2751305A1 - Verfahren und einrichtung zur behandlung von intermittierend durch einen abwasserkanal gepumptem abwasser

Info

Publication number: DE2751305A1
Application number: DE19772751305
Authority: DE
Inventors: Michael Ernest Garrett; Kenneth Cecil Smith
Original assignee: BOC Ltd
Current assignee: BOC Ltd
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1978-06-01
Also published as: AU513648B2; NL7712621A; GB1591104A; US4196074A; AU3072877A

Description

PATBNTAMW ΛL· T

Dipl. ing. K. HOL2EE PHILIPP:NK-V/EL3ER-STauS6E 1« 80OO AUGSBlJKO

TEI-EKON 510Ϊ76 TELKS 8332C2 pt!c: d

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Augsburg, den 14. November 1977

büC iiirnitea,
η amine r smith House, London Wo 9DX, England

Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von intermittierend durcn einen Abwasserkanal gepumptem Abwasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Benandlung von intermittierend durch einen Abwasserkanal gepumptem Abwasser nach dem Oberbegriff des Kauptansprucxis.

Aus der GB-PS 1 452 961 ist es bekannt, in einem Abwasserkanal befindlicnes Abwasser durch Einleiten von sauerstoffreichem Ga3 unter Druck zu behandeln, um die

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•.vanrscneinlicakeit eiuer bildung von •Jcnw aerabzusetzen und das erforderliche uaia der noch nacnfolgenden AbvJ as serauf bereitung zu verringern, in einem ansteigenden oüer puiapenbeaufocnla_toten naupt- bzw. oamme ab wasserkanal οefindet sicn das Abwasser normalerweise unter einem ausreicnana aohen Druck, um aas jiufluoen einer den. biocnemiöcaen oauerstofi'ueuari ues hü.,ajoera _berecat werdenden ..en^e sauerotoffreiCiien ua^ea i;;i ab v. as3er zu ermo^licnen.

.Jenn jeaocu oei pumpenoetrieoenen Aov.aoc-er^ oysteinen vernciltni3niu.j„i_o lan^e Intervalle zhj.ac.ieri üen rumpperioden liefen und auioerueiu die Topo^rapiiie a ear flaca iüt, unterließt daa ad wasser einem unter liiiiötana nur senr kleinen otatiücxien brück, 00 daw es nicat unejev/ünnlica ist, aa-_u oauerdtoff^asbiasen an aie A oberfläche aufstei_öea una Wu^renu den zv.iocaen den perioden liegenden Intervallen doer dem Auwasaer eine üasblase bilden, infol^euessen kann ei vorkommen, aajj das nocii im Aüwaaser ^elöst oleibende Uas dem oiocaemischen sauerstoffbedarf für das betreffende, zwischen zwei Pumpperioden liegende Intervall nicnt raenr gerecht wird, was zur bildung von iichwe feiwasserst off im Au wasserkanal f'öhrt. Das sicn in der Gasblase über dem Au wasser an-

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saiiiinelnde üas Kann sica erst beim tvi ede roe ginn des Pumpens, wobei es in Form kleiner Blasen verteilt wird, wieder im Abwasser löaen, um das von den bakterien im Abwasser verbrauchte Gas zu ersetzen. Die einzelnen Pumpperioden reicnen jedocn nicht immer dazu aus, die Wiederauflösung einer wesentlichen Gasmenge im Abwasser Herbeizuführen. Ferner wird sauerstoffreiches Gas jeweils nur während der verhältnismäßig kurzen Pumpperioden in das im Abwasserkanal befindliche Abwasser eingeleitet, oDwohl die im Abwasser wirKsamen Bakterien kontinuierlich den darin gelösten Sauerstoff verbrauchen, so daß die während der Pumpperioden jeweils zuzuführende erforderliche i'ienge an säuerstoffreichem Gas zur Deckung des biologiscaen Sauerstoffbedarfs des Abwassers die Gas lösIi chkeitsgrenze im Abwasser mit großer Wahrscheinlichkeit weit übersteigt. Unter diesen Umständen kann das Abwasser nicht mit einer ausreichenden Gasmenge angereichert werden, um die Bildung von Schwefelwasserstoff im Abwasser während derjenigen Zeitintervalle zu verhindern, während welcher die Pumpe nicht arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildung von Schwefelwasserstoff in einem pumpenbetriebenem Abwasserkanal während der Pumpenstillstandszeiten zu unterbinden.

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durcn die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßn ah men ge 15 s t.

Eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs b.

Vorzugsweise liegt die EntnahmesteHe stromauf der Einleitungsstelle und zweckmäßigerweise nahe der aas Abwasser durch den Abwasserkanal fördernden Hauptpumpe, jedoch kann diese Anordnung in manchen Fällen umgekehrt werden, so daß sauerstoffhaltiges Gas einem Abwasserstrom zugeführt wird, dessen Gehalt an gelöstem Sauerstoff ziemlich erschöpft ist.

Die letztere Anordnung kann die Löslichkeit des sauerstoffhaltigen Gases im Abwasserstrom begünstigen, aber insgesamt wird die gleiche Wirkung wie im ersteren Fall erreicht.

Der Abwasserstrom kann mittels einer großvolumigen Niederdruck-Umwälzpumpe aus dem Abwasserkanal entnommen werden, deren Energieverbrauch gering ist.

Zweckmäßigerweise befindet sich die Umwälzpumpe in

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der Pumpstation für den betreffenden Abwasserkanal und die EntnahmesteHe für den Abwasserstrom liegt unmittelbar stromab der Hauptpumpe.

Der wieder in den Abwasserkanal eingeleitete, mit Sauerstoff versetzte Abwasserstrom strömt innerhalb des Abwasserkanals zur Entnahmestelle hin, an welcher der Abwasserstrom abgezogen wird. Auf diese Weise entsteht zwischen der Entnahmestelle und der Einleitungsstelle ein mit Sauerstoff angereicherter Abwassersäulenabschnitt, der während der nächsten Pumpperiode im Abwasserkanal weitergepumpt wird. Wenn also die Dauer der Pumpperioden jeweils konstant ist, kann der Förderweg eines jeweils fiiit Sauerstoff versetzten Säulenabschnittes während der jeweils nächsten Pumpperiode berechnet werden. Außerdem ist der biologische Sauerstoffbedarf eines Liters Abwasser während der Ge3amtverweilzeit im Abwasserkanal meßbar und die LusIichkeitsgrenze für den an irgendeiner Stelle im Abwasserkanal herrschenden statischen Druck kann berechnet werden. Aufgrund dieser Informationen läßt sich der erforderliche Abstand zwischen der Entnahmestelle und der Einleitungsstelle derart berechnen, daß an der von den beiden Stellen jeweils stromabgelegenen Stelle das mit Sauerstoff angereicherte Abwasser so ausreichend viel gelösten Sauerstoff enthält, daß die Bildung von

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Schwefelwasserstoff im Abwasser während, dessen restlicner Durchflußzeit durch den AowasserKanal weitestgenend Herabgesetzt oder vollständig unterbunden wird.

Das eingeleitete sauerstoffnaltige Gas weist vorzugsweise einen gröberen .sauerstoffgehalt als Luft auf. Vorzugsweise liegt der Volumerianteil an Sauerstoff bei mehr als 80 % und vorteilhafterweise bei mehr als 2*5 %.

Der aus uera Abwasserkanal an der Iintnanmestelle abgezogene Abwasserstrom kann ein Gemisch aus Abwasser und ungelöstem sauerstoffhaltigem (Jas aus einer über dem Abwasser im Abwasserkanal während der Intervalle zwischen den Pumpperioden gebildeten Gasblase sein. Die Auflösung des Sauerstoffes im Abwasser wird in diesem Aowasserstrom infolge der Druckerhöhung im Abwasserstrom und der bildung feiner und feinverteilter üasblasen begünstigt. Alternativ dazu kann sauerstoffhaltiges Gas in Form feiner Blasen, beispielsweise mir einem Durchmesser im Bereich von 0,05 mm, mittels einer Venturidüse in den Abwasserstrom eingeleitet werden. Dieses Gas wird zweckmäßigerweise von der sich im Abwasserkanal über dem Abwasser bildenden Gasblase entnommen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

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nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben· Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung

einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung

einer abgewandelten Einrichtung dieser Art.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines ansteigenden Abwasserhauptkanals 10, der von einer nicht dargestellten Pumpstation wegführt, die eine das Abwasser durch den Kanal 10 fördernde Hauptpumpe enthält. Die Pumpe arbeitet intermittierend, gewöhnlich in automatisch gesteuerten, der Größe der Abwasserzuströmung zur Pumpstation entsprechenden Zyklen.

In den Abwasserkanal 10 mündet eine Gasleitung 11, die an eine unter Druck stehende Sauerstoff liefernde Sauerstoffquelle angeschlossen ist, beispielsweise an einen vakuumisolierten Flüssigsauerstoffbehälter unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers zur Verdampfung des Flüssig-

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Sauerstoffes. Auf diese weise v;ird Sauerstoff in dem durch den Kanal 10 nindurchgepumpten Abwasser gelöst, bei anderen Aus führuiigs formen Kann der Sauerstoff aucn stromauf der riauptpumpe oder direkt in die Pumpenkammer eingeleitet werden.

Eine Umwälzpumpe Ib, die sicn zur törderung eines Uas-^lüssigkeits-Gemisches eignet, ist beispielsweise ebenfalls in der Pumpstation angeordnet und in eine Leitung geschaltet, die an einer Entnahmestelle einen Abwasserstrom aus dem Kanal 10 abzient und ihn an einer mit Abstand von dieser Entnahmestelle gelegenen Einleitungsstelle wieder in den Kanal 10 zurücKleitet.

Während der Stillstandszeiten der Hauptpumpe bildet sich im oberen Bereich des Abwasserkanals 10 eine blase aus sauerstoffreichem, aus dem Abwasser freigesetztem Gas. Deshalb wird während der Stillstandszeiten der Hauptpumpe die Umwälzpumpe 15 betrieben, um ein Gemisch aus Abwasser und sauerstoffreichem Gas aus der genannten Gasblase durch die Leitung 16 und durch den zwischen der Entnahmestelle und der Einleitungsstelle gelegenen Kanalabschnitt zu zirkulieren. Durch diese Zirkulation wird das ungelöste sauerstoffreiche Gas in feine Blasen zerteilt, so daß es in dem durch die Leitung 16 hindurch-

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gepumpten Abwasserstrom leicht lösbar ist und den durcn ira Wasser v/irksame lükroorganismen verbrauchten Sauerstoff ersetzt. Auf diese Weise bildet sich in dem Kanalabsciinitt zwischen der Entnahmestelle und der Einleitungsstelle ein mit Sauerstoff angereicherter Abwa3sersäulenabschnitt. Wenn sodann die Hauptpumpe erneut in Betrieo gesetzt wird, wird die Hilfspumpe 15 abgeschaltet und der mit Sauerstoff angereicherte Abwassersäulenabschnitt wird im Abwasserkanal 10 üurch das ηachgeforderte, mit Sauerstoff aus der Säuerstoffquelle bereits angereicherte Aowasser weiter gefördert.

Auf diese Weise wird der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in dem weitergefördertem Säulenabschnitt auf einem so hohen Wert gehalten, daß die Wahrscheinlichkeit einer durch Bakterientätigkeit herbeigeführten Schwefelwasserstoffbildung im Abwasser während der restlichen Durchfluüjzeit durch den Kanal 10 beträchtlich herabgesetzt ist.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 1, wobei jedoch der Einlaß der Leitung 16 an der Entnahmestelle am Boden des Abwasserkanals 10 liegt, um sicherzustellen, daß nur Flüssigkeit aus dem Kanal abgezogen wird. Außerdem ist stromab der Hilfspumpe 15 ein Venturirohr 17 in der Leitung 16 angeordnet und zwischen dem

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Venturirolir und der im oberen Bereich des Kanals 10 gebildeten Uasblase verläuft eine Gasleitung 18. Wenn Dei in Betrieb befindlicher iriilfspurnpe 15 ein Abwasserstrom durch die Leitung lö hindurrhzirkuliert wird, saugt dieser durch das Venturirohr hindurcngeleitete Ab^asserstrom sauerstoffreiches uas in r'orm feiner blasen an. Abwasser und Gas werden also bei dieser Ausführung form jeweils gesondert durch die Leitungen 16 und 18 abgezogen. Auf diese Weise kann die Anordnung leicht so ausgelegt werden, daß die erforderliche Gasmenge in den die Leitung, Ib durchströmenden Abwasserstrom nineingelangt und es entfällt auch die Notwendigkeit für eine Pumpe, die sicn zur Förderung eines Zweiphasengemisches eignet.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Länge des ansteigenden Abwasserhauptkanals im Bereich von etwa 3,2 km bis ö Km und sein Durchmesser im Bereich von 25 cm bis 90 cm liegen. Die Hauptpumpe wird gewöhnlich in Perioden von etwa dreimal stündlich jeweils 5 min bis etwa alle 3 h jeweils 5 min betrieben und während der dazwischenliegenden Intervalle abgeschaltet. Der Durchmesser der Leitung Ib liegt im Bereich von 10 cm bis 15 cm und der Abstand zwischen Entnahmestelle und Einleitungsstelle am Abwasserkanal 10 beträgt etwa 400 m. Wenn die Pumpe 15 in

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Betrieb ist, fördert sie das Abwasser durch die Leitung 16 mit einem Durcnsatz im Bereich von etwa k5 m /h bis 500 m /h und bei einem Druck im Bereich von etwa 0,35 atü bis 0,7 atü.

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Leerseite

Claims

V Λ T S S T Λ Γ! W Λ L T

. ing. JK. HOLSEB 9 7 ^ 1

- 8T3ABSK 1«

AUGSBURG

TELEFON 516*76 TELEX «33202 FSiOl i

Patentansprücne

l.jVerfanren zur Behandlung von intermittierend ciurcn einen Abwasserkanal gepumptem Abwasser, v/ooei ein sauerjtofi'naltiges lias in aem jeweils während der Pum^perioden in den Abwasserkanal nine in oder durch diesen nindurcn strömenden Aowasser gelöst wird, dadurcn gekennzeichnet, daio jeweils wänrena den zwischen den Pumpperioden liegenden Intervallen, in denen das Abwasser im AbvvasserKanal stent, an einer iintnahraestelle ein Abwasserstrom aus dem Abwasserkanal entnommen, sodann durcn eine Leitung hindurchgeleitet und dabei mit in die Leitung eingeleitetem sauerstoi'fhaltigem Gas unter eine Auflösung des üases im Aowasser oegünstigenden Bedingungen versetzt und schließlich an einer längs des Abwasserkanals mit Abstand von der Entnähmest eile _öelegenen Einleitungsstelle wieder in den Abwassericanal eingeleitet wird, derart, daiö in dem zwischen Entnahmestelle und £.inleitungsstelle im Abwasserkanal befindlichen Abwasservolumen eine gewählte Konzentration an gelöstem Sauerstoff aufrecht erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahrnestelle stromauf der Einleitungsstelle am Abwasserkanal gelegen ist.

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3. Verfahren naca /irioprucn 1 oaer 2, daaurca _toeKennzeicnnet, da;j aas aauerstoi i'aaltifc,e aas xLi we.ientlj.caen reiner Sauerstoff oaer ein mindestens bo Vol.-/« Sauerstoff enthaltendes üasgeinisch ist.

4. Verfahren naca einer.i aer niijprucne 1 bis j, aaaurca gekennzeichnet, daia sauerstoffnalti^es uas, welcaeo a.u.6 aeui zwischen der iintnaamestelle und oer üinleitun_b3stelle oefindlicnen Acwasservolumen au^er iiosun^ fae^an^en i3t unü eine Gasülase üoer aem Aov<ajoer gebildet aat, aus aer uasblase abaezo^en und in die zwischen aer ü-atnaainejteile una der ciinlei tun gestelle verlaufende .beituna eingeleitet v.^rJ.ra.

5. Verfahren nacn eineu der /uij^r^ca^ 1 dio 4, aaaurcn gekennzeichnet, daiü jev/eils wahrend aer zviiscaen aen i'uin^- perioden liegenden Intervalle, in denen aaj „aoser iüi ω-wasserkanal stent, interiviittierend mit Sauerstoff angereicherte Äbviassersaulenabscanitte zvjxscaen aer j-.ntnai.iraestelle und der ninleitun^sstelle erzeugt ..eraen, aaia weiter die Sauerstoffkonzentration in jedem dieser Aohassersaulenabschnitte, der Aostand zviisehen ßntnaarr.estelle una liinieitungsstelle und aie LiIn^e der Intervalle zwiscnen aen einzelnen Fumpperioden so ^ew^-nlt sind, aaL eine oilaun₀ von Schwefelwasserstoff in /iD.»asser vernindert v/ira.

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b. Einricntung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprücne 1 bis 5, mit einer Hauptpumpe zum riinaurcapumpen des Abwassers durch den Abwasserkanal, gekennzeichnet durcn eine an einer Entnahmestelle vom Aowasserkanal abzweigende und an einer mit Abstand von der Entnahmestelle gelegenen Einleitungsstelle wieder in den KDwasserkanal mündende Leitung (16), weiter durch eine in dieser Leitung angeordnete tiilfspumpe und durch aittel (11) zum Einleiten von sauerstoffhaltigera üas stromauf der Entnahmestelle und der Einleitungsstelle in das Aowasser.

7. i^inricntung nach Anspruca 6, dadurcn gekennzeichnet, daia die iintnahmestelle stromab der Einleitungsstelle gelegen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurcn gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (15) nane der Hauptpumpe gelegen iüt und die Entnahmestelle unmittelbar stromab der Hauptpumpe liegt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis δ, dadurcn gekennzeichnet, daß stromab der Hilfspumpe (15) ein Venturirohr (17) in der Leitung (16) angeordnet ist, welcnes über eine weitere Leitung (18) mit einem oberen Bereich des Abwasserkanals verbunden ist, in welchem sich

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infolge von im iiUhasaer auüer euenueiu Gas eine

blase üiluet.

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