DE3212191C2 - Anordnung zum biologischen Reinigen von Abwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Wasser, insbesondere für große kommunale oder industrielle Kläranlagen mit einem Aktivierungssystem mittels Belüftung und einem damit verbundenen Abscheidesystem auf der Basis eines fluiden Filtrierens mit selbsttätiger sedimentativer Rückführung des aktivierten Schlammes in das Aktivierungssystem. In einem Behälter werden durch geeignet angeordnete Trennwände eine Reihe von Aktivierungsräumen und Abscheideräumen gebildet, in denen durch gegenseitige Verbindung und durch Leitwände für die Zuführung von Rohwasser und zur Belüftung eine geeignete Strömung der Flüssigkeit in der ganzen Anordnung erzielt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zurr, biologischen Reinigen von Abwasser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 2924 169 ist eine derartige Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung bekannt, bei welcher in einem zylindrischen Behälter ein oberer sich nach oben trichterförmig erweiternder Nachklärraum und darunter ein mit Belebtschlamm und dem zu reinigenden Abwasser gefüllter Belüftungsraum mit Druck luftzufuhr angeordnet sind. Das Abscheiden des Belebtschlammes vom Klarwasser erfolgt hocheffektiv durch Fluidfiltration und die Rückführung des abgeschiedenen Belebtschlammes aus dem Nachklärraum über einen zentralen Durchfluß in den Belüftungsraum durch Schwerkraft Die trichterförmigen Trennwände des oberen Nachklärraums münden in ein vertikal nach unten bis in den Bodenbereich des Belüftungsraumes gerichtetes Zentralrohr. Oberhalb des Durchflusses ist ein

ίο haubenförmiger Blasensammler mit einem Abführrohr angeordnet Insbesondere aufgrund der zylindrischen Form des Behälters und des nur jeweils einen Belüftungsraum und Trennraum ist die Durchsatzleistung dieser bekannten Vorrichtung begrenzt Diese könnte allenfalls durch mehrere dieser zylindrischen Behälter in Parallelschaltung erhöht werden, was jedoch einen entsprechend hohen Herstellungs- und Betriebsaufwand mit hohem Platzbedarf bedeutet Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Abwasser der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß sie für industrielle und kommunale Kläranlagen großer Durchsatzleistungen geeignet ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Die Erfindung vergrößert den Anwendungsbereich von biologischen Klärstufen durch niedrig belastetes Aktivieren mit gleichzeitigem Stabilisieren des Schlam mes auch auf Kläranlagen zur Entsorgung von mehr als 10* Einwohnern. Spezifische Kennzeichen dieser Technologie sind die Stabilisation des Belebtschlammes ohne eine getrennte biologische Ausfaulung und ein höherer Wirkungsgrad der Klärung, vor allem, was ein Entfer nen von Stickstoffverbindungen betrifft Die verhältnis mäßig kleine Höhe der Anordnung ermöglicht deren vorteilhaftes Unterbringen fast oder ganz im Niveau des Terrains. Die geschlossenen Belüftungsräume zusammen mit einem Abdeckgewölbe ermöglichen den Bau von großen Kläranlagen als kompakte Einheit ohne nennenswerte Belastung der Anlieger, wobei das Abdecken durch Gewölbe auch zum ästhetischen Aussehen der ganzen Bauanlage beiträgt.

Das gegenseitige Verbinden mehrerer Belüftungsräume und die Längsströmung in ihnen sichert ein gleichförmiges Verteilen des Belebtschlammes in allen Arbeitsräumen und somit eine Homogenität der Belebtschlamm-Mischung. Das ermöglicht eine rast punktför- mige Zufuhr von Rohwasser in eine begrenzte Zahl von Belüftungsräumen, da die Längsströmungen das Rohwasser verteilen.

Durch Ergänzung der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine Denitrifikation können entstandene Ni- träte zu gasförmigem Stickstoff reduziert und sowohl ein Beseitigen von Kohlenstoff- als auch von Stickstoffverbindungen aus Abwässern erzielt werden. In diesem Fall arbeitet die Anordnung nach dem Prinzip eines einheitlichen Schlammes, der abwechselnd aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt ist, wozu die Geschlossenheit der Belüftungsräume und das Abdecken des Behälters beiträgt, was auch Wärmeverluste wesentlich herabsetzt. Durch die niedrige Belastung des Belebtschlammes wird eine hohe Schlammkonzentration möglich, die noch durch die Fluidfiltration zum Abscheiden des Belebtschlammes und ferner durch ein optimales Verhältnis der Abscheidefläche zum Aktivierungsvolumen ge-

fordert wird.

Änderungen der hydraulischen Belastung und die Materialbelastung äußern sich lediglich in der Höhe der fluiden Fikerschicht, die sich selbsttätig einstellt Der Betrieb der Anordnung ist daher einfach und mit geringern Personalaufwand zu überwachen.

Die Anordnung kann auch nachträglich in unbefriedigende Kanalisationssysteme hystorisctier Stadtteile eingebaut werden, um durch Ausbau eines dezentralisierten Systems von Reinigungsanlagen wesentliche Einsparungen der Kanalisation zu erzielen. Das gilt insbesondere für Kläranlagen von Städten am Meeresufer mit schon gebautem Kanalisationsnetz, das über mehrere Kanalisationssammler ins Meer mündet

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch vorteilhaft zum Reinigen von großen Mengen mehr oder weniger verunreinigter Industrieabwässer eingesetzt werden z. B. in der chemischen, petrochemischen und Nahrungsmittelindustrie, insbesondere nach einem chemisehen Vorreinigen. Als Beispiel kann ein Reinigen von Koksofenabwässern, Abwässern großer Konservenfabriken, Schlachthöfen, u. dgl. angeführt werden.

Zweckmäßige Ausführungsformen für eine Anordnurtg gemäß der Erfindung sind Gegenstand der An-Sprüche 2 bis 6.

Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung im Grundriß;

F i g. 2 die Anordnung im Vertikaischnitt A-A in F i g. 1;

F i g. 3 die Anordnung im Vertikalschnitt B-B sn Fig.l;

F i g. 4 eine Schrägansicht auf eine Ausführung einer Trennwand mit gewelltem Profil;

F i g. 5 ein Detail eines Durchflusses mit einer eingelegten Wand, an die der Scheitel einer profilierten Trennwand anliegt.

Ein Behälter 1 mit rechteckigem Grundriß besteht aus Wänden 2 und einem Boden 3, z. B. aus Stahlbeton, im Behälter sind Abscheideräume 5 und Belüftungsräume 6 durch ein System von paarweise eingelegten Trennwänden 4 gebildet die im Behälter in Längsrichtung angeordnet sind. Die Trennwände 4, die ein derartiges Paar bilden, nähern sich in Richtung nach unten, wobei der untere Rand einer Trennwand 4 mit dem gegenüberliegenden Teil der benachbarten Trennwand 4 dieses Paares einen Durchlaß 7 bildet, der entlang des Behälters 1 verläuft und eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Belüftungsraum 6 und dem Abscheideraum 5 bildet (Fig.2). Unter jedem Durchlaß 7 erstreckt sich ein Kanal 9, der von einer Leitwand 8 gebildet wird und nach oben und unten über das Niveau des Durchlasses 7 hinausreicht. Die Räume zwischen den Leitwänden 8 und den gegenüberliegenden Teilen der Trennwände 4 sind im oberen Teil über öffnungen 80 mit den Belüftungsräumen 6 verbunden.

Die Trennwände 4 können aus Metall oder auch aus Kunststoff als schalenförmige Bogenteile ausgeführt werden und der Behälter 1 kann durch ein ein- oder mehrteiliges Gewölbe 19 abgedeckt sein, das auch als Fortsetzung einiger Trennwände 4 ausgeführt sein kann.

Die dargestellte Anordnung besitzt drei Sektionen, von denen jede mit einem Rohwasser-Zulauf 13 ausgestattet ist, die in jeweils einen Belüftungsraum 6 münden und die an einen Verteiler 14 mit einem Hauptzulauf 15 angeschlossen sind.

Die Belüftungsräume 6 haben ein Belüftungssystem, dessen Belüftungselemente 16 an Verteilerrohrleitungen 17 angeschlossen sind, die wiederum an nicht dargestellte Gebläse geschaltet sind. Die Belüftungsräume 6 sind an ihren Stirnenden durch Übergangskanäle 18 miteinander verbunden, die von Leitwänden 20 begrenzt werden, deren freie Enden in die Belüftungsräume 6 entgegen der Strömungsrichtung der Flüssigkeit hineinragen. Die Obergangskanäle 18 sind an den gegenüberliegenden Stirnwänden 2 derart angeordnet daß in den Belüftungsräumen 6 auch eine horizontale in sich geschlossene Strömung entsteht In die Übergangskanäle 18 können Mammutpumpen eingeschaltet sein.

Im Boden 3 des Behälters ist ein nicht dargestellter Schlammablaß vorgesehen. In den Abscheideräumen 5 sind Blasenfänger 10 oberhalb der Durchlässe 7 eingebaut, die deren Durchflußquerschnitt überdecken. Im Niveau 21 der Flüssigkeit sind in den Abscheideräumen 5 Überlaufrinnen 11 angeordnet die an einen gemeinsamen Abzugskanal 12 angeschlossen sind, über welchen das Klarwasser abgezogen wird.

Eine Anordnung nach F i g. 4 ist vorteilhaft, bei welcher diejenige Trennwand, deren unterer Rand mit der gegenüberliegenden zweiten Trennwand 4 desselben Paares den Durchlaß 7 bildet einen profilierten Querschnitt hat z- B. gewellt zackig oder dergl. ausgebildet ist und in Richtung nach unten gegen den Durchlaß 7 orientierte Rinnen 40 bildet. Bei dieser Anordnung kann zweckmäßig die Leitwand 8 an Scheiteln von Profilelementen, z. B. von Wellblech, anliegen.

Im dargestellten Behälter 1 sind drei Sektionen vorhanden, von denen jede zwei Abscheideräume 5 und unter diesen angeordnete Belüftungsräume 6 aufweist. Der mittlere Belüftungsraum 6 kann über die Durchlässe 7 direkt mit den Abscheideräumen 5 verbunden sein. Die Zufuhr 13 von Rohwasser kann jedoch auch in einen anderen Belüftungsraum 6 münden.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

Das Rohwasser fließt über den Hauptzulauf 15 in den Verteiler 14, der es gleichförmig in die einzelnen Sektionen verteilt. Eine ungerade Zahl von Sektionen ist vorteilhaft Das Rohwasser wird dann über die Zuleitungen 13 in den mittleren Belüftungsraum 6 jeder Sektion zugeführt

Die Möglichkeit, das Rohwasser nur an einer Stelle jeder Sektion zuzuführen, ist durch die zwangsweise horizontale Längsströmung in den Belüftungsräumen 6 in einem Kreislauf gegeben, was durch deren gegenseitige Verbindung über die Übergangskanäle 18 an den Stirnwänden 2 erzielt wird. Eine gerichtete Strömung zu diesen Übergangskanälen 18 wird durch den Einbau der Leitwände 20 vor diesen Übergangskanälen 18 begünstigt. Auch die kreisförmige Querströmung in den Belüftungsräumen 6 durch die Druckluftzufuhr wird ebenfalls durch die Richtwände 20 in den Übergangskanälen 18 ausgerichtet.

Die Längsströmungen in den Belüftungsräumen 6 sichern die angestrebte Homogenität der Aktiviermischung auch bei großen Abmessungen der Anordnung, was Längen von mehreren zig-Metern und auch eine relativ große Anzahl an benachbarten Sektionen ermöglicht.

Durch Zufuhr von Luft über die Belüftungselemente 16 in die Aktiviermischung wird sowohl deren Querzirkulati^n in den einzelnen Belüftungsräumen 6 als auch die Zufuhr von Sauerstoff gewährleistet, der für biodegradierende Aktivierungsvorgänge notwendig ist.

Der mittlere Belüftungsraum 6 jeder Sektion ist mit den Abscheideräumen 5 über die Durchlässe 7 verbun-

den, wobei der vorgeschaltete Kanal 9 ein Obergreifen der intensiven Querzirkulationsströmungen aus dem Belüftungsraum 6 in den Abscheideraum 5 verhütet.

Wegen des Abzugs des Klarwassers aus den Abscheideräumen 5 über die Überlaufrinnen 11 und wegen der Strömungen der Aktiviermischung in den mittleren Belüftungsräumen 6 fließt Aktiviermischung durch die öffnungen 80 in die Kanäle 9 zwischen den Leitwänden 8 und den Trennwänden 4, aus welchen sie über die Durchlässe 7 in die Abscheideräume 5 eintritt, in denen eine Fluidfiltration abläuft.

Der Blasenfänger 10 nimmt feine Blasen auf, die vom unteren Rand der Trennwand 4 nach oben in den Abscheideraum 5 steigen. Der im Fluidfilter im Abscheideraum S abgeschiedene Schlamm sinkt selbsttätig durch die Durchlässe 7 in den jeweiligen Beiüftungsraum 6 zurück.

Bei der Anordnung nach F i g. 4 und 5, wo der Durchlaß 7 in Rinnen 40 aufgeteilt ist, wird eine erhöhte Abscheidewirkung erzielt, was ausgedrückt werden kann durch diejenige Menge an Suspension, die in der Zeiteinheit im Fluidfilter behandelt und in den Belfihungsraum zurückgeführt wird, bezogen auf 1 m² der Fläche des Abscheideraumes. Der aus den Abscheideräumen 5 zurücksinkende Schlamm wird in den Rinnen konzentriert, während die Aktiviermischung über den Kanal 9 bildende Teilkanäle 81 und über den Durchlaß 7 in den Abscheideraum 5 in mehreren Strömen fließt, die durch die Querschnitte der öffnungen 80 gegeben sind. Der Schlamm kehrt in den Belüftungsraum 6 in Strömen zurück, die sich zwischen den Aktiviermischungsströmen befinden. Dadurch wird ein vorteilhaftes Aufteilen der steigenden und sinkenden Ströme im unteren Teil des Fluidfilters erzielt und eine Stabilisierung ihrer Konfiguration. Die Steigerung der Belastung kann bis 20% betragen.

Das Klarwasser wird in den Überlaufrinnen 11 gesammelt und einem gemeinsamen Ablaufkanal zugeführt. Der überschüssige Belebtschlamm wird periodisch bei kurzzeitig abgeschalteter Belüftung über den nicht dargestellten Ablaß im Boden 3 auf einen Schlammtrockenplatz zwecks Entwässerung abgelassen.

Durch die bogenförmigen Hauben bzw. Gewölbe 19, die an einige Trennwände 4 anschließen oder deren Bestandteil bilden, ist der Behälter abgedeckt Im Raum über dem Wasserstands-Niveau 21 unter den bogenförmigen Gewölben 19 kann ein Zugang zur Kontrolle und Wartung der Anordnung vorgesehen sein.

Die Anordnung kann durch eine nicht dargestellte Denitrifikation ergänzt werden. In diesem Fall muß der Zulauf des Rohwassers an den Anfang der Denitrifikationszone des mittleren Belüftungsraumes 6 ohne Sauerstoffzufuhr zugeführt werden, und in dieser Zone muß eine ausreichend intensive Bewegung herrschen, um ein Niederschlagen des Belebtschlammes zu verhüten, z. B. mittels einer Pumpe oder Rührern.

Das Abdecken des gesamten Behälters zusammen mit der pneumatischen Belüftung ermöglicht eine Senkung der Wärmeverluste und die Aufrechterhaltung einer Betriebstemperatur der Aktiviermischung von 10 bis 13° C auch während des Winterbetriebes. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit eines einfachen Umbaues bestehender Abwasser-Kläranlagen, wodurch sich auch bei diesen Anlagen die Klärwirkung wesentlich steigern läßt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum biologischen Reinigen von Abwasser, die in einem Behälter ein Belüftungssystem mit pneumatischer Belüftung und Zufuhr von Rohwasser sowi« darüber ein mit diesem verbundenes, auf der Basis der Fluidfiltration arbeitendes Abscheidesystem mit selbsttätiger Rückführung des Belebtschlammes in das Belüftungssystem enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungssystem mehrere parallel nebeneinander im Behälter (1) angeordnete Belüftungsräume (6) aufweist, die an ihren Stirnseiten nahe der Behälterwandung mittels Obergangskanäle (18) miteinander verbunden sind, daß das Abscheidesystem mehrere parallel nebeneinander im Behälter (1) angeordnete Abscheideräume (5) aufweist, die durch nach oben konvergierend angeordnete Paare von Längstrennwänden (4) gegenüber den Belüftungsräumen (6) abgetrennt sind, daß jeder Abscheideraum (5) mit dem ihm zugeordneten Belüftungsraum (6) durch einen sich über die Behälterlänge erstreckenden Durchlaß (7) verbunden ist, der von dem unteren Rand der einen Längstrennwand (4) und der dieser am nächsten gelegenen, noch weiter nach unten verlaufenden anderen Längstrennwand (4) begrenzt ist, und daß in den Belüftungsräumen (6) parallel zum unteren Endabschnitt der Längstrennwand (4), die mit ihrem unteren Rand den Durchlaß (7) begrenzt, sich Ober die Behälterlänge erstreckende Kanäle (9) vorgesehen sind, die über den zugeordneten Durchlaß (7) in vertikaler Richtung nach oben und unten hinausreichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal oberhalb der Durchlässe (7) Blasenfänger (10) in den Abscheideräumen (5) vorgesehen sind, die sich über d<e gesamte Behälterlänge erstrecken.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskanäle (18) Mammutpumpen aufweisen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskanäle (18) von Leitwänden (20) begrenzt sind, die in einen der Belüftungsräume (6) hineinragen.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Längstrennwände (4) einen profilierten Querschnitt hat und in Richtung auf den Durchlaß (7) orientierte Rinnen (40) bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kanäle (9) begrenzenden Wände (8) eben sind und an den Scheiteln der profilierten Trennwände (4) anliegen.