DE2901331A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von fluessigkeiten und abgasen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von
• Flüssigkeiten und Abgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, vornehmlich solchen, die infolge ihrer Inhaltsstoffe sehr schwierig zu reinigen sind. Die Vorrichtung bedient sich des an sich bekannten Tropfkörperverfahrens, verändert aber die Wirkungsweise der Reinigung durch Übersättigung des dem Tropfkörper zuzuleitenden, zu reinigenden Abwassers mit Sauerstoff und verbessert dadurch die physiologische Leistung der Mikroorganismen und damit den Wirkungsgrad erheblich.
• Die Reinigung von Abwässern mit Hilfe von Tropfkörpern ist ein sehr altes Verfahren und hat sich bewährt. Das zu reinigende Abwasser wird im herkömmlichen Tropfkörper-Verfahren nach Durchlaufen eines Sandfanges und einer mechanischen Vorreinigung, die als Sedimentation oder Flotation oder Siebung ausgebildet sein kann dem Tropfkörper zugeleitet. Das Abwasser wird üblicherweise mittels einer Verteilereinrichtung auf der Oberfläche des Tropfkörpers gleichmäßig verteilt, wobei eine Mindestwassermenge pro Zeiteinheit verteilt werden muß, damit eine genügend große Spülkraft vorhanden ist, die ein Verstopfen des Tropfkörpers infolge Zuwachsens durch biologischen Bewuchs verhindert. Das Abwasser wird durch die Füllkörper in viele einzelne Tröpfchen aufgeteilt, die an der sehr großen inneren Oberfläche des Tropfkörpers vorbeifließen. Das Abwasser wird so durch die an der Oberfläche des Tropfkörpers anhaftenden Mikroben gereinigt. Die Tropfkörper wurden zunächst mit Lavaschlacke als Füllkörper betrieben, seit einigen Jahren verwendet man alternativ Kunststoffüllkörper für alle die Fälle, in denen hochkonzentrierte Abwässer gereinigt werden sollen. Die Kunststofffüllkörper haben ein größeres Hohlraumvolumen gegenüber der Füllung mit Lavaschlacke. Da hoch konzentrierte Abwässer ein vermehrtes Wachstum von Mikroben verursachen, verhindert dieses größere Hohlraumvolumen ein Zuwachsen der Füllkörper, die Füllkörper ermöglichen also eine bessere Spülwirkung der auf die Tropfkörperoberfläche verteilten Abwässer. Bei der aeroben Abwasserreinigung, zu der auch die Reinigung mit Hilfe der bisherigen Tropfkörper gehört, ist u.a der zur Verfügung stehende Sauerstoffgehalt als Energielieferant für die physiologische Leistung der Mikroorganismen maßgeblicher und zugleich begrenzender Faktor für die Abbau- bzw. Reinigungsleistung. Die bekannten Tropfkörper sind deshalb unten offen bzw.
• für die Luft zugängig, so daß in dem turmartigen Behälter eine Luftbewegung von unten nach oben entsteht, eine Art Kaminwirkung, die einen Teil der Sauerstoffversorgung, der auf dem Füllkörper angesiedelten Mikroorganismen bewirkt. Zusätzlich wird Luftsauerstoff bei den bisherigen Verfahren durch das gleichmäßige Verteilen des Abwassers auf der Oberfläche des Tropfkörpers von dem Abwasser aufgenommen. Die zur Reinigung zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge ist bei Kunststofftropfkörpern im Vergleich zu herkömmlichen Tropfkörpern wesentlich höher, was hauptsächlich auf das größere Hohlraumvolumen und den schnelleren und öfteren Durchsatz zurückzuführen ist (im allgemeinen wird das zu reinigende Abwasser mehrmals über den Tropfkörper gepumpt). Die Verteilung der Abwässer erfolgt hierbei von oben über die Füllkörper. Sie wird durch Verteilerrinnen, Prallteller, Siebteller, Drehsprenger oder durch Kombination mehrerer Einzelvorrichtungen vorgenommen.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem oder mehreren turmartigen Behältern (1) dessen unterer Abschluß trichterförmig ausgebildet ist, der im übrigen aber an keine vorgeschriebene Form gebunden ist. Der turmartige Behälter (1) ist nach oben und unten gasdicht verschlossen. Die obere Abdichtung erfolgt z.B. durch ein Dach oder einen Deckel (2), die untere Abdichtung z.B. durch einen mit gereinigtem Abwasser gefüllten Raum (3). Das Wasser dient als Sperrwasser und wird z.B.
• über ein Standrohr oder ähnliche Vorrichtungen (4) auf gleicher Höhe gehalten. Es ist auch möglich, Absperrventile (5), die druckabhängig öffnen, oder Syphons (6) zu verwenden oder den Auslauf gegen einen konstanten oder einen veränderlichen hydrostatischen Druck zu führen. Der Behälter ist mit Füllkörpern (7) gefüllt, wie sie aus der Tropfkörpertechnik bekannt sind. Diese Füllkörper (7) können aus Lavabrocken, Steinen oder Gebilden aus Kunststoff bestehen.
• Wichtig ist, daß ein genügend großes inneres Hohlraumvolumen gewährleistet ist und daß die innere Oberfläche möglichst groß ist.
• Die Füllkörperfüllung (7) erreicht weder die obere noch die untere Begrenzung des Behälters.
• Oben ist ein Freiraum (8) vorgesehen, der die Abwasserverteilungsvorrichtung (9) aufnimmt. Der Turm (1) wird oben mit zu reinigendem Abwasser beschickt. Die Verteilung der Abwässer auf der Oberfläche der Füllkörper wird durch in der Abwassertechnik bekannte Drehsprenger, Prallteller, Siebteller und ähnliche Vorrichtungen (9) durchgeführt, die der möglichst gleichmäßigen Verteilung der Abwässer dienen.
• Bevor die Abwässer auf der Oberfläche der Füllkörper zur Verteilung gelangen, werden sie durch geeignete Vorrichtungen (13), wie Intensivbegasung mit reinem Sauerstoff und/oder Begasung mit reinem Sauerstoff ggf. unter Druck und/oder Begasung mit sauerstoffangereicherter Luft bis zu einem gewünschten Sauerstoffgehalt des Abwassers, höchstens aber bis zur Aufnahmegrenze des Abwassers für Sauerstoff, die druckabhängig etwa bei 45 - 50 mg Sauerstoff pro Liter Abwasser liegt, mit Sauerstoff angereichert.
• Die Zugabe des Abwassers zur Begasungsvorrichtung (10) geschieht vornehmlich über Pumpen (11), die das zu reinigende Abwasser aus einem Pumpensumpf (12) fördern.
• Nach Anreicherung des Abwassers mit Sauerstoff erfolgt die Zuleitung zum turmartigen Behälter.
• Die Neuheit der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren, welches es ermöglicht, die an der Abwasserreinigung beteiligten Mikroorganismen in einem turmartigen Behälter oder einem Behälter anderer Form mit im Wasser im Überschuß gelösten Sauerstoff zu versorgen, wobei der Sauerstoffgehalt im Abwasser durch unterschiedlirhe Abwasserbegasungsbedingungen z.B. bezüglich Begasungszeit oder Begasungsdruck so gesteuert werden kann, daß optimale Verhältnisse hinsichtlich Reinigungswirkung und Sauerstoffverbrauch geschaffen werden können. Eine Ausgasung des im Abwasser gelösten Sauerstoffes während des Reinigungsvorganges kann durch einen atmosphärischen Überdruck in dem turmartigen Behälter verhindert werden, der durch geeignete Vorrichtungen, wie Luftkompressoren oder Preßluft und/oder Sauerstoffgas jeweils in gewünschter Höhe auFrecht erhalten werden kann.
• Die Erhöhung des atmosphärischen Druckes im geschlossenen Tropfkörperraum und seine Konstanthaltung durch geeignete Vorrichtungen hat zudem den Vorteil, daß der Sauerstoffgehalt des Abwassers, der wesentlich über der Sättigungskonzentration von Luftsauerstoff im Wasser liegt, lediglich durch die Reinigungsvorgänge verbraucht und dadurch verringert wird. Eine Ausgasung durch Entspannung und damit verbundene Sauerstoffverluste werden dadurch weitestgehend verhindert.
• Den Mikroorganismen steht also der Sauerstoff in wesentlich höherer über der Sättigungskonzentration für Luft-Sauerstoff in Wasser liegender Menge zur Verfügung, was eine beträchtliche Leistungserhöhung der Mikroorganismen zur Folge hat. So wird Einfluß auf den für die Reinigungsleistung begrenzenden Faktor Sauerstoff genommen, in dem er als begrenzender Faktor wegfällt. Der Sauerstoff steht verfahrensbedingt unbegrenzt zur Verfügung und wird für die Mikroorganismen nicht durch die temperaturabhängige Sauerstoffsättigungskonzentration des Abwassers begrenzt.
• Bei Verwendung von einem (1) turmartigen Behälter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Sauerstoffverluste durch Ablauf des gereinigten Wassers, dessen Gehalt an gelöstem Sauerstoff verfahrensgemäß sehr hoch sein kann, naturgemäß hoch, und verteuern das Verfahren erheblich. Durch Zuschaltung eines zweiten turmartigen Behälters als Nachreinigung kann der im Ablauf des ersten turmartigen Behälters noch vorhandene Sauerstoff durch weitergehende Reinigungsvorgänge vollständig aufgezehrt werden, so daß es zu keinem nennenswerten Sauerstoffverlust durch einen hohen, nicht ausgenutzten Sauerstoffgehalt des gereinigten Ablaufes zu kommen braucht.
• Weiterhin kann in einem gasdicht verschlossenen Raum eine Milieubeeinflussung derart vorgenommen werden, daß ein für die Reinigung verschiedener Abwässer jeweils optimales Milieu hergestellt werden kann (z.B. Abwasserreinigung mittels thermophiler Bakterien).
• Milieuverändernde Faktoren sind z.B. der atmosphärische Druck, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Überwiegen spezifischer Mikroorganismenarten etc. Durch das hier beschriebene neue Verfahren wird es möglich, nur soviel Sauerstoff anzuwenden, wie auch verbraucht wird. Weiterhin kann der Reinigungseffekt dadurch gesteuert werden, daß das zu reinigende Abwasser mehrfach (z.B. durch Umpumpen) durch den geschlossenen Tropfkörper geleitet wird und daß der atmosphärische Druck im geschlossenen Tropfkörperraum erhöht wird.
• Die geschlossene Bauweise hat darüber hinaus einen, gegenüber allen bekannten Tropfkörperverfahren, wesentlichen Vorteil. Tropfkörper gemäß der vorliegenden Erfindung können auch während langer Beschickungspausen nicht mehr austrocknen. Sie sind demzufolge in der Lage, zwei- bis dreitägige Betriebspausen ohne Beeinflussung ihrer Reinigungswirkung zu überstehen. Die bisher bekannten Tropfkörper müssen ständig mit Abwasser beschickt werden, damit die den Füllkörpern anhaftenden Mikroorganismen nicht durch Austrocknen absterben. Reinigungsvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung sind also wesentlich universeller einsetzbar als Tropfkörper bekannter Art, weil sie auch diskontinuierliche Beschickung mit sehr langen Pausenzeiten ebensogut vertragen wie ständige Abwasserbeschickung.
• Es wurden BSB-Raumbelastungen (kg BSB 5/m3 Reinigungsraum d) von mehr als 6 kg/m3 d gefahren. Tropfkörper herkömmlicher Bauart konnten bei gleicher Abwasserbeschaffenheit lediglich mit einer Raumbelastung von 3 kg/m3 belastet werden. Das entspricht einer Verbesserung des Reinigungseffektes von etwa 100 %. Dabei ergab die vergleichende qualitative Prüfung der Mikroorganismen-Zusammensetzung entsprechend günstigere Verhältnisse. Die für eine Überbelastung typischen Mikroorganismen wie Spirillen, Flagellaten, Sphaerotilus und andere wurden nicht gefunden. Eine wichtige Feststellung war auch, daß angefaultes Abwasser ohne Einschränkung des Reinigungseffektes behandelt werden konnte.

Claims (1)

1. Patentanspruche Anspr~ 4 Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten und Gasen mit Füllkörpern vorwiegend aus Kunststoff, unter Verwendung von an sich bekannten Tropfkörpern, wobei die Tropfkörperbehälter gasdicht verschlossen sind, und der Auslauf des gereinigten Wassers gegen einen konstanten oder einen veränderlichen Druck vonstatten geht, wobei den Mikroben auf den Füllkörpern Sauerstoff zur Aufnahme über die Zellmembrane von außen zugeführt wird und diese Zuführung hinsichtlich der Menge ebenso wie die Temperatur, die Sauerstoffkonzentration und der atmosphärische Druck in den Tropfkörperbehältern von außen regelbar einstellbar ist, nach der Deutschen Patentanmeldung AZ: P 27 46 648.4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Sauerstoffs zu den Tropfkörperbehältern über das vor dem Eintritt in die Tropfkörperbehälter mit Sauerstoff angereicherte oder gesättigte Abwasser erfolgt, wobei eine Einsparung von Sauerstoff durch eine Sauerstoff-Kreislaufführung mit dem Abwasser infolge mehrfachen Umpumpens und/oder durch eine Endzehrung in der Nachreinigungsstufe, die vor Ableitung des gereinigten Abwassers durchflossen wird, erzielt wird.

   Anspruch 2 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tropfkörperbehälter, dem das sauerstoffangereicherte Abwasser zugeleitet wird, ein weiterer Behälter nachgeschaltet ist, der als Nachreinigung fungiert und in dem der noch im Ablauf des vorgeschalteten Tropfkörperbehälters vorhandene gelöste Sauerstoff durch weitergehende Reinigungsvorgänge aufgezehrt wird.

   Anspruch 3 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit den genannten Mitteln auch gasförmige Verschmutzungen beseitigt werden können.

   Anspruch 4 Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der zur Lösung im Abwasser verwendete Sauerstoff aus Sauerstoffdruckflaschen, aus Geräten zur Aufbewahrung und Erzeugung von Flüssigsauerstoff oder aus sauerstofferzeugenden Geräten, z.B. aus Elektrolyseapparaturen oder Molekularsiebanlagen etc. zugeführt wird.

   Anspruch 5 Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch andere Gase im Überschuss im Abwasser gelöst werden können, wenn durch ihre Zuführung ähnliche ausreichende Wirkungen für das Wachstum der Mikroorganismen eintreten.

   Anspruch 6 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter jeder den Mikroorganismen zusagende atmosphärische Überdruck eingestellt werden kann.

   Anspruch 7 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Abwasser über einen Syphonverschluß mit mehreren übereinander angeordneten Heberanschlußleitungen aus der Anlage abgeleitet wird.

   Anspruch 8 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Abwasser und/oder Abgas über ein Tauchrohr, welches in einen Behälter für das gereinigte Abwasser eintaucht, gegen den bestehenden hydrostatischen Druck aus der Anlage entfernt wird.

   Anspruch 9 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Wasser und/oder Abgas gegen ein Absperrventil mit einzustellenden Druckwiderstand aus der Anlage entfernt wird. Anspruch 10 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Wasser über ein Standrohr aus der Anlage entfernt wird.

   Anspruch 11 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des geschlossenen Behälters als Kegel ausgebildet ist, der die gereinigten Abwässer zur Peripherie des Behälterbodens führt, von wo aus sie gemäß Anspruch 6, 7 oder 8 aus der Anlage entfernt werden.

   Anspruch 12 Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des geschlossenen Behälters als Trichter ausgebildet ist, der die gereinigten Abwässer zum Zentrum des Behälterbodens führt, von wo aus sie gemäß Anspruch 6, 7 oder 8 aus der Anlage entfernt werden.