DE2909168C2

DE2909168C2 - Verfahren und Einrichtung zur aeroben und anaeroben Behandlung von Abwasser

Info

Publication number: DE2909168C2
Application number: DE2909168A
Authority: DE
Inventors: August Dr.-Ing. Schreiber; Berthold Dipl.-Ing. 3000 Hannover Schreiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE2909168A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur aeroben und anaeroben Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren in einem im Grundriß kreisförmigen Reinigungsbecken, dessen Inhalt mit Hilfe von umlaufenden Belüftern belüftet und in umlaufende Bewegung versetzt wird.

Ein solches Verfahren, bei dem dem Reinigungsbekken Rohabwasser und Rücklaufschlamm aus einem Nachklärbecken zugeführt und aus dem das gereinigte Abwasser abgeleitet wird, ist beispielsweise aus der DE-AS 26 47 920 bekanntgeworden.

Um den größten Teil der im Wasser gelösten abbaubaren Stickstoffverbindungen nicht in den Vorfluter ableiten zu müssen, werden diese durch die Tätigkeit der im Belebtschlamm enthaltenen Mikroorganismen zunächst in Nitrate und schließlich in Wasser und gasförmigen Stickstoff, der aus dem Abwasser entweicht umgewandelt. Hierfür dient im bekannten Fall das gesonderte Nachklärbecken, das zentrisch im kreisringförmigen Belüftungsbecken angeordnet ist. Es sind also zwei voneinander getrennte Becken erforderlich, die einen relativ hohen baulichen und betrieblichen Aufwand verursachen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, in

einem einzigen Reinigungsbecken das Abwasser auf kontinuierliche Weise aerob und anaerob zu behandeln.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 6 und 10 gelöst.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß in dem infolge der umlaufenden Belüfter langsam umlaufenden Abwasser-Belebtschlammgemisch bei entsprechender Belastung in dem Abschnitt der Umlaufbahn mit der stärkeren Belüftung eine Reinigung bis zur Nitrifikation eintritt, während sich in dem Abschnitt der Umlaufbahn mit teilweise oder ganz gedrosselter Belüftung ein Abbau des aus den stickstoffhaltigen Verunreinigungen entstandenen Nitrats (NO3) in Wasser und gasförmigen Stickstoff einstellt; dieser entweicht in feinen Bläschen aus dem Abwasser. Auf diese Weise werden wesentliche

Nährstoffe, die im Vorfluter als Dünger nachteilig wirken würden, mit relativ wenig Aufwand in einem einzigen Becken abgebaut

Von besonderem Vorteil ist dabei, daß durch die Durchführung des gesamten Verfahrens in einem einzigen Becken eine besonders gute Ausnützung des eingebrachten Luftsauerstoffs erreicht wird. Darüber hinaus ist es möglich, durch geeignete Steuerungen den Prozeß auf einen der Verschmutzung entsprechenden Reinigungsablauf einzustellen. - to

Zweckmäßige Ausführungsformen für ein Verfahren und eine Einrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5,7 bis 9 und 11 und 12.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein kreisringförmiges Belebungsbecken in der Draufsicht,

F i g. 2 eine abgewandelte Einzelheit des Belebungsbeckens im Längsschnitt durch eine dem Becken zugeordnete Belüftungsbrjcke,

Fig.3 die Einzelheit nach Fig.2 im Querschnitt durch die Belüftungsbrücke, und

Fig.4 die Einzelheit nach Fig.2 und 3 in der Draufsicht

In F i g. 1 ist aus Gründen der Vereinfachung die Außenwandung des kreisringförmigen Belüftungsbekkens B weggelassen. Das Belüftungsbecken θ weist eine — in F i g. 1 mit gepunkteten Linien dargestellte — Belüftungsbrücke 1 auf, die sich z. B. gemäß der Ausführung nach der DE-AS 26 47 920 über den ganzen Durchmesser des Belüftungsbeckens B erstreckt und sowohl auf einem im Mittelpunkt M des Beckens B befindlichen, eine vertikale Drehachse aufweisenden Drehlager abgestützt ist, als auch mit Hilfe eines an jedem Brückenende befindlichen Fahrwerkes auf dem als Fahrbahn dienenden oberen Rand der Außenwandung des Beckens B umlaufend aufgelagert ist Mindestens eines der Fahrwerke ist antreibbar. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß sich die Brücke 1 nur vom Mittelpunkt M aus über den halben *o Durchmesser des Belüftungsbeckens B erstreckt

An der Brücke 1 sind Luftzufuhrrohre 2, 3 befestigt, die mit in geringstmöglichem Abstand über der Sohle des Beckens B angeordneten Belüftern 16 in Verbindung stehen und hierfür Luftzufuhr- und Halteeinrich- *5 tungen aufweisen.

In F i g. 1 sind die waagerecht verlaufenden Abschnitte der Luftzufuhrrohre 2, 3 im Horizontalschnitt dargestellt. Mit gestrichelten Linien sind in Fig. 1 zwei weitere Drehstellungen des Luftzufuhrrohres 2 bzw. 3 angedeutet.

Durch einen Zulauf 10 wird dem Belüftungsbecken B das zu reinigende Rohabwasser bzw. Rücklaufschlamm aus einem nicht dargestellten Nachklärbecken zugeführt. Die Ableitung des gereinigten Abwassers über das Nachklärbecken zu einem Vorfluter erfolgt über einen Ablauf 11.

Das Verfahren zur aeroben und anaeroben Behandlung von Abwasser geht nun in der Weise vor sich, daß das Belüftungsbecken ßüber einen Teil der Umlaufbahn «> der Belüfter 16 mit einer größeren Luftmenge je Zeiteinheit als auf dem übrigen, ganz oder teilweise gedrosselt belüfteten Teil der Umlaufbahn belüftet wird, wobei vorteilhaft die Länge der beiden genannten Teile der Umlaufbahn zur Anpassung an die jeweiligen biologischen Gegebenheiten in einem bestimmten Verhältnis sowie die Umlaufgeschwindigkeit der Belüfter 16 und das Nacheilen des Belüftungsbeckeninhalts hinter den umlaufenden' Belüften! veränderlich gesteuert werden.

In Fig. 1 ist die im Uhrzeigersinn verlaufende Umlaufrichtung der Belüfter 16 und damit des Abwasser-Belebtschlammgemische.; mit dem Pfeil U veranschaulicht Daraus geht hervor, daß das Belüftungsbecken Süber einen stromabwärts des Zulaufes 10 gelegenen Abschnitt der Umlaufbahn der Belüfter 16 mit der größeren Luftmenge je Zeiteinheit und über einen vor dem Ablauf 11 liegenden Teil der Umlaufbahn der Belüfter 16 mit der gedrosselten Luftmenge je Zeiteinheit belüftet wird.

An mindestens einer Stelle des kreisringförmigen Belüftungsbecken B ist zur Verzögerung bzw. Abbremsung der umlaufenden Bewegung des Belüftungsbeckeninhalts eine im Belüftungsbecken zweckmäßig zwischen dem Zulauf 10 und dem Ablauf 11 angeordnete, mit Durchtrittsöffnungen 9' für die Belüfter 16 und deren Luftzufuhrrohre 2, 3 versehene Querwand 9 vorgesehen. Durch Verringerung oder Vergrößerung der Durchtrittsöffnung kann die Bremswirkung vergrößert bzw. verringert und damit auch das Nacheilen des Belüftungsbeckeninhalts hinter den umlaufenden Belüftern 16 vergrößert bzw. verringert werden. Stromabwärts der genannten Quer- oder Stauwand 9 befindet sich der mit einer größeren Luftmenge je Zeiteinheit belüftete Teil der Umlaufbahn.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die dem Belüftungsbecken B zugeführte Luftmenge je Zeiteinheit sowie die Umlaufgeschwindigkeit der Belüfter 16 in Abhängigkeit von dem im gedrosselt belüfteten Teil der Umlaufbahn herrschenden Sauerstoffgehalt veränderlich gesteuert wird. Hierfür ist es zweckmäßig, wenn zur Bewirkung dieser Steuerung im gedrosselt belüfteten Teil eine den dort herrschenden Sauerstoffgehalt messende, nicht dargestellte elektrische Sonde angeordnet ist

Die Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß den mit der Belüftungsbrücke 1 umlaufenden, zu den Belüftern 16 führenden Luftzufuhrrohren 2, 3 Verschlußblenden 7 zur einstellbaren Beschickung der Belüfter 16 mit den genannten, über deren Umlaufbahn unterschiedlichen Luftmengen je Zeiteinheit zugeordnet sind. Hierdurch ist die Durchführung des Verfahrens auf besonders einfache Weise in einem einzigen Belüftungsbecken B möglich, indem entsprechend den biologischen Verhältnissen die den Belüftern auf ihrer Umlaufbahn je Zeiteinheit zugeführte Luftmenge durch die elektrisch, mechanisch oder pneumatisch bzw. hydraulisch steuerbaren Verschlußblenden 7 verändert wird.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt, erstreckt sich der ungedrosselt belüftete Teil der Umlaufbahn der Belüfter 16 über drei aneinander anschließende Umlaufbahnabschnitte 13, 14, 15, in denen ein biologischer Abbau einschließlich Nitrifikation des Abwassers stattfindet. Der gedrosselt oder gar nicht belüftete Teil der Umlaufbahn der Belüfter 16 erstreckt sich über einen zwischen den Umlaufbahnabschnitten 13 und 15 liegenden Umlaufbahnabschnitt 12, in dem ein weiterer Abbau einschließlich Denitrifikation des Abwassers stattfindet. Die Länge jedes Umlaufbahnabschnittes 12, 13,14 und 15 entspricht etwa 90° Bogenmaß, d. h. einem Viertel der gesamten kreisförmigen Umlaufbahn.

Wie die Zeichnung zeigt, ist die Verschlußblende 7 ortsfest angeordnet und verändert den Querschnitt der mit der Belüftungsbrücke 1 umlaufenden Luftzufuhrrohre 2,3.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist ein um den Mittelpunkt M des Belüftungsbeckens B angeordnetes mittiges Steigrohr 4 für die Zuluft vorgesehen, das mit seinem oberen Bereich über den Spiegel des Belüftungsbeckens reicht und in diesem Bereich mit mehreren in Umfangsabstand voneinander angeordneten seitlichen Luftaustrittsöffnungen 5 versehen ist, die in eine an der Brücke 1 angeordnete und mit ihr sich drehende, das Steigrohr 4 umgebende Luftsammeikammer 6 münden, in der die ortsfest angeordnete Verschlußblende 7 vorgesehen ist Die Verschlußblende 7 ist im Abstand von der dem die gedrosselt belüfteten Abschnitt 12 der Umlaufbahn zugekehrten Luftaustrittsöffnung 5 des Steigrohres 4 angeordnet ist. Die zu den Belüftern 16 führenden Luftzufuhrrohre 2,3 ragen mit ihren offenen Enden in die Luftsammeikammer 6.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, kommen während des Umlaufs der Brücke 1 die Luftzufuhrrohre 2 und 3 bei jeder Umdrehung mit ihren Eintrittsöffnungen 2', 3' in der Luftsammeikammer 6 vor die ortsfeste Verschlußblende 7 zu liegen, die auf einer bestimmten Länge — genau angepaßt an die um den Drehmittelpunkt M umlaufenden Eintrittsöffnungen 2', 3' der Rohre 2,3 — den Lufteintritt vermindert oder verhindert Die von einem nicht dargestellten Kompressor über das Steigrohr 4 laufend mengenmäßig ohne Änderungen zugeführte Luft kann dadurch nicht in beide Luftzufuhrrohre 2,3 abströmen, sondern nur über ein Luftzufuhrrohr, in F i g. 1 das Luftzufuhrrohr 3, durch welches dann etwa die gesamte zugeführte Luftmenge den ihm zugehörigen Belüftern 16 zugeführt wird.

Bei in Teil- oder Voll-Schließstellung befindlicher Verschlußblende wird also die über das Steigrohr 4 zugeführte Luft durch die Verschlußblende 7 am Eintritt in eines der Luftzufuhrrohre 2 oder 3 ganz oder teilweise gehindert und damit der Abschnitt 12 der Umlaufbahn nicht oder nur vermindert belüftet Die Umlaufbahnabschnitte 13 und 15 werden beim Umlauf wieder normal belüftet, während der Umlaufbahnabschnitt 14 zusätzlich mit der Luft belüftet wird, die durch die Verschlußblende 7 am Eintritt in das eine Luftzufuhrrohr gehindert wird.

Wie F i g. 1 zeigt ist die Verschlußblende 7 am Steigrohr 4 befestigt, wobei zwischen der Verschlußblende 7 und dem Steigrohr 4 etwa tangential zum Steigrohrumriß verlaufende in die Luftsammeikammer 6 mündende öffnungen 17 vorgesehen sind.

Die Größe der den Strömungsquerschnitt der Luftzufuhrrohre beeinflussenden Verschlußblende 7 ist veränderlich. Die Verschlußblende 7 kann so ausgeführt sein, daß sie während des Betriebes verstellbar ist um stets gute Bedingungen für die Denitrifikation des Abwasser sicherzustellen.

Zweckmäßig steuert die erwähnte, im Umlaufbahnabschnitt 12 vorgesehene Sonde die je Zeiteinheit zugeführte Luftmenge entsprechend den biologischen Verhältnissen im Zusammenwirken mit der Steuerung der Verschlußblende 7.

Die Verschlußblende kann entsprechend der Verschmutzung des Abwassers sich über einen längeren oder kürzeren Umfangsabschnitt des Steigrohres 4 erstrecken, wodurch auch ein entsprechend längerer oder kürzerer gedrosselt belüfteter Umlaufbahnabschnitt 12 entsteht, in welchem die erwünschte Denitrifikation des Abwassers stattfindet

Wie aus der Zeichnung hervorgeht ist eine die innere Begrenzung des kreisringförmigen Belüftungsbeckens B bildende Wand 8 so angeordnet daß sie mit ihrem oberen Ende unterhalb der Umlaufebene der Luftzufuhrrohre 2,3 endet. Dabei ist der Durchmesser des von der Wand 8 begrenzten Mittelschachtes größer als der Durchmesser der das Steigrohr 4 umgebenden Luftsams melkammer6.

Gemäß der Ausführungsform nach den F i g. 2 bis 4 ist

in jedem der Luftzufuhrrohre 2, 3 eine verstellbare

Drosselklappe 30 zur Verkleinerung des durchströmten Rohrquerschnitts im Bereich des gedrosselt belüfteten

ίο Abschnitts der Umlaufbahn der Belüfter 16 angeordnet und anstelle der ortsfesten Verschlußblende 7 ist eine

Auflaufschiene 20 vorgesehen, die im Bereich des

gedrosselt belüfteten Abschnitts auf der Wand 8 angeordnet ist. An der Brücke 1 ist über der Wand 8 eine mit einer Laufrolle (22) versehene, in vertikaler

Richtung verstellbare und mit einer Rückholfeder 25

ausgestattete Hebelvorrichtung vorgesehen, die beim

Auflaufen auf die Auflaufschiene 20 die Stellung der in

jedem der Luftzufuhrrohre 2, 3 angeordneten Drossel klappe verändert

Gemäß F i g. 3 und 4 befinden sich die Luftzufuhrrohre 2 und 3 mit ihren Hebelvorrichtungen zwischen zwei parallel verlaufenden Längsstegen der Belüftungsbrükke 1. Die Wirkung der Drosselklappen 30 ist derart daß sie den Durchgang der Luft in jedem Luftzufuhrrohr 2 und 3 freigeben, wenn der betreffende Arm der Brücke 1 die belüfteten Abschnitte der Umlaufbahn überstreicht, während die Drosselklappe 30 den Durchgang der Luft durch die Luftzufuhrrohre 2 bzw. 3 ganz oder zum Teil versperrt wenn sich der Arm der Brücke 1 in dem gedrosselt belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn befindet

Dabei tritt in F i g. 1 dargestellt die Luft aus dem

mittigen Steigrohr 4 durch die Luftsammeikammer 6 und von da in die Luftzufuhrrohre 2 bzw. 3. Hier wird die

Luft bei offenen Drosselklappen 30 in die belüfteten Abschnitte der Umlaufbahn eingebracht während bei

geschlossener Drosselklappe 30 der Eintritt der Luft in den nicht zu belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn verhindert wird.

Grundsätzlich kann die Betätigung der Drosselklappe

30 — anstatt wie dargestellt und beschrieben — auch elektrisch oder pneumatisch bzw. hydraulisch erfolgen.

Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist,

ist die Auflaufschiene 20 oben auf der Wand 8 im

Bereich des gedrosselt belüfteten Abschnitts 12 der Umlaufbahn angeordnet An ihren beiden Enden besitzt

die Auflaufschiene 20 je eine schräge Auflauf- und eine

Ablauframpe.

Die an der Brücke 1 angeordnete Hebelvorrichtung ist mit einer zum Auflaufen auf die Auflaufschiene 20 dienenden Laufrolle 22 versehen, die während des Auflaufens einen Bolzen 21 gegen die Wirkung der Rückholfeder 25 anhebt Der Bolzen 21 ist durch eine an einem Träger 23 der Brücke 1 befestigten Büchse 24 geführt Während des Ablaufens von der Auflaufschiene

20 drückt die Rückholfeder 25 den Bolzen 21 und die Auflaufrolle wieder in die Ausgangsstellung. Der Bolzen

21 ist an seinem oberen Ende mit einem Querstift 26 versehen, der mit einem Langloch 27 eines um die Schwenkachse 29 schwenkbaren hebelartigen Übertragungsgliedes 28, welches auch nach Art eines Rades ausgebildet sein kann, in Eingriff steht Die Schwenkachse 29 ist durch die Luftzufuhrrohre 2,3 drehbar geführt bzw. an ihnen gelagert Ferner ist die Schwenkachse 29 mit der jeweiligen Drosselklappe 30 jedes Luftzufuhrrohres 2,3 verbunden, wodurch beim Verschwenken des Übertragungsgliedes 28 eine Verschwenkung der

Drosselklappe 30 bewirkt und somit der Querschnitt des Luftzufuhrrohres 2 bzw. 3 mehr oder weniger vergrößert bzw. verringert wird. Durch einen Anschlag 31 und eine Federspannung kann die Drosselklappe 30 ganz oder teilweise geöffnet oder geschlossen werden.

Wie aus den Zeichnungen weiter zu ersehen ist, ist für jedes Luftzufuhrrohr 2,3 eine mit der Auflaufschiene 20 zusammenarbeitende Hebelvorrichtung mit Drosselklappe 30 und Zubehör vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur aeroben und anaeroben Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren in einem im Grundriß kreisförmigen Reinigungsbecken, dessen Inhalt mit HiVe von umlaufenden Belüftern belüftet und in umlaufende Bewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Abschnitt der Umlaufbahn der Belüfter eine größere Luftmenge je Zeiteinheit in das Abwasser eingetragen wird als auf dem restlichen gedrosselt belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Belüfter zur Dosierung der Luftmenge in den beiden Abschnitten unterschiedlich gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gedrosselt belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn der Lufteintrag gegen Null geht

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Luftmenge je Zeiteinheit in den stromabwärts des Zulaufes gelegenen Abschnitt der Umlaufbahn eingetragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Abwasser zugeführte Luftmenge je Zeiteinheit in Abhängigkeit von dem im gedrosselt belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn herrschenden Sauerstoffgehalt gesteuert wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer im Mittelpunkt des Belüftungsbeckens um eine lotrechte Achse drehbar gelagerten, bis zur äußeren Umfassungswand des Belüftungsbeckens reichenden und dort umlaufend fahrbar aufgelagerten Belüftungsbrücke, an der in radialer Richtung verlaufende Luftzufuhrrohre für Belüfter befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Mitte des Belüftungsbeckens ortsfest angeordnetes Steigrohr (4) für die Zuluft vorgesehen ist, das an seinem oberen Ende Luftaustrittsöffnungen (5) aufweist und von einer mit der Belüftungsbrücke (1) sich drehenden Luftsammeikammer (6) umgeben ist, in welche die Luftzufuhrrohre (2, 3) mit ihren offenen Enden hineinragen, und daß den Lufteintrittsöffnungen dieser Enden im Bereich des gedrosselt belüfteten Abschnitts der Umlaufbahn der Belüfter (16) eine diese öffnungen zumindest teilweise abschließende ortsfeste Verschlußblende (7) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußblende (7) im Abstand von der dem gedrosselt belüfteten Abschnitt der Umlaufbahn zugekehrten Luftaustrittsöffnung (5) des Steigrohres (4) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verschlußblende (7) und dem Steigrohr (4) etwa tangential zum Steigrohrumriß verlaufende in die Luftsammelkammer (6) mündende öffnungen (17) vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem -ier Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verschlußblende (7) veränderlich ist.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer im Mittelpunkt des Belüftungsbeckens um eine lotrech-

te Achse drehbar gelagerten, bis zur äußeren Umfassungswand des Belüftungsbeckens reichenden und dort umlaufend fahrbar aufgelagerten Belüftungsbrücke, an der in radialer Richtung verlaufende Luftzufuhrrohre für Belüfter befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Luftzufuhrrohre (2, 3) eine verstellbare Drosselklappe (30) zur Verkleinerung des durchströmten Rohrquerschnitts im Bereich des gedrosselt belüfteten Abschnitts der Umlaufbahn der Belüfter (i6) angeordnet ist

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß eine an der Brücke befestigte, mit einer Laufrolle (22) versehene, in vertikaler Richtung verstellbare Hebelvorrichtung vorgesehen ist die beim Auflaufen auf eine im Bereich des gedrosselt belüfteten Abschnitts der Umlaufbahn der Belüfter (16) auf einer Wand des Belüftungsbeckens angeordnete Auflaufschiene (20) die Stellung der Drosselklappe verändert

J2 Einrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet daß die Auflaufschiene (20) auf einer die innere Begrenzung des Belüftungsbeckens bildenden Wand (8) angeordnet ist.