DE2834130A1 - Verfahren zur biologischen reinigung von wasser mit einem ueberstroemen einer fluessigkeit zwischen getrennten aktivierungskammern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE. ^

DR. ING. E. HOFFMANN {1930-197«) · DI PL.-IN G. W.EITLE . D R. RER. NAT. K. HO FFMAN N · Dl PL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-1NG. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABElLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CHEN 81 · TELEFO N (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

31 049 -p/eh

ROMO, närodni podnik, Fulnek / CSSR

Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser mit einem überströmen einer Flüssigkeit zwischen getrennten Aktivierungs- . kammern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser mit einem Überströmen einer Flüssigkeit zwischen getrennten Aktivierungskammern, wo die Flüssigkeit zwischen den einzelnen Kammern unter Einwirkung des Druckunterschiedes zwischen dem Eingang des Rohwassers in die Aktivierungszone und dem Ausgang des Gemisches des gereinigten Wassers mit dem aktivierten Schlamm von der Aktivierung steht, und ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zweck der bekannten Sektoranordnung zur Aktivierung bei der biologischen Reinigung ist das Erzielen eines solchen Charakters der Strömung bei der Aktivierung, der dem Kolbenfluß so nahe wie möglich kommt. Dies wird mittels einer Einteilung des Akti-

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vierungsraumes auf mehrere untereinander in der Stromrichtung verbundene Kammern erzielt.

Grund für die kolbenartige Anordnung des Aktivierungssystems ist die Verbesserung der Eigenschaften des produzierten biologischen Schlammes - die Herabsetzung des Schlammindexes - und die Erhöhung der Wirksamkeit der Wasserreinigung,, insbesondere vom Gesichtspunkt der Beseitigung mikrobiogener Elemente - des Stickstoffes und des Phosphors. Soll nämlich eine Strömung erzielt werden, die einer effektiven Annäherung an den kolbenartigen Fluß in einer intensiv belüfteten Aktivierung entspricht, so müssen die Verbindungsöffnungen in den Trennwänden zwischen den einzelnen Aktivierungskammern ausreichend klein sein, um dem Vermischen, und dadurch auch der Störung des Charakters des Kolbenflusses zwischen den einzelnen Kammern vorzubeugen. Die Strömung der Flüssigkeit durch diese relativ kleine Öffnung verursacht jedoch beträchtliche Druckverluste zwischen den einzelnen nebeneinanderliegenden Kammern, und infolgedessen stellen sich verschiedene Höhen der Flüssigkeit in einzelnen Kammern, bei ständig sinkendem Niveau in Durchstromrichtung, ein.

Dieser Vorgang bringt eine Reihe von Nachteilen mit sich. Er veranlaßt wesentliche Probleme bei der erwünschten Verteilung der Luft, in der Regel aus einer gemeinsamen Leitung, in die einzelnen Aktivierungskaromern. Es erfolgt ein spürbarer Verlust an ausnutzbarem Volumen für die Aktivierung, der bei einer größeren Anzahl von Kammern einen beträchtlichen Anteil des Gesamtvolumens der Anlage erreichen kann, und zwar ca. 15 - 30 %. Ein beträchtlicher Unterschied der Flüssigkeitsspiegel zwischen der ersten und der zweiten Kammer erschwert auch die gewünschte Rezirkulation des aktivierten Schlammes aus der darauffolgenden Separation der biologischen Reinigungsanlage zurück in die erste Kammer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei

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welchen die Druckverluste ausgeglichen werden sollen, die durch das Überströmen von einer Kammer in die andere entstehen.

Der Gegenstand des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht hinsichtlich der Lösung der Aufgabe darin, daß die aktivierte Flüssigkeit wiederholt zum Teil in nach oben schwebende Bewegung durch Belüften versetzt, zum Teil durch den mittels des erwähnten Belüftens hervorgerufenen Druck von einer Kammer in die andere bewegt wird.

Ein weiteres Merkmal beruht darin, daß die Flüssigkeit zwischen den einzelnen Kammern unter Beibehalten derselben Höhe des Flüssigkeitsspiegels in den Kammern strömt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der in den Kammern durch das Strömen der Flüssigkeit infolge deren Belüftung entstehende Druck durch den Unterschied zwischen dem Bernoulli-Druck und dem dynamischen Druck am Eingang und am Ausgang des Überströmungsdurchgangs gegeben. Der vorerwähnte Ausgleich der Druckverluste erfolgt mittels des durch Strömung in den einzelnen Aktivierungskamitiern infolge der Belüftung verursachten Druckes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin durch eine Vorrichtung zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens gelöst, bei der die Eingangsöffnungen der Überströmungsdurchgänge zwischen den Kammern im Bereich einer kleineren Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes angeordnet sind, als die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes an den Ausgangsöffnungen und/oder bei der mindestens eine der Normalen der Flächen der Eingangsöffnungen und/oder der Ausgangsöffnungen mit der Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Bereich des Überströmungsäurenganges einen spitzen Winkel einschließt.

Verfahren und Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch mehrere Vorteile gekennzeichnet. Der Verlustausgleich in

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den Überströmungsdurchgängen zwischen den einzelnen Aktivierungskammern ermöglicht die Einstellung des Flüssigkeitsspiegels in allen Aktivierungskammern mindestens ungefähr auf demselben Niveau. Das wirkt sich in einer Vereinfachung der optimalen Verteilung der Luft im Belüftungssystem aus.

Durch den Ausgleich der Flüssigkeitshöhe in den einzelnen Aktivierungskammern wird auch eine bessere Ausnutzung des Volumens des Behälters erreicht; denn das sinkende Niveau in den Kammern hat bei größerer Anzahl dieser Kammern Verluste bis zu 30 % des Gesamtvolumens der Aktivierung zur Folge gehabt.

Ein wesentlicher Vorteil des Ausgleichs des Druckverlustes beim Durchgang durch die Aktivierungszone macht sich auch bei der Lösung biologischer Reinigungsanlagen in der Rezirkulation des separierten Schlammes bemerkbar.

Die sämtlichen angeführten Vorteile widerspiegeln sich in der vereinfachten Eingliederung der Sektoraktivation in den Komplex der biologischen Reinigungsanlage bei Senkung der energetischen Aufwände und der Investitionskosten. Diese Vorteile werden insbesondere bei integrieten industriemäßig hergestellten biologischen Reinigungsanlagen veranschaulicht, in denen die Aktivierung und die Separation in einer Einheit zusammengefaßt sind, und zwar bei automatischer Rezirkulation der sedimentierten Suspension des aktivierten Schlammes.

Bei diesen Einrichtungen ist die Vereinfachung der Konstruktion durch Anwendung des beschriebenen Prinzips sehr markant, wobei die Gesamtkosten der Anlage bis um 20 % ermäßigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei stehenden Behälter leicht anwendbar. Zum Ausgleich der Druckverluste in den einzelnen Kammern, und dadurch auch zum Erzielen eines ausgeglichenen Flüssigkeitsspiegels in denselben kann entweder der dynamische Druck des Flüssigkeitsstromes bei der Aktivierung, · oder der Bemoulli-Druck beim Strömen der aktivierten Flüssigkeit

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angewendet werden, bzw. eine Kombination der beiden. Dadurch wird die Luftverteilung im Belüftungssystem vereinfacht bei einem verbesserten Nützungsgrad des Fassungsvermögens des Behälters,

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele . Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Aktivierungszone entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 2 die Aktivierungszone gemäß Fig. 1 im Grundriß,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Aktivierungszone einer anderen Ausführung entlang der Linie B-B in Fig. 4,

Fig. 4 einen Grundriß der Aktivierungszone gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Trennwand, in der der Überströmungsdurchgang gemäß der Ausführung in Fig. 1 und 2 ausgebildet ist, und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Trennwand, in der der ÜberStrömungsdurchgang gemäß der Ausführung in Fig. 3 und 4 ausgebildet ist.

Die in Fig. 1 und 2 abgebildete Vorrichtung nutzt zum Ausgleich des Druckverlustes beim überströmen der Flüssigkeit zwischen den hintereinander folgenden Aktivierungskammern den dynamischen Druck der Flüssigkeitsströmung in der Aktivierung szone. Die in Fig. 3 und 4 abgebildete Vorrichtung nutzt hingegen zu demselben Zweck den Bernoulli-Druck der Flüssigkeitsströmung bei der Aktivierung.

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Die Vorrichtung in Fig. 1 und 2 besteht aus einem vertikalen zylindrischen Behälter 1 zur aeroben Aktivierung bei der biologischen Reinigung von Wasser. Dieser Behälter ist durch radial angeordnete Trennwände 2 aufgeteilt. Beispielsweise erfolgt die Aufteilung in vier Aktivierungskammern 100. Im unteren Teil jeder Kammer 1OO sind am Umfang des Behälters 1 Belüftungselemente 3 angeordnet. Die Trennwände 2 sind in der Nähe des Umfanges des Behälters 1 mit Überströmungsdurchgängen 4 versehen, die mit Wänden 7 ausgebildet sind. Die Überströmungsdurchgänge 4 sind so ausgerichtet, daß die Normalen der Flächen der Eingangsöffnung 5 und der Ausgangsöffnung 6 des Überströmungsdurchganges 4 mit der Strömungsrichtung in der Aktivierungszone einen spitzen Winkel 40 einschließen, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die erste Kammer 100 ist mit dem Rohwassereingang 8 und mit dem Schlammeingang 10 für den rezirkulierten aktivierten Schlamm versehen.

Die überströmungsdurchgänge 4 verbinden die einzelnen Kammern 100, beginnend mit der Kammer 100 mit dem Rohwassereingang 8 bis zur letzten Kammer 100, die mit der Ableitung 9 des Gemisches des gereinigten Wassers mit dem aktivierten Schlamm zum weiteren Teil der biologischen Reinigungsanlage, der zur Separation der Suspension dient und im vorliegenden Beispiel nicht dargestellt wird, versehen ist.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Um einen Strömungscharakter zu erzielen, der einer Kolbenströmung in der Aktivierungszone der biologischen Wasserreinigung nahe liegt, ist die Aktivierungszone, wie bereits beschrieben , in mehrere - im vorliegenden Beispiel in vier gesonderte Kammern getrennt, die in Stromrichtung hintereinander geschaltet sind. Zum Erreichen eines größeren Effektes der kolbenartigen Strömung können mehr Aktivierungskammern Verwendet werden. Die hintereinander folgenden Aktivierungskammern 100 werden untereinander durch Überströmungsdurchgänge 4 verbunden.

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Zur Verhinderung des Vermischens zwischen den Aktivierungs'-karnmern 100 sind die Überströmungsöffnungen 4 verhältnismäßig klein, was allerdings spürbare Druckverluste bei der Strömung der Flüssigkeit von einer Kammer 100 in die andere mit sich bringen würde. Zum Ausgleich dieser Druckverluste wird der Druck genutzt, der durch die Strömung der Flüssigkeit infolge der intensiv stattfindenden Belüftung in den Aktivierungskammern 100 entsteht.

Die Flüssigkeit bewegt sich in der Aktivierungszone in Form eines Wirbels. Folglich kommt es an verschiedenen Stellen des Aktivierungsraumes, der durch die Kammern 100 gebildet ist, zu verschiedenen Geschwindigkeiten und Stromrichtungen der Flüssigkeit, so daß an verschiedenen Stellen des Aktivierungsraumes auch unterschiedliche Werte des dynamischen Druckes und des Bernoulli-Druckes zu verzeichnen sind, wobei der Bernoulli-Druck durch den negativen Wert der kinetischen Energie des Einheitsvolumens der Flüssigkeit an der gegebenen Stelle bestimmt wird.

Die Vorrichtung in Fig. 1 und 2 verwendet zum Ausgleich des Druckes in den Überströmungsdurchgängen 4 vorwiegend den dynamischen Druck der Flüssigkeitsströmung in den Aktivierungskammern 100.

Bei Anwendung eines pneumatischen Belüftungssystems in der Aktiyierungszone mit Belüftungselementen 3 ergibt sich der Wirbel durch steigende Strömung am Mantel des Behälters 1. Zur Erzielung des benötigten dynamischen Druckes sind die Eingangsöffnungen 5 und die. Ausgangsöffnungen 6 des überströmungsdurchganges 4 in diese nach oben gerichtete, durch Belüftung hervorgerufene Strömung gerichtet. Der dynamische Druck der Strömung in den Aktivierungskammern 100 intensiviert danach die Strömung der Flüssigkeit in den Überströmungsdurchgängen 4 und gleicht die üblichen Druckverluste in diesen Überströmungsdurchgängen 4 so aus, daß sich" die Flüssigkeitsspiegel in den einzelnen Kammern 100 auf demselben Niveau stabilisieren.

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Der Aktivierungsprozeß der Reinigung verläuft so, daß das Rohwasser in die erste Aktivierungskammer 100 durch den Rohwassereingang 8 zugeführt wird. Gleichzeitig wird dieser ersten Aktivierungskammer 100 auch der aktivierte rezirkulierte Schlamm aus dem bekannten nicht dargestellten Separationsteil der biologischen Reinigungsanlage durch den Schlammeingang 10 zugeführt. Zum Überführen des Aktivierungsgemisches in die folgenden Kammern 100 dienen die Überströmungsdurchgänge 4. Das Gemisch des gereinigten Wassers mit der Suspension des aktivierten Schlammes wird aus der letzten Aktivierungskammer 100 in den nächsten Teil der biologischen Reinigungsanlage geführt, wo die Trennung des gereinigten Wassers vom aktivierten Schlamm erfolgt. Ein Teil des abgetrennten aktivierten Schlammes kehrt durch den Schlainmeingang 10 in die erste Aktivierungskammer zurück.

Ein anderes Beispiel der Vorrichtung ist in Fig. 3, 4 und 6 dargestellt. Eine solche Lösung ist bis auf die unterschiedliche Anordnung des Überströmungsdurchganges 4 mit der Vorrichtung entsprechend den Abbildungen Fig. 1,2 und 3 identisch. Die Eingangsöffnung 5 des Überströmungsdurchganges 4 befindet sich ungefähr in der halben Höhe der Trennwand 2 in einer Entfernung von ca. zwei Drittel des Radius des Behälters 1 von seiner Achse. Demzufolge befindet sich diese Öffnung an der Stelle, wo die Bewegung des Aktivierungsgemisches in der Aktivierungszone im wesentlichen die kleinste ist. Die Ausgangsöffnung 6 des Überströmungsdurchganges 4 mündet demgegenüber an der Stelle der stärksten Strömung in die nächste Aktivierungskammer 100. Diese Stelle liegt näher an der Achse des Behälters 1, wo sich infolge der Geometrie der Kammer 100 und infolge der Belüftung am Umfang die nach unten gerichtete Strömung konzentriert. Der Überströmungsdurchgang 4 wird bei diesem Beispiel der Vorrichtung durch die Trennwand 7 gebildet.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

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ΛΛ

Zum Ausgleich des Druckverlustes bei der Strömung des Wassers zwischen den benachbarten Aktivierungskammern 100 wird der Bernoulli-Druck zwischen der Eingangsöffnung 5 und der Ausgangsöffnung 6 des Überströmungsdurchganges 4 infolge unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit auf beiden Seiten genutzt. Ansonsten ist die Funktion der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 absolut identisch mit der des vorstehend beschriebenen Durchführungsbeispiels.

Das beschriebene Verfahren, sowie die entsprechende Vorrichtung, sind natürlich keineswegs auf die Durchführung der Aktivierung in einem stehenden zylindrischen Behälter begrenzt, sondern werden auch für die Aktivierung in Behältern anderer Anordnung erfolgreich eingesetzt.

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Claims (4)

1. .: · EITLE ,Sr PAHTNJSR E 8 3 4 1 3

   PATENTANWÄLTE

   DR. ING. E. HOFFMAMN (1930-1976) . DIPL.-I N G. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL.-I NG. W. LEHN

   DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 {STERNHAUS) . D-8000 MD NCHEN 01 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

   31 O49 p/eh

   ROMO, narodni podnik, Fulnek / CSSR

   Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser mit einem Überströmen einer Flüssigkeit zwischen getrennten Äktivierungskammern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

   P ä f e η t a η" s ρ r ü c h e

   f1 Λ Verfahren zum Aktivieren von Abwasser zur biologischen Reinigung mit einem Überströmen einer Flüssigkeit zwischen getrennten Aktivierungskammern, wo die aktivierte Flüssigkeit zwischen den einzelnen Kammern unter Einwirkung des Druckunterschiedes durchläuft, wobei am Eingang das Rohwasser der Aktivierungszone zuströmt und am Ausgang das Gemisch aus gereinigtem Wasser und aktiviertem Schlamm die Aktivierungszone verläßt, dadurch gekennzeichnet , daß die aktivierte Flüssigkeit wiederholt zum Teil in nach oben schwebende Bewegung durch Belüften versetzt, zum Teil durch den mittels des erwähnten Belüftens hervorgerufenen Druck von einer Kammer in die andere bewegt wird.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zwischen den einzelnen Kammern unter Beibehalten derselben Höhe des Flüssigkeitsspiegels in den Kammern strömt.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der in den Kammern durch die belüftungsabhängige Flüssigkeitsströmung entstehende Druck durch, den Unterschied zwischen dem Bernoulli-Druck und dem dynamischen Druck am Eingang und am Ausgang des Überströmungsdurchgangs erzeugt wird.
4. 4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß Eingangsöffnungen (5) von überStrömungsdurchgängen (4) zwischen den Kammern (100) im Bereich einer kleineren Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes angeordnet sind, als die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes an Ausgangsöffnungen (6) und/oder daß mindestens eine der Normalen der Flächen der Eingangsöffnungen (5) und/oder der Ausgangsöffnungen (6) mit der Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Bereich des Überströmungsdurchgangs (4) einen spitzen Winkel (40) einschließt.

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