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Vorrichtung zum biologischen Reinigen von Abwasser
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und Verfahren zum Betrieb einer biologischen Abwasserreinigungsanlage.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum biologischen Reinigen
von Abwasser nach dem Belebtschlamm-Verfahren mit einem Belüftungsbecken, wobei
das Becken eine längliche rechteckige Form aufweist, mit einem Einlaß- und einem
Auslaßende, Zufuhreinrichtungen für Abwasser und eine Anzahl von Belüftungseinrichtungen
längs des Beckens zwischen Einlaß- und Auslaßende angeordnet zum Belüften des über
die Länge des Beckens vom Einlaßende zum Auslaßende strömenden Abwassers und mit
einer Anzahl Trennwände, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer biologischen Abwasser-Reinigungsanlage
Eine Vorrichtung der oben definierten Art ist bereits im wesentlichen aus der DE-OS
26 39 252 bekannt,- bei der eine Anzahl von gestaffelten Trennwänden verwendet wird,
die sich nur teilweise über die Breite des Strömungsweges zwischen dem Belüftungseinrichtungen
erstrecken und hierdurch eine Anzahl von Flüssigkeitszonen bilden, durch welche
die-Flüssigkeitsmischung in allgemein schlangenförmiger Art von einer nicht vollständig
durchmischten Zone zur nächsten strömt. Diese bekannte Vorrichtung ist relativ aufwendig
und kompliziert ausgebildet, da jede Flüssigkeitszone von zwei verschiedenartig
ausgebildeten Trennwänden begrenzt sein muß, wodurch auch der Einbau derartiger
Trennwände innerhalb
des Belüftungstanks verteuert wird.
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Es ist ferner aus der DE-OS 25 32 682 eine Vorrichtung zum biologischen
Reinigen eines Abwassers bekannt, bei der ein Belüftungsbecken mit einer im Abstand
von der Abwasseroberfläche angeordneten Abdeckung vorgesehen ist, und der von dieser
Abdeckung und der Abwasseroberfläche eingeschlossene Raum mittels quer zur Fließrichtung
des Abwassers angeordneten Trennwänden in eine Anzahl Kammern unterteilt ist, deren
jede einen Belüfter aufweist. Durch eine solche Anordnung soll es ermöglicht werden,
die im Bereich des Belüftungsbeckens infolge der starken Umwälzbewegung des Abwassers
entweichenden übelriechenden Gase zu beseitigen, indem diese aus den durch die Trennwände
gebildeten, einzelnen Gasräumen abgesaugt werden.
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Schließlich ist aus dem DE-GM 73 21 766 eine Vorrichtung zur Einstellung
des Durchflusses durch Kläranlagen bekannt, die aus hintereinander oder parallel
angeordneten Becken besteht und deren Trennwände zumindest teilweise höhenverstellbar
sind, wobei diese Trennwände durch jalousieartige, miteinander koppelbare Elemente
gebildet sind. Durch die in Führungen höhenverstellbar bewegbaren Trennwände soll
die Steuerung des Durchflusses vom Einlauf zum Ablauf jedes Beckens durch Einstellung
des jeweiligen Abstandes der Trennwände zum Boden des Beckens bzw. zu der Wasserlinie
und/oder durch Entfernung einzelner Jalousie-Elemente aus der Trennwand ermöglicht
werden.
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In herkömmlichen Belebtschlammbecken wird der gesamte Belebtschlamm
nach einer gewissen Aufenthaltszeit im Belebungsbecken in ein Nachklärbecken geleitet.
Dort setzt sich der Belebtschlamm ab und wird entweder als Rücklauf schlamm in das
Belebungsbecken zurückgepumpt oder wird als Überschußschlamm abgepumpt. Nachteilig
bei diesem Verfahren
ist, daß für die Schlammpumpen ein relativ
hoher Energieaufwand benötigt wird. Ferner besteht im Nachklärbecken für den Schlamm
keine Sauerstoffversorgung.
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Deshalb stirbt ein Teil der Mikroorganismen des Belebtschlammes ab,
da der Schlamm mehrere Stunden im Nachklärbecken bleibt. Der Rücklaufschlamm muß
dann im Belebungsbecken durch intensivstes Belüften erst wieder aktiviert werden.
Durch das Umpumpen des Belebtschlammes wird die Schlammflockenstruktur beeinträchtigt.
Schließlich werden relativ große Nachklärbecken benötigt.
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Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs definierten Art liegt
nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung
zur biologischen Abwasserreinigung anzugeben, die sich insbesondere durch sehr hohe
Reinigungsleistung, große Betriebssicherheit und außerordentliche Wirtschaftlichkeit
hinsichtlich Bau- und Betriebskosten auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erläuterten
Art, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Trennwände aus einem auf Rahmen
gespannten technischen Gewebe (Filtergewebe) bestehen, daß die das technische Gewebe
spannenden Rahmen höhenverstellbar, quer zur Strömungsrichtung des Abwassers je
über die gesamte Breite des Beckens reichend angeordnet sind, daß zwischen Unterkante
der höhenverstellbaren Trennwand und dem Boden des Belebtschlammbeckens ein einstellbarer
Durchflußquerschnitt für das Abwasser freibleibt, daß die Rahmen gegenüber den Beckenseitenwänden
Dichtungsmittel aufweisen, daß die Belüftungsmittel aus am Boden des Belüftungsbeckens
angeordneten Plattenbelüftern bestehen, die zumindest über den ganzen Querschnitt
des Beckens eine gleichmäßige, feinblasige o 2-bzw. Luftzufuhr ermöglichen und daß
die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Trennwänden im wesentlichen gleich
groß gewählt sind, derart, daß in Flußrichtung des Abwassers in den durch die Trennwände
gebildeten Kammern der O2-Gehalt gleichbleibt oder stufenweise zunimmt und
der
Trockengbstanzgehaltstufenweise abnimmt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine statische Anpassung
an einen Teillastbetrieb, durch isöhenverstellung der Trennwände, je nach Belastung
des Belebtschlammbeckens. Die Anlage ist Stoßhelastungen gewachsen, da in den ersten
Kammern widerstandsfähige Bakterienstämme angesiedelt sind. Die Rücklaufschlammmenge
ist sehr gering, so daß die Pumpenkosten niedrig bleiben.Bei Belastungsschwankungen
der Anlage, also bei Schwankungen der Zulaufmenge oder der Verschmutzungsrate, paßt
sich die Anlage dynamisch an die jeweilige Belastung an, d.h. daß bei Belastungssteigerung
der Schlammanteil von der ersten bis zu der letzten Kammer zunimmt. Bei Abnahme
der Belastung (z.B. nachts) wird der höhere Schmutzgehalt wieder abgebaut. Bei Belastungssteigerung
steigt auch der Sauerstoffbedarf an. Dies kann durch O2-MeBgeräte festgestellt werden,
worauf eine höhere Luftzufuhr erfolgt. Dadurch wird in den einzelnen Teilbecken
der Schlamm stark in Schwebe gehalten. Gleichzeitig erfolgt eine intensivere Abbauung
des Schlammes.
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In bevorzugter Weise ist hierbei der Abstand der letzten Trennwand
in Flußrichtung des Abwassers vor dem Ablaufende zur Stirnwand des Belüftungsbeckens
kleiner als der Abstand zur vorhergehenden Trennwand.
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Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
das technische Gewebe spannenden Rahmen an ihren Seiten-Längskanten gummieelastische
Dichtungslippen aufweisen. Weiterhin können vorteilhafter Weise U-förmige Führungsprofile
an den Seitenwänden des Belüftungsbeckens vorgesehen sein, die zur Führung der Trennwände,
d.h. der auf den Rahmen gespannten technischen Gewebe dienen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können aber auch die Seitenwände
des Belüftungsbeckens in Abständen mit Rastausnehmungen zum Einhängen der Trennwand-Rahmen
versehen sein.
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Zur Höhenverstellung der Trennwände dienen vorzugsweise Stellmotore
sowie kraftschlüssig zusammenwirkende Antriebsmittel, die jeweils am Stellmotor
und am Trennwandrahmen vorgesehen sind.
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Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Plattenbelüfter in den einzelnen, durch die Trennwände gebildeten Kammern
jeweils getrennte, steuerbare 0 2bzw. Luft-Zufuhrvorrichtungen aufweisen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß wenigstens in
der ersten und/oder letzten der durch die Trennwände gebildeten Kammern Meßgeräte
für den 02-Gehalt des Abwassers angeordnet sind.
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Schließlich kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens
eine oberhalb der ersten Kammer in Fließrichtung des Abwassers angeordnete Sprüh-
bzw. Spritzvorrichtung vorgesehen sein, die zur Vermeidung bzw. Beseitigung einer
Schaumbildung dient.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb einer biologischen
Abwasserreingigungsanlage mit mehrstufigen Belebtschlamm-Becken, insbesondere einer
Vorrichtung zum biologischen Reinigen von Abwasser nach der vorliegenden Erfindung.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß in
einer in Flußrichtung des Abwassers gesehenen ersten Kammer ein Trockensubstanzgehalt
von etwa 20 g/l durch Steuerung der °2- bzw. Luftzufuhr und durch Steuerung des
Durchflußweges von der ersten Kammer zu einer zweiten Kammer, daß in einer nachfolgenden
zweiten Kammevein herabgesetzter Trockensubstanzgehalt(etwa 15 g/l) daß in einer
nachfolgenden dritten Kammer ein noch weiter herabgesetzter Trocke#substanz-Gehalt
(etwa 10 g/l) und daß schließlich in der letzten Kammer vor dem Ablaufende ein Trockensubstanzgehalt:
von 1 - 2 g/l
eingestellt bzw. aufrechterhalten wird, wobei der
O Gehalt in den Kammern gleichbleibt oder in Richtung zum Ablaufende zunimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieses Verfahrens wird der O2-Gehalt
in den Kammern, insbesondere in der ersten und/oder letzten Kammer gemessen und
die O2 bzw.
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Luft-Zufuhr wird in Abhängigkeit von diesen Meßwerten gesteuert, um
die Sollwerte zu erreichen bzw. zu halten.
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Hierbei ist es besonders günstig, wenn die 02-Gehalte der einzelnen
Kammern des Belüftungsbeckens in Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden Bakterienkulturen
eingestellt werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefügten Zeichnungen.
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Im Rahmen von Ausführungsbeispielen zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch ein Belebtschlammbecken; Fig. 2 einen Querschnitt durch das Belebtschlammbecken
gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Einzelansicht eines Teiles aus Fig. 2, nämlich den das
Filtergewebe spannenden Rahmen; Fig. 4 eine Teil- Draufsicht auf die Seitenwand
eines Belebtschlammbeckens mit daran gebrachten Führungsprofilen für die Filtergeweberahmen;
und Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht, wobei
jetzt jedoch
eine andere Ausführungsform für die Befestigung der Filtergeweberahmen an einer
Beckenseitenwand dargestellt ist.
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Das aus Fig. 1 in Längsschnitt ersichtliche Belebtschlammbecken 1
dient bei der biologischen Abwasserreinigung als sogenanntes Belüftungsbecken, in
welches das Schmutzwasser über ein Einlaßende 2 eingeleitet wird. Nach Durchgang
durch das Belüftungsbecken 1 wird das belüftete Wasser mit einer hohen Konzentration
an Belebtschlamm über ein Auslaßende 3 in ein nicht dargestelltes Nachklärbecken
abgeleitet.
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Vor dem Einlaßende 2 des Beckens 1 ist eine im einzelnen nicht dargestellte
Zuführungseinrichtung 4 für das ankommende Rohwasser angeordnet. Das gesamte Belebtschlammbecken
1 das, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, einen rechteckigen Querschnitt mit parallelen
Seitenwänden 8' und 8' ~ aufweist, ist mittels einer Anzahl von Trennwänden 5 in
mehrere aufeinander-folgende Kammern unterteilt, die von dem zu reinigenden Abwasser
nacheinander durchlaufen werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeipiel sind im Becken 1 insgesamt sechs
Kammern, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 gebildet, die von einander durch Trennwände 5I,
5II, 5III, 5IV und 5V ab -gegrenzt sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
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Jede dieser Trennwände 5 besteht aus einem auf einen Rahmen 6 gespannten
Filtergewebe 7 (technisches Gewebe), wobei es sich bei diesem Rahmen 6 beispielsweise
um einen Stahlrahmen handeln kann, der an seinen Seitenlängskanten mit gummielastischen
Dichtungslippen 19 versehen ist (vergleiche Fig. 3).
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Diese das technische Gewebe 7 spannende Rahmen 6 sind innerhalb des
Beckens 1 jeweils höhenverstellbar und quer zur Strömungsrichtung des Abwassers
je über die gesamte Beckenbreite
reichend angeordnet. Zur Abdichtung
der Rahmen 6 gegenüber den Beckenseitenwänden 8' und 8'' sind jeweils Dichtungsmittel
9 vorgesehen, bei denen es sich beispielsweise um die bereits erwähnten gummielastischen
Dichtungslippen 19 handeln kann. Um die Rahmen 6 mit den Filtergeweben 7 ordnungsgemäß
im Becken 1 unterbringen zu können, sind, wie die Fig. 4 beispielweise zeigt, an
den Seitenwänden 8' bzw. 8'' des Beckens 1 jeweils U-förmige Führungsprofile 20
für die Rahmen 6 angebracht, wobei die Seitenwände Verankerungen 21 für die U-förmigen
Führungsprofile 20 aufweist.
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Eine weitere Möglichkeit für die Befestigung der die Filtergewebe
7 spannenden Rahmen 6 im Becken 1 zeigt die Fig. 5, aus der ersichtlich ist, daß
die Seitenwände 8' bzw. 8'' in Abständen mit Rastnuten 22 versehen sein können,
in welche die Trennwand- Rahmen 6 jeweils einhängbar sind, wobei diese Rahmen 6
seitliche Vorsprünge 6' aufweisen.
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Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, sind im Bereich einer Seitenwand 8' oberhalb
dieser Stellmotoren23 zur Höhenverstellung der Trennwände 5 angebracht, wobei jeder
Stellmotor 23 mit Antriebsmitteln 25, beispielsweise mit einem Zahnritzel, ausgestattet
ist. Mit diesem Zahnritzel 25 wirkt eine am Trennwandrahmen 6 oben angebrachte Zahnstange
24 zusammen, so daß bei eingeschaltetem Stellmotor die betreffende Trennwand 5 in
vertikaler Richtung verschoben werden kann.
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Wie sich ferner aus der Fig. 1 entnehmen läßt, ist oberhalb der in
Fließrichtung ersten Kammer 12 des Beckens 1 ein& Sprüh- bzw. Spritzvorrichtung
29 vorgesehen, deren im einzelnen nicht dargestelltenSpritzdüsen zur Kammer 12 hin
gerichtet sind und mit deren Hilfe sich eine Schaumbildung in der Kammer 12 vermeiden
bzw. beseitigen läßt.
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Außerdem ist im oberen Bereich der Beckenkammer 12 ein °2-
Meßfühler
27 angeordnet. In entsprechender Weise ist im oberen Bereich der in Fließrichtung
vorletzten Beckenkammer 16 ein O2-Meßfühler 28 vorgesehen. Mittels dieser Meßfühler
wird laufend der O2-GehaIt des Abwassers ermittelt. Auf die vorletzte Kammer 16
folgt in Fließrichtung noch eine weitere Kammer 17, als letzte Kammer des Belüftungsbeckens,
wobei diese letzte Kammer 17 zwischen der Trennwand 5V und der Beckenstirnwand 18
gebildet ist. Hierbei ist außerdem der Abstand der letzten Trennwand 5 in Fließrichtung
vor dem Auslaßende 3 zur Beckenstirnwand 18 IV kleiner als der Abstand zur vorausgehenden
Trennwand 5 Es sind ferner zur Belüftung des im Becken t enthaltenen Belebtschlammes
längs des Beckens zwischen Einlaß- und Auslaßende Belüftungseinrichtungen vorgesehen.
Diese bestehen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus am Boden 10 des Beckens
1 angeordneten Plattenbelüftern 11, die zumindest über den gesamten Querschnitt
des Beckens 1 eine gleichmäßige, feinblasige 0 2bzw. Luftzufuhr ermöglichen. Diese
Plattenbelüfter 11 sind den einzelnen, durch die Trennwände 5I - 5V gebildeten Kammern
12 bis 17 zugeordnet und weisen jeweils getrennte, steuerbare 02bzw. Luftzufuhrrichtungen
26 bis 26 auf. Durch die mittels der Plattenbelüfter 111 ermöglichte feinblasige
O 2-Zufuhr bzw. Belüftung werden die Belebtschlammteilchen innerhalb der einzelnen
Becken in der Schwebe gehalten, wodurch eine optimale Einwirkung von Luft bzw. gelöstem
2 auf die Oberfläche der Belebtschlammteilchen gewährleistet ist. Diese Plattenbelüfter
11 sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, so daß auf nähere Beschreibung
verzichtet werden kann.
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Gleichzeitig wird hierdurch ein Absetzen des Belebtschlammes auf dem
Beckenboden 10 vermieden.
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Weiterhin sind die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Trennwänden
5 1 bis 5V im wesentlichen gleich groß gewählt, derart, daß in Fließrichtung des
Abwassers gesehen in den durch
die Trennwände gebildeten Kammern
12 bis 16 der 02-Gehalt stufenweise zu, dagegen der TS-Gehalt stufenweise abnimmt.
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Dies läßt sich in bevorzugter Weise dadurch realisieren, daß durch
Steuerung der 02- bzw. Luftzufuhr mittels der Luftzufuhrvorrichtung 26' sowie durch
Steuerung des Durchflußweges von der ersten Kammer 12 zur zweiten Kammer 13 zunächst
in der ersten Kammer 12 ein O2-Gehalt von etwa 0t5 mg/l und ein TS-Gehalt von etwa
20 g/l eingestellt wird. Anschließend wird, in Flußrichtung des Abwassers gesehen,
in der zweiten Kammer 13 ein TS-Gehalt von etwa 15 g/l' weiterhin in der nachfolgenden
dritten Kammer 14 ein TS-Gehalt von etwa 10 g/l,sodann in der folgenden Kammer 15
ein TS-Gehalt von 5 g/l und schließlich in der vorletzten Kammer 16 ein TS-Gehalt
von 1-2 g/l und ein 02-Gehalt von 3 - 5 mg/l eingestellt bzw. aufrechterhalten.
Dieser Zustand wird praktisch auch in der letzten Kammer 17 vor dem Aus3aßee 3 eingehalten.
Wesentlich ist hierbei ferner daß der O2-Gehalt in den Kammern 12 bis 17 gleichbleibt
oder aber in Richtung zum Auslaßende 3 des Beckens 1 hin zunimmt, und etwa, wie
bereits erwähnt, auf einen Wert von 3 bis 5 mg/l gebracht wird.
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Da der O2-Gehalt mittels der Meßfühler 27 bzw. 28 in der 2 ersten
Kammer 12 bzw. in der vorletzten Kammer 16 laufend ermittelt wird, kann die °2-
bzw. Luftzufuhr in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßwerten gesteuert werden, um
die oben erwähnten Sollwerte zu erreichen bzw. einzuhalten.
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In bevorzugter Weise können die O2-Konzentrationen in den einzelnen
Kammern 12 bis 17 in Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden Bakterienkulturen
eingestellt werden.
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Durch die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Trennwände
5 aus technischen Geweben ( Filtergeweben ) 7 wird vor allem auch der Vorteil erreicht,
daß sich an den Trennwänden 5 sogenannte "biologische Rasen" durch die im Belebtschlamm
enthaltenen Bakterien bilden können; derartige Erscheinungen kennt man ans ich von
Tropfkörpern her.
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Durch die Bildung dieser biologischen Rasen entsteht eine zusätzliche
Reinigungswirkung, wobei die Schlammteilchen zwar vom Filtergewebe zurückgehalten
werden, das Wasser jedoch durch den biologischen Rasen hindurchgeht.
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Im übrigen werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Stoßbelastungen
bzw. Belastungen durch Schwankungen in der ersten Kammer 12 durch die dort vorherrschenden
Bakterienstämme aufgefangen, die weitgehend resistent sind und hohe Teilungsraten
aufweisen.
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Im übrigen besteht eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach der
Erfindung darin, daß für jede-einzelne Kammer 12 bis 17 des Belüftungsbeckens 1
O2-MeBgeräte vorgesehen sind, um in jede#r Kammer einen Soll-Istwert-Vergleich bezüglich
der jeweiligen 02--Xonzentration durchführen zu können.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen
sowie alle Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten
Merkmale und Maßnahmen.
BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 Belebtschlammbecken 26 02-Zufuhr zu 11 |
| 2 Einlaßende 27 c2 -Meßfühler- (Gerät) |
| 3 Auslaßende 28 O2-Meßfühler-(Gerät) |
| 4 Zuführungseinrichtung für Abwasser 29 Sprüh- bzw. Spritzvor- |
| 5 Trennwand 30 richtung |
| 6 Rahmen 31 |
| 7 techn. (Filter-) Gewebe 32 |
| 8 Beckenseitenwand 8', 8'' 33 |
| 9 Dichtungsmittel 34 |
| 10 Boden von 1 35 |
| 11 Plattenbelüfter 36 |
| 12 Kammer 37 |
| 13 Kammer 38 |
| 14 Kammer 39 |
| 15 Kammer 4o |
| 17 Kammer 42 |
| 18 Beckenstirnwand 43 |
| 19 Dichtungslippen 44 |
| 20 U-förmiges Führungsprofil 45 |
| 21 Verankerung für 20 46 |
| 22 Rasnuten in 8 47 |
| 23 Stellmotor 48 |
| 24 Zahnstange 49 |
| 25 Zahnritzel 50 |
Leerseite