DE3146622A1

DE3146622A1 - "anlage fuer die reinigung von abwasser, insbesondere kommunalem abwasser"

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Publication number: DE3146622A1
Application number: DE19813146622
Authority: DE
Inventors: Botho Prof. Dr.-Ing. Böhnke; Bernd Dr.-Ing. Diering; Paul Dr.-Ing. 5100 Aachen Diers; Arno Dr.-Ing. 6270 Idar-Eschenhahn Grau; Andreas Dipl.-Ing. 5190 Stolberg Strohmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2113197B; AT385977B; FR2516909A1; GB2113197A; CH661265A5; ES516973A0; DE3146622C2; BE894738A; FR2516909B1; ES8307670A1; NL8204569A; JPS5889996A; ATA359282A

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

- 4 r-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage für die Reinigung von Abwasser, - mit _ . . ■ ; -

Rechen,·

belüftetem Sandfang,

Adsorptionsstufe, ·'

Belebungsstufe und

Nachklärung, -

wobei in der Adsorptionsstufe hauptsächlich eine Adsorption irnd Fiockung höhermolekularer Verbindungen erfolgt und diese über eine Zwischenklärung als Schlamm aus der Adsorptionsstufe abziehbar sind, wobei in der Belebungsstufe hauptsächlich ein Abbau der verbleibenden Verbindungen erfolgt, - während das gereinigte Abwasser über die Nachklärung abziehbar ist und'eine Schlammrückführung zwischen der 'Adsorptionsstufe und der -Belebungsstufe nicht eingerichtet ist. - Stufe bezeichnet im Rahmen der Erfindung die üblichen abwassertechnischen Bauwerke die ihrerseits in mehrere Einheiten unterteilt sein können. In der Adsorptionsstufe erfolgen Adsorption und Flockung neben einem biologischen Abbau.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE-AS 26 40 875) wird die erste Belebungsstufe mit einer Schlammbelastung von mindestens 2 kg BSBj- pro Kilogramm Trockensubstanz und Tag betrieben und wird durch die Menge des aus der. Zwischenklärung abgezogenen Überschußschlammes der Schlamm in der

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ersten Belebungsstufe in der Einarbeitungsphase gehalten, in der Substratatmung einsetzt. Im übrigen ist für eine strikte Trennung der Biozönosen der beiden Stufen gesorgt. Der Schlamm aus der zweiten, mit einer Schlammbelastung von 0,15 BSBc pro Kilogramm Trockensubstanz und Tag betriebenen Belebungsstufe wird ohne Rückführung desselben sofort aus dem Schlammkreislauf entfernt. In der Adsorptionsstufe wird zumeist fakultativ anaerob gearbeitet. Die Adsorptionsstufe kann jedoch auch aerob betreibbar sein. Das alles ist eine insbesondere für große Kläranlagen bewährte Bau- und Betriebsweise, verlangt aber die übliche Schiammbehandlung für den aus der Zwischenklärung bzw. aus äar zweiten Belebungsstufe bzw. der Nachklärung abgezogenen Schlamm.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Anlage so weiter auszugestalten, daß eine solche Schlammbehandlung nicht mehr erforderlich ist. Erfindungsgemäße Anlagen sind insbesondere für Anschlußgrößen bis zu 50.000 Einwohnern bzw. Einwohnergleichwerten bestimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung,, daß die Belebungsstufe als Teichbelüftungsstufe ausgeführt ist, in der der Schlamm einer Adsorptionsvorstufe sowie der Adsorptionsstufe einführbar ist und in der diese Schlämme sowie der in der Teichbelüftungsstufe entstehende ablagerbar und stabilisierbar sind, daß zwischen Rechen und Adscrptionsstufe die Adsorptionsvorstufe angeordnet ist, die fakultativ anaerob betreibbar ist, daß die Ädsorptionsstufe aerob betreibbar ist, und daß der Teichbelüftungsstufe ein Feuchtbiotop nachgeschaltet ist. Die Formulierung, daß die Adsorptionsvorstufe fakultativ anaerob betreibbar ist, schließt

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nicht aus, daß sie im Bedarfsfall auch aerob betrieben wird. Die Teichbelüftungsstufe kann aus einer oder mehreren Einheiten bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der belüftete Sandfang zugleich als Adsorptionsstufe ausgebildet ist,-so daß insoweit besonderer baulicher Aufwand nicht erforderlich ist". Zwischen Adsorptionsvorstufe und Adsorptionsstufe kann eine Grobvorklärung angeordnet-sein.

Teichbelüftungsanlage bezeichnet im Rahmen der Erfindungeine an sich bekannte klassische Teichbelüftungsanlage mit zwei oder mehr Belüftungsteichen. Typisch für klassische Teichbelüftungsanlagen mit zwei Belüftungsteichen und einem' Nachklärteich ist ein spezifischer Raumbedarf von etwas über 3 m pro Einwohner bzw. Einwohnergleichwert und ein

spezifischer Flächenbedarf von etwas über 2 m pro Einwohner bzw. Einwohnergleichwert. Die Raumbelastung der Belüftungsteiche liegt bei 30 g BSB₅/m · d. Die üblichen Teichbelüftungsanschlußwerte liegen bei maximal etwa 8.000 bis 10.000 Einwohnern bzw. Einwohnergleichwerten. In der Bundesrepublik Deutschland dürften einige hundert klassische Teichbelüftungsanlagen installiert sein. Sie erfüllen diebestehenden Vorschriften und Abbauleistungen und haben sich insoweit bewährt. Sie besitzen eine hohe Prozeßstabilität und gelten als naturnahe Anlagen. Zwar erfordern sie einerseits einen hohen spezifischen Flächen- und Raumbedarf, andererseits sind sie jedoch sehr wartungsarm. Der Investitionsaufwand pro Einwohner oder Einwohnergleichwert ist sehr gering. Die kostengünstige Erstellung sowie der wartungsarme Betrieb sind u. a. darauf zurückzuführen, daß solche Teichbelüftungsanlagen im allgemeinen in Erdbauweise erstellt werden können und daß wegen des hohen

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Raum- und Flächenangebotes besondere Einrichtungen in Form von Sandfang, Rechen- und Schlammbehandlungsanlagen entfallen. Aufenthaltszeit des zu reinigenden Abwassers in den Belüftungsteichen liegt im Bereich, von 10 bis 15 Tagen. Der spezifische Energieaufwand je Kilogramm abgebautem BSB,-liegt bei rund 1 kWh/kg BSBj-, entspricht also dem Bedarf von Oxidationsgräben ο Das hohe Raumangebot erlaub es, wie erwähnt, solche Teichbelüftungsanlagen ohne Rechen, ohne Sandfang und ohne besondere Schlammbehandlungsstufe zu fahren. Der Schlamm wird an der Sohle der Belüftungsteiche abgesetzt. Das ständig belüftete und bewegte Wasser streicht über den Schlamm hinweg und versorgt die oberste Schlammschicht mit Sauerstoff, so daß der Schlamm nichL auftreibt und in der obersten Schicht nicht fault. Der tiefer liegende Schlamm wird anaerob abgebaut. Erst nach Jahren ist ein Abpumpen des völlig stabilisierten Schlammes erforderlich. Das Abwasser selbst wird in den belüfteten Teichen über im Wasser schwebende feinste Flocken sowie über die am Boden festsitzenden Aerobier gereinigt.

Erfindungsgemäß erfüllt eine Teichbelüftungsanlage als Teichbelüftungsstufe eine neue Funktion: Der sonst bei gattungsgemäßen Anlagen der Schlammbehandlung zuzuführende Schlamm wird in dem Belüftungsteich oder in den Belüftungsteichen der Teichbelüftungsstufe abgelagert und stabilisiert. Das gelingt wegen der Kombination mit den weiteren Bauteilen und Maßnahmen der erfindungsgemäßen Anlage, nämlich wegen der Kombination mit der Adsorptionsvorstufe, die fakultativ anaerob bzw» aerob arbeitet, mit der im aeroben Bereich arbeitenden Adsorptionsstufe sowie mit dem nachgeschalteten Feuchtbiotop., in dem eine weitergehende Reinigung des Abwassers erfolgt. Bestehende Teichbelüftungsanlagen können

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ohne großen Aufwand zu erfindungsgemäßen Anlagen ausgebaut und danach mit wesentlich höheren Anschlußwerten betrieben werden.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Adsorptionsstufe als Tauchkörperstu-fe auszuführen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist bezüglich der weiteren Auslegung dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorstufe als hochbelastete Stufe mit B_T - 2,"vorzugsweise etwa 5, die Adsorptionsstufe ebenfalls als hochbelastete Stufe mit B__s = 2, vorzugsweise etwa 3, ausgeführt ist und daß die Teichbelüftungsstufe als schwach belastete Stufe arbeitet. Im allgemeinen weist bei einer erfindungsgemäßen Anlage die Teichbelüftungsstufe zwei hintereinander geschaltete Belüftungsteiche auf/ deren erster mit B_n,- etwa 0,3, deren zweiter mit B__c etwa 0,05 betreibbar ist. Vor der Adsorptionsvorstufe und/oder vor dem ersten der Belüftungsteiche kann eine Einrichtung zur Zugabe eines Fällungsmittels angeordnet sein. ·" ·

Im Vergleich mit der bekannten gattungsgemäßen Ausführungsform ist bei der erfindungsgemäßen Anlage aus der gleichsam konventionellen Belebungsstufe die nachgeschaltete Teichbelüftungsstufe mit angehängtem Feuchtbiotop geworden. Die Adsorptionsvorstufe ist gleichsam als besondere teilbiologische Grobvorklärung aufzufassen und macht aus dem konventionellen belüfteten Sandfang eine eigene Adsorptionsstufe, die jedoch im Rahmen der Erfindung sowohl fakultativ anaerob als auch aerob gefahren werden kann, während die bisherige Adsorptionsstufe zwar erhalten bleibt, jedoch aerob gefahren wird. Sie erhält das in der Adsorptionsvorstufe gut·aufbereitete und dadurch biologisch leicht abbaubare Substrat. Man könnte den Eindruck haben, daß die

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erfindungsgemäße Anlage wegen der hohen Aufgliederung aufwendig ist. Das ist jedoch nicht der Fall, da im Rahmen der erfindungsgemäßen Kombination die einzelnen Einheiten wenig Raum erfordern und die Prozesse stabil verlaufen sowie sich leicht steuern lassen. Die angehängte Teichbelüftungsstufe erfordert fast keine Betreuungsarbeit, obwohl eine Feinreinigung und eine Schlammbehandlung über Jahre hindurch durch Schlammstapelung in diesen Tagen erfolgt. Im Ergebnis erreicht die Erfindung, auch im Vergleich zur konventionellen Teichbelüftung, wesentliche Vorteile. Im Vergleich zur konventionellen Teichbelüftung wird der spezifische Flächenbedarf durch Vermehrung des Abvasservolumenstromes .erheblich gesenkt. Durch die Kombination, bleiben die Vorteile der Teichbelüftung erhalten, d. h. Schlammbehandlung und Stabilisierung sowie Schlammstapelung erfolgen in den belüfteten Teichen, aber auch in der nachgeschalteten Nachklärung sowie im Feuchtbiotop. Es wird ein höherer Stabilisierungsgrad des Schlammes in den Teichen erreicht, wobei der Stabilisierungsgrad eine direkte Funktion der Aufenthaltszeit ist. Im übrigen zeichnet sich die erfindungsgemäße Anlage durch hohe Prozeßstabilität und hohen Reinigungsgrad aus. Das wird erreicht durch die Hintereinanderschaltung von vier verschiedenen Biotopen, die jeweils ihre eigene Biozönose aufweisen (fakultativ anaerob, aerob, aerob, feuchtbiotop). Die beiden Stufen, d. h. die Adsorptionsstufe sowie die Teichbelüftungsstufe, sind zwar beide aerobe Stufen, aber doch mit Recht unterschiedlicher Biozönose. Durch die hochbelasteten Stufen (fakultativ anaerob, aerob) werden, wie erwähnt, schwer abbaubare organische Substanzen aufgeschlossen. Es entsteht somit ein leicht abbaubares Substrat für die nachfolgende Teichbelüftung. Erfolgt, wie angegeben, eine Zugabe von

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Fällungsmitteln (z. B. von Fe(II)-SaIz) vor der Adsorptionsvorstufe und ggf. auch vor der Adsorptionsstufe bzw. vor dem ersten Belüftungsteich, so führt dieses mit nachfolgenden langen Aufenthaltszeiten' in der Teichbelüftungsstufe zu einer weitgehenden Phosphateleminierung wird darüber hinaus durch das Feuchtbiotop verstärkt. Die Vorschaltung der beiden hochbelasteten Stufen reduziert den Flächenbedarf der Teichbelüftung gegenüber einer konventionellen, belüfteten Teichanlage bis zu 70 % und erlaubt . eine· Erhöhung des Abwasserstromes zumindest um das dreifache. Zu einer Minimierung des spezifischen Energiebedarfs trägt die Einschaltung eines Tauchkörpers weiter bei, der im Rahmen der Erfindung, wie beschrieben, einsetzbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert: ' ■

Die Figur zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Anläge.

Die in der Figur dargestellte Anlage ist für die Reinigung von Abwasser, insbesondere für die Reinigung von kommunalem Abwasser,.eingerichtet. Zur Anlage gehören ein.Rechen 0, ein belüfteter Sandfang 1, eine Adsorptionsstufe 2, eine Belebungsstufe 3, eine Nachklärung 4.. In der Adsorptionsstufe 2 erfolgt neben einem biologischen Abbau hauptsächlich eine Adsorption und Flockung höhermolekularer Verbindungen. Diese werden mit dem Schlamm-der Adsorptionsstufe 2 über eine Zwischenklärung 5 aus der Adsorptionsstufe 2 abgezogen. In der Belebungsstufe 3 erfolgt haupt- sächlich ein Abbau der verbleibenden Verbindungen.■Das gereinigte Abwasser ist über die Nachklärung 4 abziehbar.

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Eine Schlammrückführung zwischen der Adsorptionsstufe 2 und der Belebungsstufe 3 findet nicht statt, um die Biozönosen dieser Belebungsstufen 2/3 streng zu trennen.

Die Belebungsstufe ist als Teichbelüftungsstufe 3 ausgebildet, in der der Schlamm aus einer AdsorptionsVorstufe und der Adsorptionsstufe 2 einführbar ist und in der diese Schlämme sowie der in der Teichbelüftungsstufe 3 selbst entstehende Schlamm ablagerbar und stabilisierbar sind. Zwischen dem Rechen 0 und der Adsorptionsstufe 2 befindet sich die Adsorptionsvorstufe 1. Diese ist fakultativ anaerob (aber auch aerob) betreibbar, während die Adsörptionsstufe 2 aerob betreibbar ist. Im .Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausfuhrungsform der Erfindung ist der belüftete Sandfang 1 als Adsorptionsvorstufe ausgebildet. Zwischen Adsorptionsvorstufe 1 und Adsorptionsstufe 2 ist eine Grobvorklärung 6 zwischengeschaltet. Der Teichbelüftungsstufe 3 ist ein Feuchtbiotop nachgeschaltet.

Nicht gezeichnet wurde, daß die Adsorptionsstufe 2 als Tauchkörperstufe ausführbar ist. Die Adsorptionsvorstufe 6 ist als hochbelastete Stufe mit B_n^₀ — 2, vorzugsweise etwa 5, die Adsorptionsstufe 2 ist ebenfalls als hochbelastete Stufe mit B_ - 2, vorzugsweise etwa 3, ausgeführt.

J- O

Die Teichbelüftungsstufe 3 arbeitet demgegenüber eis schwach belastete Stufe. Sie weist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung zwei hintereinander geschaltete Belüftungsteiche 3a, 3b auf, deren erster mit B„„ etwa 0,30, deren zweiter mit B„_c etwa 0,05

XL· J-D

betreibbar ist. Vor der Adsorptionsvorstufe 1 und/oder vor dem ersten Belüftungsteich 3a erkennt man eine Einrichtung 8 zur Zugabe eines Fällungsmittels. Eine solche Einrichtung 8 könnte auch zusätzlich vor der Adsorptionsstufe 2 noch eingeschaltet sein.

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- 12 r

Einzelheiten über die Arbeitsweise der beschriebenen Anlage entnimmt man aus der folgenden Tabelle: .

I.

fakultativ
anaerob/aerob

18C

0,3

aerob
(Tauchtropf
körper)

. 90

0,2

txd. Teich
system

■9

- 1

t'eucht-
biotcp

-*-

21,90

sohr hoch
belastet
^Das = ²
H. ~ 5

0,3 .. 0,4 + 0,
0,12 + 0,
0,45 . 2
■undet einschließ
Lok] auf schlamm-
ruivj:

sehr hoch
belastet

2 . 0,30 0,
06 ♦ 0,
1,9 ■
Lieh

schwach
belastet
⁰IS* °'^3Q
B^,0,05

27 . 1
27 21,90
9,9 kW!i/E . a
12,0 kWh/E . a

weitergehende
Reinigung
Reduzierung von
BSB, CSB,
N- u.P-Verbindungen

_40%/45%

5£%/60%

85%/90%

50 %

30%

27%.

1,5% · = 98,5%

Betriebs
weise

40*

5

Effekte

Abbaultiistung
d. Stufen_::

BSIi₁--
Konzcuitrationen :
300
- -

spez. Energie-
bedarf f.den
Abbau von "
1 kg

spozif.
Energiebedarf
je E u. Jahr:
abjei
dt--r l·
fördc

Claims

Ändrejewski, Honke & Partner

Diplom-Physiker

Dr. Waiter Andregewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Üng. Manfred Horske

Diplom-Physiker

Dr. SCaH Gerhard Masch

AnwalisakSe:

57 802/En-

Patentanmeldung
Prof. Dr.-Ing. Botho Böhnke
Maria-Theresia-Allee 231
Aachen

4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Pcsrf. 1002 54 23* November 1981

"Anlage für die Reinigung von Abwasser,
insbesondere kommunalem Abwasser"

Patentansprüche:

Anlage für die Reinigung von Abwasser, - mit Rechen,

belüftetem Sandfang,
Adsorptionsstufe,
Belebungsstufe und
Nachklärung,

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wobei in der Adsorptionsstufe hauptsächlich eine Adsorption und Flockung höhermolekularer Verbindungen erfolgt und diese über eine ■ Zwischenklärung als Schlamm aus der Adsorptionsstufe abziehbar sind, wobei in der Belebungsstufe hauptsächlich ein Abbau der verbleibenden Verbindungen erfolgt, während das gereinigte Wasser über die Nachklärung abziehbar ist und eine.Schlammrückführung zwischen der Adsorptionsstufe und der Belebungsstufe nicht eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß- die Belebungsstufe als Teichbelüftungsstufe (3) ausgeführt ist, in der der Schlamm einer Adsorptionsvorstufe (1) sowie der Adsorptionsstufe (2) einführbar und in der diese Schlämme sowie der in der Teichbelüftungsstufe entstehende ablagerbar und stabilisierbar sind, daß zwischen Rechen (0) und Adsorptionsstufe (2) die Adsorptionsvorstufe (1) angeordnet ist, die fakultativ anaerob betreibbar ist, daß die Adsorptionsstufe (2) aerob betreibbar ist, und daß der Teichbelüftungsstufe (3) ein Feuchtbiotop (7) nachgeschaltet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der belüftete Sandfang als Adsorptionsvorstufe (1) ausgebildet ist. ■ '
3. Anlage nach einem der Ansprüche Ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Adsorptionsvorstufe (1) und Adsorptionsstufe (2) eine Grobvorklärung (6) angeordnet ist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsstufe (2) als Tauchkörperstufe ausgeführt ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Adsorptionsvorstufe (1) als hochfoelastete Stufe mit B_Tg - 2, vorzugsweise etwa 5, die Adsorptionsstufe (2) ebenfalls die hochbelastete Stufe mit B_Tg » 2, vorzugsweise etwa 3, ausgeführt ist und daß die Teichbelüftungsstufe (3) als schwachbelastete Stufe arbeitet.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teichbelüftungsstufe (3) zumindest zwei hintereinander geschaltete Belüftungsteiche (3a, 3b) aufweist, deren erster mit B_ma etwa 0,3 deren zweiter mit B_mo

Io Xo

etwa 0,05 betreibbar ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Adsorptionsvorstufe (1) und/oder vor dem ersten der Belüftungsteiche (3a) eine Einrichtung (8) zur Zugabe eines Fällungsmittels angeordnet ist.