DE3237185A1

DE3237185A1 - Vorrichtung zur biologischen abwasserreinigung

Info

Publication number: DE3237185A1
Application number: DE19823237185
Authority: DE
Inventors: Old&rcaron;ich Doc.Dr. Brno Dra&ccaron;ka; Svatopluk Dipl.-Ing. Brno Mackrle; Vladimir Dipl.-Ing. Dr. Praha Mackrle
Original assignee: Agrotechnika NP
Current assignee: Agrotechnika NP
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1983-04-28
Also published as: AT387377B; NL8203698A; CS223479B1; IT8223792A0; FR2514747A1; IT1191039B; FR2514747B1; ATA370682A

Description

Agrotechnik^, närodny podnik, podnikove riaditelstvo

Zvolen, CSSR

Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur biologischen Abwasserreinigung, die einen Aktivierraum mit einem Rohwasseranschluß und einem Belüftungssystem für die Aktiviermischung sowie einen Abscheideraum zum Abscheiden des Akti.vschlammes durch fluides Filtrieren aufweist, der an den Klarwasserablauf angeschlossen ist und eine selbsttätige Rückführung des abgeschiedenen Schlammes in den Aktivierraum enthält.

Diese Anordnung ist für kleinere und kleine Reinigungsanlagen, vor allem für Abwasser aus-Einzelobjekten wie Hotels, Campingplätzen, Tankstellen, Familienhäuser, Hütten udgl geeignet.

Zum biologischen Reinigen von Abwässern mit Aktivierung werden Anlagen verwendet, die einen Aktivierraum und einen Abscheideraum enthalten. Im Aktivierraum wird das zugeführte Rohwasser mit dem Aktivschlamm gemischt und die gebildete Mischung wird belüftet, um einen biologischen Reinigungsprozeß in Gang zu setzen.

233-S10057-Sd-Bk

Wichtig dabei ist die Aufrechterhaltung einer geeigneten Strömung der Aktivmischung bzw Suspension, damit der Schlamm an allen Stellen des Aktivierraums in Schwebe gehalten und ein Absetzen des Schlamms vermieden wird. Im Abscheideraum wird aus der aus dem Aktivierraum zugeführten Suspension der Aktivschlamm abgeschieden und in den Aktivierraum zurückgeführt.

Bei kleineren Anlagen sind die beiden Funktionsräume in einem gemeinsamen Behälter untergebracht. Da der mit Flüssigkeit gefüllte Behälter meist unterflur im Erdboden eingegraben wird und vollständig geschlossen ist, hat sich die Form eines liegenden Zylinders am zweckmäßigsten erwiesen. Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist der Behälter durch verschiedene Einbauten in den Aktivierraum und den Abscheideraum unterteilt. Die Aktiviermischung strömt in Form eines oder mehrerer Wirbel mit horizontaler Achse, um Entmischungen der Suspension zu vermeiden. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einbauten ist ein ungünstiger Strömungsverlauf, weil durch die Einbauten Aktivierräume entstehen, deren Querschnitt eine längliche Form mit spitzen Enden hat. Zur Sicherung einer ausreichend intensiven Strömung wird mehr Energie verbraucht als für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr in die Aktiviermischung erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß zusätzliche Einbauten zum Gleichrichten der Strömung notwendig sind, um Toträume zu vermeiden. Darüber hinaus können verschiedene Belüftungssysteme nur beschränkt angewendet werden. Wegen der Form des Aktivierraums und wegen Verstopfungsgefahr kommt nämlich bei bekannten Anordnungen praktisch nur ein pneumatisches System in Betracht, dessen Belüftungselemente nahe am Boden des Aktivierraums angeordnet sind, was Gebläse erfordert, die nur für größere Leistungen wirtschaftlich und für kleine Reinigungsanlagen ungeeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben oder wenigstens wesentlich zu begrenzen.

Diese Aufgabe wird, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zum Erzielen geeigneter Betriebseigenschaften und einer einfachen Konstruktion ist eine Lösung vorteilhaft, bei der der Aktivierraum und der Abscheideraum in einem horizontalen zylindrischen Behälter angeordnet sind und horizontale Abstände der gegenüberliegenden Wände des Innenmantels sich von der Durchführung nach oben erst vergrößern und dann verkleinern., wobei der Aktivierraum im Quexschnitt etwa die Form eines Kreisringes besitzt, der durch den zylindrischen Mantel und die Wand des Innenmantels bestimmt ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung ist im Aktivierraum im Bereich der sinkenden Strömung der Aktiviermischung an den Längsteil der Wand des Innenmantels eine geeignete Wand angegliedert, die mit diesem Wandteil des Innenmantels einen Kanal bildet, dessen untere Mündung sich nahe der Durchführung befindet.

Das Belüftungssystem der Aktiviermischung kann eine rotierende sog. Kessemerbürste enthalten, die unter das Niveau der Aktiviermischung reicht. Belüftungselemente können auch im oberen oder unteren Teil des Aktivierraumes angeordnet und an eine Druckluftquelle angeschlossen sein.

Um eine erwünschte kreisende Strömung der Aktiviermischung mit axialer bzw horizontaler Komponente zu erzielen, sind im Aktivierraum geneigte Leitwände vorgesehen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: Eine Vorrichtung mit pneumatischem Belüftungssystem im Querschnitt,

Fig. 2: eine Vorrichtung mit mechanischer Belüftung im Querschnitt,

Fig. 3: einen Längsschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die in. Fig. 1 und 3 dargestellte Vorrichtung ist für größere Kapazitäten in der Ordnung von 100 bis 1000 Einwohner-Äquivalenten geeignet.und enthält einen horizontalen zylindrischen Behälter mit einem .Außenmantel 1 und Stirnwänden 2, 3,

Etwa in der Mitte des Behälters ist ein Abscheideraum 4 vorgesehen, der durch einen Innenmantel 5 und Stirnwände 6 und 6' begrenzt ist. Der Abscheideraum 4 hat eine Querschnittsform, . gemäß der sich im unteren Teil die horizontalen Abstände der gegenüberliegenden Wände des Mantels 5 von einer Durchführung 7 zunächst vergrößern und anschließend wieder verkleinern, wobei der obere Teil einen kreisförmigen Querschnitt hat. Über die Durchführung 7 im unteren .Teil des Abscheideraums 4 steht der Abscheideraum 4 mit einem Aktivierraum 8 in Verbindung, der durch den Außenmantel/und die Stirnwände 2, 3 des zylindrischen Behälters sowie durch die Wand 5 und. die Stirnwände 6 und 6' des Innenmantels bestimmt ist.

Der Querschnitt des Aktivierraums 8 hat etwa die Form eines Kreisrings zwischen den beiden Mänteln. Im Abscheideraum 4 oberhalb der Durchführung 7 befindet sich ein dachförmiger Luftsammler 9, gebildet durch ein Satteldach 10, an dessen Scheitel eine Sammelrohrleitung 11 mit öffnungen 12 zum Abführen des ausflottierten Schlamms vorgesehen ist. Oben im Abscheideraum 8 befindet sich eine Sammelrohrleitung 13 für das gereinigte Wasser, die mit Austrittsöffnungen 14 versehen ist. Beide Sammelrohrleitungen 11 und 13 dienen gleichzeitig'als Tragkonstruktion für den Innenmantel und den Luftsamller 9.

mn m a » * · *

Der Aktivierraum 8 gemäß Fig. 1 besitzt ein System zur Belüftung der Aktiviermischung und zum Aufrechterhalten der Suspension. Belüftungselemente 15 sind über einen Luftverteiler 16 an eine nicht dargestellte Druckluftquelle vorteilhaft an einen Lüfter angeschlossen und im oberen Teil des Aktivierraums 8 in einer Tiefe angeordnet, die dem von üblichen Lüftern erzielten Luftdruck entspricht. Die . Luft wird nach Durchgang durch den Aktivierraum 8 über einen Luftabzug 17 in die Atmosphäre abgeführt. Der Abscheideraum 4 ist vollkommen innerhalb des Aktivierraums 8 versenkt und von diesem umschlossen, so daß er von der Aktiviermischung im Aktivierraum 8 umströmt wird.' Diese Strömung hat vorteilhaft die Form eines Wirbels mit horizontaler Achse und geschlossenen Stromlinien.

Im Aktivierraum 8 ist im Bereich einer Sinkströmung an einem Teil der Wand 5 eine geneigte Wand 18 angeordnet, die zusammen mit diesem Teil der Wand 5 einen Kanal 19 bildet, der oben und unten mit dem Aktiyierraum in Verbindung steht und der unten nahe der Durchführung 7 endet.

■ Im Aktivierraum 8 sind geneigte Leitwände 21 angeordnet, welche die durch Belüften erzeugten Kreisströmungen gleichrichten und ihnen eine Komponente in Richtung der horizontalen

Behälterachse erteilen. Im oberen Teil'des Aktivierraums 8 mündet ein Rohwassereinlaß 22 und an seinem Boden ein Abzug 23 für den überschüssigen Schlamm.

Die Sammelrohrleitung 13 für das Klarwasser führt aus dem Behälter und besitzt einen überlauf 24 - siehe Fig. 3 - zum Erhalt eines freien Flüssigkeitsniveaus innerhalb des Behälters. Das gereinigte Wasser wird über einen Abzug 25 abgeführt.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

• ft S*

Über den Rohwassereinlaß 22 fließt das zu reinigende Wasser in den Aktivierraum 8, in den über die Beluftungselemente 15 in seinem oberen Teil Luft zugeführt wird. Die Anwendung eines nicht getauchten Belüftungssystems, das an einen Lüfter angeschlossen ist, wird durch die vorteilhafte Kreisring-Form des Aktivierraumes 8 ermöglicht.

Die durch Belüften erzeugte Strömung der Aktiviermischung im Aktivierraum 8 hat die Form eines zylindrischen Wirbels mit horizontaler Achse, was für eine Verringerung des Energieverbrauchs sehr vorteilhaft ist. Auch bei einer sehr niedrigen Belastung des Abwassers wird die Zufuhr von benötigtem Sauerstoff durch die Belüftung sichergestellt und der Aktiv_Schlamm im Schwebezustand gehalten.

■ Die Luft wird nach Durchgang durch die Aktiviermischung im oberen Teil des Behälters über den Luftabzug 17 in die Atmosphäre geleitet. Bei einer größeren Länge des Behälters sind im Aktivierraum mehrere Leitwände 21 angeordnet, welche die kreisende Strömung der Aktiviersuspension in eine horizontale schraubenförmige Bewegung umsetzen. So werden axiale Strömungskomponenten im Behälter erzielt, wobei die axiale Komponente am zylindrischen Mantel gegenüber der Komponente an der Wand 5 eine entgegengesetzte Richtung besitzt. Dadurch wird ein intensives Mischen des Behälterinhalts erreicht, was die Einleitung des Rohwassers an einem Punkt der Behälterstirnwand auch bei einer Behälterlänge ermöglicht, die dessen Durchmesser weit übersteigt.

Im Aktivierraum 8 laufen biodegradierende Aktiviervorgänge unter Erzeugung von aktiviertem Schlamm ab, der im Abscheideraum A vom gereinigten Wasser abgeschieden wird. Der Abscheideraum 4 ist wesentlich zentral angeordnet und wird vollkommen von der Aktiviermischung umspült.

Die Aktiviermischung tritt in den Abscheideraum 4 über die Durchführung 7 im unteren Teil des Aktivierraums 8 ein. An die Durchführung 7 wird die Aktiviermischung über den Kanal 19 zugeführt, der durch einen Teil der Wand 5 und die gegenüberliegende geneigte Wand 18 gebildet wird. Die Aktiviermischung tritt in den oberen Teil des Kanals 19 ein und verläßt ihn im Bereich der Durchführung 7, über welche sie in den Abscheideraum 4 eintritt. Dieser Kanal 19 verhütet ein übergreifen der kreisenden Strömung im Aktivierraum 8 in die Durchführung 7 und in den Abscheideraum 4.

In dem sich nach oben erweiternden Abscheideraum 4 kommt es zur Ausbildung eines Fluidfilters, von dem die Teilchen des aktivierten Schlamms erfaßt werden. Nach Durchgang durch den Fluidfilter wird das gereinigte Wasser im oberen Teil des Abscheideraums 4 über Eintrittöffnungen .14 durch die Sammelrohrleitung 13 aufgefangen und über den Abzug 25 abgeführt.

Das freie Niveau 20 im Aktivierraum 8 wird durch den Überlauf 24 an der Rohrleitung bestimmt. Luftblasen, die sich an den unteren Kanten des Mantels abscheiden, werden durch den Luftsammler 9 erfaßt und über die Entlüftung 26 in die Atmosphäre geleitet. Der ausflottierte Schlamm wird über die Sammelrohrleitung 11 und die öffnungen 12 periodisch abgeführt. Der überschüssige Schlamm wird aus dem Aktivierraum 8 nach Unterbrechen der Belüftung über den Schlammabzug 23 entfernt.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist besonders für kleine und kleinere Leistungen, zB für Familienhäuser, geeignet. Von der in Fig. 1 und 3 dargestellten Vorrichtung unterscheidet sie sich vor allem durch das Belüftungssystem, welches zum Belüften der Aktiviermischung und zum Erhalt der Suspension durch eine rotierende Belüftungsbürste, eine sog. Kessemerbürste, gebildet wird, die am freien Niveau 20 des

Aktivierraums 8 angeordnet ist und durch einen nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird. Ferner weist die Vorrichtung gemäß Fig. 2 einen Raum 28 zum Sammeln von Papier auf, der durch ein Gitter bzw einen Rechen 30 gebildet wird, das geneigt in den oberen Teil des Aktivierraums 8 unter die Rohwasserzufuhr 22 und den gegenüberliegenden Teil des zylindrischen Mantels eingeschoben wird. Für kleinere Anordnungen mit vergleichbarem Verhältnis der Länge und des Durchmessers des Behälters sind Leitwände 21 nicht erforderlich. Sonst entspricht die in Fig. dargestellte Vorrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Auch die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2 ist gleich der gemäß Fig. 1 bis auf das Belüftungssystem. Das Belüften der Aktiviermischung und die nötige Bewegung zum vollkommenen Suspendieren wird durch die rotierende Belüftungsbürste 27 erzielt, die unter das freie Niveau 20 der Flüssigkeit reicht. Diese Vorrichtung ist vor allem für kleinste Reinigungsanlagen von nur einigen Einwohner-Äquivalenten geeignet, und hat gegenüber pneumatischen Systemen einen wesentlich niedrigeren Energieverbrauch. Die Leistung der Belüftung kann einfach durch Einstellen der Höhe des freien Niveaus 20 im Abscheideraum 8 gesteuert werden.

Die Zirkulationsströmung in Form eines zylindrischen Wirbels mit horizontaler Komponente trägt wesentlich zur Energieeinsparung bei. Der Papierfänger dient zum Erfassen grober Feststoffe, wie Küchenabfälle und Papier. Die Zirkulationsströmung im Aktivierraum 8 bewirkt eine Selbstreinigung des Rechens Die Wasserströmung aus dem Aktivierraum 8 hält die erfaßten Papiere in Bewegung, was ihren Zerfall beschleunigt.

Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Erfindung wird das Belüftungssystem durch Belüftungselemente 15 ge-

bildet; die im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführung etwas niedriger im linken unteren Teil des Aktivierraums vorgesehen sind, wenn in axialer Richtung betrachtet. Die Luftzufuhr- und -verteilung erfolgt in diesem Fall durch einen Lüfter.

Die erfindungsgemäQe Anordnung hat eine Reihe von Vorteilen. Der Aktivierraum mit einem Querschnitt praktisch in Form eines Kreisringes ermöglicht bei minimalen Energieverlusten eine zylindrische Wirbelströmung, die den aktivierten Schlamm in Schwebezustand hält, wobei Toträume ausgeschlossen sind. Die Form des Aktivierraums 8 ermöglicht die Anwendung verschiedener Belüftungssysteme und für jeden gegebenen Fall die Wahl des vorteilhaftesten Systems, was den Anwendungsbereich der Vorrichtungen erweitert und Einsparungen von Energie und Anschaffungskosten mit sich bringt. Dabei wird die vorteilhafteste zylindrische Form der ganzen Anordnung beibehalten, was ihre Anordnung im Boden ohne kostspielige Bauarbeiten ermöglicht. Ein Vorteil ist auch die relative Unabhängigkeit des Mantels des Behälters und der Einbauten, was die Herstellung vereinfacht.

Claims

BEETZ & PARTNER *·*'^: "' * "Patentanwälte 3237185

Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 European Patent Attorneys

Telefon (089) 22 72 01 - 227244 - 29 6910 _.

Telex 5 22 048 - Telegramm Allpat München D I R BEETZ "'

3 3-34 19 7P Dr.-Ing. W. TIMPE

" . Dipl.-lng. J. SIEGFRIED

Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN

Dipl.-lng. K. LAMPRECHT 11981

7. Okt. 1982

Ansprüche

1. Vorrichtung zur biologischen Aktivierreinigung von Abwasser bestehend aus einem Aktivierraum mit Rohwasserzufuhr und einem Belüftungssystem für die Aktiviermischung aus einem Abscheideraum zum Abscheiden des aktivierten Schlammes durch fluides Filtrieren,.an den ein Ablauf für das gereinigte Wasser angeschlossen ist und mit einer selbsttätigen Rückkehr des abgeschiedenen Schlammes in den Aktivierraum über eine Durchführung,

dadurch

gekennzeichnet,

daß der Aktivierraum (8) zwischen einem Außenmantel (1, 2, 3) des Behälters und einem Innenmantel (5, 6, 6') ausgeführt ist, und daß der Abscheideraum (4) vom Aktivierraum (8) umgeben und mit diesem über die Durchführung (7) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivierraum (8) und der Abscheideraum (4) in einem horizontalen zylindrischen Behälter eingeschlossen sind und horizontale Abstände der Wände (5) des Innenmantels (5, 6, 6') sich von der Durchführung (7) an in Richtung nach oben erst vergrößern und dann verkleinern, und daß der Aktivierraum (8) im Querschnitt etwa die Form eines Kreisringes besitzt, der durch den zylindrischen Mantel (1) und die Wand (5) bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Aktivierraum (8) im Bereich einer sinkenden Strömung der Aktiviermischung an den länglichen Teilen der Wand (5) des Innenmantels eine geneigte Wand (18) angebracht ist, die

233-S10057-Sd-Bk

mit diesem Teil der Wand (5) des Innenmantels einen Kanal (19) bildet, dessen untere Mündung sich nahe der Durchführung (7) befinde t.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungssystem eine rotierende Belüftungsbürste (27) enthält, die unter das Niveau der freien Oberfläche (20) der Aktiviermischung reicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungssystem Belüftungselemente (15) aufweist, die im oberen Teil des Aktivierraums (8) angeordnet und an eine Druckluftquelle angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungssystem Be'lüf tungselemente (15) aufweist, die im unteren Teil des Aktivierraums (8) angeordnet und an eine Druckluftquelle angeschlossen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Aktivierraum (8) geneigte Leitwände (21) zum Gleichrichten der durch das Belüftungssystem erzeugten kreisförmigen Strömung angeordnet sind, die der Gemischströmung im Aktivierraum (8) eine Komponente in Richtung der horizontalen Achse des zylindrischen Behälters erteilen.