DE2936568T5 - System for processing used waters by the biological process of activated sludge - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Abwassern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern unter biologischer Aktivierung des Schlammes aus einem Bassin mit einem Belüftungsbereich und wenigstens einem hiermit in Verbindung stehenden Kl ärbereich, zwischen denen eine Rückführung der Suspension des aktivierten Schlammes besteht und welche durch eine Vertikalwand voneinander getrennt sind, die jedoch zum Umlauf der Suspension diese an wenigstens einem ihrer Enden durchlässt, sowie mit einer Seitenwand im Klärbereich, die teilweise nach dem unteren Rande der vertikalen Trennwand hin abgeschrägt verläuft.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (FR-PS 21 54 851) lässt die Vertikalwand die Schlammsuspension an ihren beiden Enden durch, wie es allgemein üblich ist. Eine Behandlung von Abwässern unter biologischer Aktivierung des Schlammes ist seit langem bekannt und besteht im wesentlichen darin, die zu behandelnden Abwässer mit Schlamm in Verbindung zu bringen, welcher aerobe Mikroorganismen zwecks biologischer Reinigung enthalt. Bei dieser biologischen Reinigung wird der in dem Klärbereich abgesetzte Schlamm in den Belüftungsbereich zurückgeführt, um dort eine bestimmte Mindestkonzentration an biologisch aktiviertem Schlamm aufrechtzuerhalten, welche zur Entfernung der Verunreinigungen in den zu behandelnden Abwässern erforderlich ist.

Weiterhin sind schon verschiedene technische Massnahmen vorgesehen worden, um die biologische Aktivität bei der Behandlung von Abwässern zu verbessern. So werden beispielsweise nach der vorstehend genannten Patentschrift parallele, geneigte Platten auf der ganzen Oberfläche des Klärbereichs angeordnet zu dem Zweck, die Rückführungsmenge und die Oxydationswirkung im Klärbereich zu erhöhen, ohne dass in diesem Klärbereich hydraulische Störungen

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auftreten. Andere Massnahmen bestehen in der Vergrösserung des Querschnittes des Klärbereiches oder seines Volumens oder auch in der Veränderung der Bassinformen. So ist ein Bassin mit einem geneigten Boden und einer schragen Trennwand bekannt (GB-PS 167 504), wobei jedoch die Fläche der schrägen Trennwand viel zu gering und die Neigung des Bassinbodens zu stark ausgeprägt ist, um einen Ausflockungsbereich mit einer ausreichenden Ansammlung des Schlammes im unteren Teil zu erzielen. Ausserdem wird dabei Luft in den Absetzbereich eingeblasen, so dass der Schlamm nach oben steigt.

Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung der biologischen Reinigung von Abwässern auf einem ganz anderen Wege, um eine Filtrationsund Ausflockungswirkung in einem oberen Bereich und die Ansammlung des Schlammes in einem unteren Bereich zu erzielen.

Hierzu ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss gekennzeichnet durch ein Bassin mit wenigstens einem weiteren Zwischeni'oreich zur Filtration und Ausflockung zwischen der erwähnten Vertikalwand und einer geneigten Zwischenwand, die sich mit ihrem oberen Ende bis über das obere Vertikalwandende und mit ihrem unteren Ende bis nahe an das obere Ende der erwähnten Seitenwandabschrägung erstreckt, und mit einem Schlammsammelbereich zwischen der Vertikalwand und der Seitenwandabschrägung, wobei sowohl die geneigte Zwischenwand als auch die Seitenwandabschrägung beide eine gleiche Neigung von etwa 60 und etwa die gleiche Höhe aufweisen und der Durchgang zwischen dem Filtrations- und Ausflockungsbereich und dem Klärbereich etwa auf halber Höhe der Vertikalwand liegt, wo sich bei geringer Strömungsgeschwindigkeit in dem Filtrationsbereich über die Breite der horizontalen Durchgange zwischen den Wänden eine schichtartige Waeeer- und Schlamm strömung beim Durchströmen dieser Durchgange ausbildet.

Der sich auf diese Weise von oben nach unten vergrössernde Querschnitt des Filtrations- und Ausflockungsbereiches bewirkt eine ab-

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nehmende Strömungsgeschwindigkeit, was eine Anhäufung von Schlammausflockungen in hoher Konzentration an dem grössten Bereichsquerschnitt-bewirkt, wo diese Ausflockungen ein natürliches Filter bilden. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle bewirkt, dass die schichtartige Strömung des Wassers dieses natürliche Filter aus Schlammausflockungen durchströmt, ohne dieses zu zerstören. Die Durchmischung des Wassers in dem Belüftungsbereich bewirkt in dem Filtrations- und Ausflockungsbereich eine reichliche Schlammausflockung, wodurch das Filter gebildet wird. Dieses natürliche Filter halt den grössten Teil suspendierter Teilchen fest und lasst nur ganz wenige Partikel in den Klärbereich durch.

•Der untere Teil des erfindungsgemass vorgesehenen Zwischenbereiches bewirkt dagegen eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, wodurch suspendierte Schlammteilchen nach unten befördert werden, die noch von (ier Aufwärts strömung in dem Klarbereich mit-geführt sein könnten. Diese nach unten geförderten Schlammteilchen erneuern auf diese Weiee dauernd das natürliche Filter der Schlammaueflockungen. Im unteren Ί eil dieses Ansammlungsbereiches erfolgt ein Uebergang von einer freien Dekantierung zu einer verzögerten Dekantierung zwecks einer besseren Konzentration des aktivierten Schlammes, welcher in den Belüftungebereich zurückgeführt wird. Dadurch gelangt dauernd aktivierter Schlamm in diesen Belüftungsbereich, wo die Abwässer in dauernder Berührung mit diesem aktivierten Schlamm sein müssen, damit die Mikroorganismen auf diesen Schlamm einwirken können.

Die Rückführung des unten in dem Ansammlungsbereich angesammelten Schlammes erfolgt in an sich bekannter Weise entweder durch einen Durchgang unter der Vertikalwand oder über eine in einen Pumpenschacht führende Leitung, von wo aus die Schlammsuepension zur Bassinzuführung bzw. in den Belüftungsbereich zurückgeführt wird.

Im ersteren Falle ist es zweckmässig, die Zuführung von Belüftungsluft

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zeitweise zu unterbrechen, um den Durchgang der Schlammsuspension unter der. Vertikalwand zu erleichtern. Esjwurde nämlich beobachtet, dass eine dauernde Belüftung, die eine Rotationsbewegung der Strömung in dem Belüftungsbereich bewirkt, nicht die erwünschte Saugwirkung auf den Ansammlungsbereich ausübt. Die auftretenden Turbulenzen haben im Gegenteil die Wirkung, den Durchgang der Schlammsuspension zu behindern.

Die Belüftung wird erzielt entweder durch Oberflächenbelüfter oder 'lurch Einblasen von Luft mittels eines Kompressors durch Keramikfilter am Boden des Bassins.

Zusammengefasst erzielt man mittels der erfindungsgemass ausgebildeten Vorrichtung die drei folgenden Kombinationswirkungen:

Bildung eines Filters durch Ausflockung, unbehinderte Dekantierung in dem Filtrations- und Ausflockungsbereich und eine gebremste Dekantierung zur Erzielung einer grösseren Konzentration von Schlamm, welcher in den Belüftungsbereich zurückgeführt wird, so dass diese Rückführung rasch erfolgt. Diese drei Kombinationswirkungen begünstigen eine bessere Oxidation des umlaufenden Schlammes und wirken einer Nitrifikation entgegen, die eine Flottierung der nitrifizierten Teilchen bewirkt, sobald die Oxidation des Schlammes unzureichend ist, wie es der Fall bei bekannten Vorrichtungen mit Bassins für eine längere Belüftung der Fall ist.

In den beigefügten Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen einer erfindungsgemass ausgebildeten Vorrichtung schematisch dargestellt, wobei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungs

form,

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Fig. 2 eine Draufsicht hiervon,

Fig. 3 einen gleichen Schnitt mit den eingezeichneten Wasser-

strömungen,

Fig. 4 einen gleichen Schnitt mit den Luft- und Schlammumlaufen

und

Fig. 5 eine Seitenansicht im Schnitt einer zweiten Aue führung s form.

Danach besitzt die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemassen Vorrichtung einen Zuleitungskanal 1, einen Ueberlauf 2, ein Gitter 3 zum Zurückhalten fester Gegenstande, wie Holz oder Textilien, eine Pumpengrube 4, zwei Pumpen 5, welche abwechselnd arbeiten und an eine Leitung 24 angeschlossen sind, die zu zwei Ueberlaufblechen 25 und 26 führt, sowie ein Bassin 10 aus Kunststoff, Metall, armiertem Beton oder besonders behandeltem Holz. Im Falle von Kunststoff oder Holz als Fertigungsmaterial wird das Bassin 10 auf einen Rost aus armiertem Beton 9 gelagert, welcher über die Breite des Bassinbodens heraussteht, um das Gewicht der Erdschüttung auszunutzen und dadurch dem hydrauetatischen Druck des Bodens besser zu widerstehen.

Das Bassin 10 besitzt einen flachen Boden und zwei Seitenwinde 27 und 28, die um etwa 60 geneigt angeordnet sind und nach oben in zwei vertikale Seitenwände 29 und 30 übergehen. Das Bassin 10 ist mittels zweier Vertikalwande 14 in mehrere Bereiche unterteilt, welche den Belüftungsbereich begrenzen und an ihren oberen und unteren Enden

zwei die Schlammsuspension durchlassen. Weiterhin sind/ebenfalls um etwa 60 geneigt angeordnete Zwischenwände 12 vorgesehen, deren obere Enden sich bis Über die VertikalwiCnde 14 erstrecken und deren untere Enden bis zu den oberen Enden der S eitenwandab schrägung en 27 und 28 des Bassins 10 reichen. Die Höhe dieser geneigten Zwischen-

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wände 12 ist etwa gleich der Höhe der Seitenwandabschrägungen 27 und 28. Auf beiden Seiten des Bassins teilen diese beiden Zwischenwände 12 den jeweils äusseren Teil des Bassins in zwei Jjereiche 11 und 13. Davon ist der äussere Bereich 11 ein Klärbereich wahrend der innere Bereich 13 in seiner oberen Hälfte ein Dekantierunge- und Ausflockungsbereich und in seiner unteren Hälfte ein Schiammansammlungsbereich ist. Durch die Form dieses innreren Bereiches 13 ist der Inhalt der oberen Hälfte etwa gleich dem Inhalt der unteren Hälfte, welche sich unterhalb des Durchganges nach dem Klärbereich 11 befindet.

Die gereinigten Abwässer werden über zwei Ueberlaufbleche 8 abgeführt, die sich an der Oberfläche des Klärbereiches 11 befinden. Eine Ableitung 32 (Fig. 2) leitet die gereinigten Abwässer zu dem Abfluss der Anlage.

Am Boden des Belüftungsbereiches sind Luftverteiler 16 aus poröser Keramikmasse angeordnet, die von einem Kompressor 17 über Leitungen 18 gespeist werden. Die Luft entweicht in Form kleiner Bläschen in den Belüftungsbereich. Die auf diese Weise auetretende Luft besitzt eine grosse Kontaktfläche mit den Abwässern und dem Schlamm. Dies bewirkt eine erhöhte Ausbeute beim Uebergang des Luft sauer stoffes an die Mikroorganismen.

Am Boden des Bassins mündet bei 19a und 19b eine weitere Leitung 19, welche über ein Ventil 20 und eine Pumpe 22 zu einem Schlammsilo führt, um von Zeit zu Zeit überschüssige Schlammansammlungen am Bassinboden in den Schlammsilo 21 abzupumpen.

Das Bassin 10 ist bei der dargestellten Ausführungsform symmetrisch ausgebildet, es kann jedoch auch unsymmetrisch konstruiert sein mit nur einer Vertikalwand 14 und nur einer geneigten Zwischenwand 12.

Figur 3 zeigt mittels eingezeichneter Pfeile den Wasserumlauf in der

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Vorrichtung. Die Abwässer treten in den Bereich A ein, welcher zu einer Pumpengrube 4 fährt, von wo aus diese Abwässer von der Pumpe 5 in die Leitung" 24 gepumpt werden, die an den Ueberlaufblechen 25 und 26 in dem BelOftungsbereich D mündet. Hier werden die Abwässer unter der Wirkung der aus den Verteilern 16 austretenden Luftblasen in eine umlaufende Bewegung versetzt.

Durch diese turbulente Strömung wird die Wasser —Schlammmischung in dem ganzen Belöftungsbereich in einer homogenen Suspension gehalten. Ueber Oeffnungen 15 läuft das Wasser teilweise von oben nach unten in die beiden Filtrationsbereiche C. Die in diese Filtrationsbereiche C eintretende Wassermenge ist proportional der Oberflächenströmung in dem Belüftungsbereich und den Querschnitten der Durchgänge 15. Durch geeignete Auswahl der Abmessungen dieser Durchgänge 15 und der sich von oben nach unten erweiternden Form der oberen Hälfte der Filtrationsbereiche C erhält man eine etwa schichtförmige Strömung mit abnehmender Strömungsgeschwindigkeit. Diese schichtartige Strömung mit abnehmender Geschwindigkeit begünstigt am grössten Querschnitt dieses Bereiches eine übermässige Ausflockung, welche eine Filterwirkung auf die Abwasser strömung ausübt, die über die Oeffnungen 31 in die Klärbereiche B einströmt. Durch diese Filterwirkung nehmen die Schlammausflockungen in der Mitte der Filtrations- und Ausflockungsbereiche C die meisten suspendierten Schlammteilchen auf, die ohne diese Filterwirkung mit in die Klärbereiche B gelangen würden.

Der Querschnitt der Klärbereiche B steigt von unten nach oben an, wodurch s ich die aufsteigende Strömungsgeschwindigkeit der Abwässer verringert. Dies bewirkt eine gute Dekantierung des suspendierten Schlammes, welcher noch in diese Klärbereiche gelangt ist. Die gereinigten Abwässer werden dann durch die Leitung 32 (Fig. 2) abgeleitet.

Fig. 4 zeigt mittels eingezeichneter Pfeile den Weg der Luft und des

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Schlammes. In dem Belüftungsbereich D wird die flüssige Masse aus feinen Schlammteilchen und Abwässern in dem ganzen Bereich in einer homogenen Suspension gehalten und läuft in einer Strömung um, welche von der Mitte des Belüftungsbereiches nach den Vertikalwänden 14 gerichtet ist. An den Ueberläufen 15 gelangen die Schlammteilchen mit der Wasserströmung in die Filtrationsbereiche C. Durch Vergrösserung des Querschnittes dieser Bereiche verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit der Abwässer und des Schlammes und es bilden sich Ausflockungen von Schlamm in dem Bereich 33. Diese Schlammausflockungen bilden auch hierbei ein natürliches Filter und absorbieren den grössten Teil der suspendierten Schlammteilchen.

In den Klärbereichen B, wo der Strömungsquerschnitt von unten nach oben zunimmt, vermindert sich auch die Geschwindigkeit der aufsteigenden Strömungen. Dies verhindert das Aufsteigen suspendierter Schlammteilchen bis zur Oberfläche der Klärbereiche und begünstigt deren Dekantierung an den geneigten Zwischenwanden, wie es mittels der Pfeile 34 angedeutet ist. Diese Schlammteilchen kehren in den Filtrationsbereich zurück, wo sie sich wieder mit den Schlammausflockungen vereinigen.

Die in dem Bereich C nach unten gehende Strömung nimmt einen Teil der Schlammausflockungen 33, d.h. Schlammteilchen, die bereits gefiltert haben, in den unteren Bereichsteil 35 mit, wodurch eine verzögerte Dekantierung erfolgt und eine grössere Konzentration an zurückzuleitendem Schlamm erhalten wird. Dieser konzentrierte Schlamm geht durch die Durchgänge 51 in den Belüftungsbereich zurück, wo er mit Sauerstoff reaktiviert, in kleine Partikel aufgeteilt und in eine homogene Suspension durch die von der Belüftung hervorgerufene Turbulenz Überführt wird. Das Filter aus Schlammausflockungen erneuert sich auf diese Weise kontinuierlich.

Um den Durchgang der Schlammausflockungen durch die Durchgänge

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zu erleichtern, ist es - wie bereits erwähnt - zweckmässig, die Belüftung mit Unterbrechungen durchzuführen.

Die zweite Aus führung β form einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung nach Fig. 5 besitzt ein Bassin 36 derselben Form wie das Bassin der ersten Ausführungsform, welches in gleicher Weise mittels zweier Vertikalwande 37 und zweier geneigter Zwischenwände 38 in einen Belüftungsbereich D₁ in Filtrations- und Ausflockungsbereiche C und in Klärbereiche B aufgeteilt ist. Diese Ausführung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführung dadurch, dass die Vertikalwande 37 an ihren unteren Enden mit den unteren Enden der Seitenwandabschrägungen 39 des Bassins verbunden sind. Der hierdurch gebildete spitze Winkel ist durch einen Stopfen 40 aus dem gleichen Werkstück wie das Bassin ausgefüllt, um eine Ansammlung von Schlamm in diesem Winkel zu vermeiden.

Die Rückführung des Schlammes erfolgt hierbei über zwei Leitungen 41 und 42, die zu einer Pumpengrube 43 führen, von wo aus die Schlammsuspension mittels einer Pumpe 44 in einen Kanal 45 gepumpt wird, in welchen auch die über eine Leitung 46 zugeführten Abwässer gelangen. Die gereinigten Abwässer verlassen die Klärbereiche B über die beiden Ueberläufe 47 und 48. Am Boden des Bassins sind wieder die Belüftungseinrichtungen in Form poröser Glocken 49 angeordnet. Der Uebergang aus dem Belüftungsbereich D in die Filtrationsbereiche C erfolgt durch Entgasungsbereiche 50.

Die Ausbildung und Wirksamkeit der natürlichen Filter aus den Schlammausflockungen in dem Filtrationsbereich werden überwacht mittels geeigneter Einrichtungen mit Schaugläsern.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRUECHE

   / 1/Vorrichtung zur Behandlung von Abwassern unter biologischer Aktivierung des Schlammes aus einem Bassin mit einem Belüftungsbereich und wenigstens einem hiermit in Verbindung stehenden Klärbereich, zwischen denen eine Rückführung der Suspension des aktivierten Schlammes besteht und welche durch eine Vertikalwand voneinander getrennt sind, die jedoch zum Umlauf der Suspension diese an wenigstens einem ihrer Enden durchlä'sst, sowie mit einer Seitenwand im Klärbereich, die teilweise nach dem unteren Rande der vertikalen Trennwand hin abgeschrägt verläuft, gekennzeichnet durch ein Bassin (10) mit wenigstens einem weiteren Zwischenbereich (C) zur Filtration und Ausflockung zwischen der Vertikalwand (14) und einer geneigten Zwischenwand (12), die sich'mit ihrem oberen Ende bis über das obere Vertikalwandende und mit ihrem unteren Ende bis nahe an das obere Ende der Seitenwandabsrhrägung (27, 28) erstreckt, und mit einem Schlammsammelbereich zwischen der Vertikalwand und der Seitenwandabschrägung, wobei sowohl die geneigte Zwischenwand als auch die Seitenwandabschrägung beide eine gleiche Neigung von etwa 60 und etwa die gleiche Höhe aufweisen und der Durchgang zwischen dem Filtrations- und Ausflockungsbereich und dem Klä'rbereich (B) etwa auf halber Höhe der Vertikalwand liegt, wo sich bei geringer Strömungsgeschwindigkeit in dem Filtrations bereich über die Breite der horizontalen Durchgänge zwischen den Wänden eine schichtartige Wasser- und Schlammströmung beim Durchströmen dieser Durchgänge ausbildet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Vertikalwand die Schlammsuspension an ihrem unteren Ende nach dem Belüftungsbereich durchlässt (Fig. 1 bis 4), gekennzeichnet durch eine zeitweise unterbrechbare Zuführung von Belüftungs luft.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an ihrem

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   unteren Teil mit dem unteren Ende der BassinseitenwandabschrSgung (39) verbundene Vertikalwand (37) und durch eine Oeffnung in dieser BassineeitenwandabschrSgung, von wo aus eine Rohrleitung (41 bis 45) die Schlammsuspension zur Bassinzuführung bzw. in den Belüftungsbereich (D) zurückführt (Fig. 5).

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