DE3446401C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur biologischen Reinigung von Abwässern, die saisonal mit stark erhöhter Menge und/oder Schmutzbe­ lastung anfallen, mittels einer Schwachlastbelebungs­ stufe, in der die außerhalb der Saison mit geringerer Menge und/oder Belastung anfallenden Abwässer gereinigt werden.

Ein typisches Beispiel solcher Saisonabwässer sind die in Weinbaugebieten anfallenden Abwässer aus Winzerei­ betrieben und Weinkellereien, die in großer Menge und mit starker Verschmutzung hauptsächlich beim Entschleimen des Mostes, beim Hefeabstich und beim Schönungsabstich entstehen und jeweils stoßweise ausschließlich in der Zeit von der Lese im Oktober bis zum zweiten Abstich im Februar anfallen. Die kommunalen Kläranlagen solcher Gemeinden, die auf die Behandlung der ganzjährig anfal­ lenden, hauptsächlich häuslichen Abwässer ausgelegt sind und diese im Schwachlastbetrieb auf die für das Einleiten in Gewässer vorgeschriebenen Ablaufwerte reinigen sollen, werden durch die Zuführung solcher Saisonabwässer über­ fordert. Sie erbringen dann nicht nur eine ungenügende Reinigung, bei der die vorgeschriebenen Ablaufwerte nicht mehr eingehalten werden, sondern es besteht durch über­ mäßiges Anwachsen und mangelnde Stabilisierung des Be­ lebtschlamms die Gefahr der Blähschlammbildung und damit des weitgehenden Zusammenbruchs des Klärbetriebes.

Ähnliche Probleme können in anderen Anwendungsfällen auftreten, in denen eine starke Abwasserbelastung saison­ weise auftritt, z. B. in Feriengebieten, bei Kampagnebetrie­ ben wie der Zuckerrübenverarbeitung u. dgl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zu seiner Durchführung erforderlichen Einrichtungen anzugeben, mit denen bestehende, auf vollbiologische Reini­ gung im Schwachlastbetrieb ausgelegte Belebungsanlagen mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln in die Lage versetzt werden können, zusätzliche Mengen von Saisonabwässern zu verarbeiten.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Lösung.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine zusätzliche, zeit­ weise zuschaltbare Vollaststufe, die insbesondere durch einen biologischen Tropfkörper realisiert werden kann, die durch die Saisonabwässer verursachte Mehrverschmutzung so weit abgebaut werden kann, daß die in der Vollaststufe teilgereinigten Sai­ sonabwässer der nachgeschalteten Schwachlast-Belebungsstufe ohne Gefahr für deren stabile Betriebsverhältnisse aufgegeben und in dieser auf die vorgeschriebenen Ablaufwerte endgereinigt werden können. Außerhalb der Saison kommt die Schwachlast- Belebungsstufe für die Reinigung der ganzjährig anfallenden Abwässer ohne die zusätzliche Vollaststufe aus. Das erfindungs­ gemäße Verfahren kann daher bei bestehenden Anlagen durch Hin­ zufügung einiger Zusatzeinrichtungen realisiert werden, ohne daß wesentliche bauliche Eingriffe in die bestehende Anlage oder Änderungen von deren Betriebsweise erforderlich sind.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeich­ nungen näher erläutert.

Fig. 1 bis 8 zeigen Fließschemata für verschiedene mögliche Betriebsweisen einer zusätzlichen Vollaststufe gemäß der Erfindung.

Fig. 9 zeigt das Fließschema einer vollständigen Be­ lebtschlammanlage mit zusätzlicher erfindungsgemäßer Voll­ laststufe.

Gemäß Fig. 9 besteht die vollständige Anlage aus drei durch strichpunktierte Rechtecke angedeuteten Stufen, näm­ lich der mechanischen Vorstufe 1, der Schwachlast-Belebungs­ stufe 3 und der zusätzlichen Vollaststufe 5. Das bei 7 zu­ geführte Abwasser wird in der mechanischen Vorstufe 1 Zu­ nächst mittels eines Rechens oder einer Siebanlage 9 mit ggf. angeschlossener Rechen- oder Siebgutpresse 11 sowie anschließend in einem Sandfang 13 von groben Verunreini­ gungen und leicht absetzbaren Feststoffen befreit und wird dann über ein Venturi-Mengenmeßgerät 15 einem Verteiler 17 zugeführt. Dieser hat (durch Kreuze angedeutete) individuell einstellbare Überlaufwände, so daß das zulaufende Abwasser entweder wahlweise oder auch in einstellbarem Verhältnis der Schwachlast-Belebungsstufe 3 bzw. der Vollaststufe 5 zugeführt werden kann. Die Verteilung bzw. Umschaltung kann selbstverständlich auch mittels geeigneter Absperrorgane erfolgen.

Die Schwachlastbelebungsstufe 3 ist von an sich bekann­ ter Bauart mit einer Anzahl von Becken 19, die in Kaskade geschaltet sind und bei denen wahlweise eines oder mehrere Becken mit dem zulaufenden Abwasser beschickt werden kön­ nen. Die Becken können mit Belüftungseinrichtungen z. B. zur feinblasigen Belüftung versehen sein. Wahlweise können eine oder mehrere Kammern als Belebungsbecken und andere Kammern ggf. als Denitrifikationsbecken oder als Schlamm­ stabilisierungsbecken betrieben werden. Das durch die Be­ handlung in den Belebungsbecken entstehende Schlamm-Was­ ser-Gemisch gelangt in das Nachklärbecken 21, wo das ge­ reinigte Wasser abgetrennt und bei 23 abgezogen wird, wäh­ rend der abgesetzte Schlamm teils bei 25 abgeführt und z. B. einer Eindickung und/oder Entwässerung zugeführt, teils mittels eines Schlammhebewerkes 27 als Rücklaufschlamm in die Belebungsstufe 3 rezirkuliert wird.

Die zusätzliche Vollaststufe besteht einerseits aus einem Tropfkörper 29, vorzugsweise mit Tropfkörper-Füll­ elementen aus Kunststoff, mit vorgeschaltetem Tropfkör­ per-Beschickungspumpwerk 31 und andererseits aus einem Begleitbecken 33 mit zwei vorgeschalteten Einlaufkammern 35, die an den mit Kreuzen gekennzeichneten Stellen individuell einstellbare Überlaufwände oder Absperrorgane aufweisen. Das vom Verteiler 17 kommende Abwasser wird durch das Be­ schickungspumpwerk 31 dem Tropfkörper 29 aufgegeben und das aus dem Tropfkörper 29 austretende Schlamm-Wasser-Gemisch kann mittels der einen Einlaufskammer 35 in beliebig ein­ stellbarem Verhältnis einerseits wieder zum Beschickungs­ pumpwerk 31 rezirkuliert, andererseits in das Begleitbec­ ken 33 aufgegeben werden, dessen Ablauf ohne Klärung direkt der Schwachlast-Belebungsstufe 3 zugeführt wird.

Weitere dem Fachmann geläufige Details einer derartigen Anlage, wie z. B. Einrichtungen zur Zugabe von Neutrali­ sationschemikalien, Nährstoffen, Fällungschemikalien und dgl. sind der Einfachheit halber weggelassen.

Außerhalb der Saison werden die aus der Vorstufe 1 kommen­ den Abwasser vom Verteiler 17 ausschließlich der schwach­ belasteten Belebungsstufe 3 zugeführt, die für die biolo­ gische Vollreinigung der ganzjährig anfallenden Abwasser­ mengen und -belastungen dimensioniert ist. Die Belebungs­ stufe kann beispielsweise mit einer Raumbelastung von 0,2 bis 0,3 kg BSB₅ pro m³ und Tag und einer Schlammbelastung von 0,05 kg BSB₅ pro kg Trockensubstanz pro Tag betrieben werden und z. B. eine Reinigungsleistung von 25% erreichen.

Während des Betriebs außerhalb der Saison ist die Vollaststufe 5 normalerweise völlig außer Betrieb (mögliche Ausnahmen siehe unten), und der Kunststofftropfkörper 20 kann leergefahren werden.

Vor Beginn der Saison bzw. der Kampagne, bei der große Mengen hochbelastete Abwässer erwartet werden, werden der Tropfkörper 29 und das nachgeschaltete belüftete Begleit­ becken 33 gefüllt. Der Tropfkörper wird durch Abwasserbe­ schickung und/oder Einleiten und Zirkulieren von Nachklär­ schlamm auf die Hochbelastung eingefahren. Das Begleit­ becken 33 wird dabei noch umfahren.

Bei Eintreffen der Saison- oder Kampagneabwässer werden diese über den Verteiler 17 und das Beschickungspumpwerk 31 dem Tropfkörper 29 aufgegeben und das Schlamm-Wasser-Ge­ misch wird mit einem Mehrfachen der Zulaufmenge rezirku­ liert. Ferner wird das belüftete Begleitbecken 33 zuge­ schaltet, welches den Überschuß des Schlamm-Wasser-Gemisches aus dem Tropfkörper aufnimmt. Ferner wird Rücklaufschlamm aus der Belebungsstufe 3 über das Schlammhebewerk 27 und die Einlaufkammer 35 dem Begleitbecken 33 zugeführt und zusammen mit dem Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem Tropfkörper belüftet. Nach einer bestimmten Aufenthaltszeit, die z. B. eine Stunde betragen kann, gelangt das belüftete Schlamm- Wasser-Gemisch dann ohne Zwischenklärung in die Belebungs­ stufe 3.

Der Tropfkörper 29 kann beispielsweise mit einer Raum­ belastung von 3 bis 4 kg BSB₅ pro m³ pro Tag und einer Rei­ nigungsleistung von 40 bis 60% betrieben werden, das Be­ gleitbecken 33 erbringt während der Aufenthaltszeit von z. B. einer Stunde und einem Schlammgehalt von ca. 0,4 kg TS pro m³ und bei Belüftung mit feinblasiger Druckluft eine zusätzliche Reinigungsleistung von ca. 35 bis 45%, so daß die gesamte Vollaststufe 5 eine Reinigungsleistung von ca. 60 bis 80% ergibt. Dadurch enthält die nachfolgen­ de Schwachlaststufe 3 ähnliche Belastungsverhältnisse wie außerhalb der Saison, und die Behandlung im Begleitbecken 33 trägt dazu bei, daß der Schlammindex (d. h. die Absetz­ barkeit des Schlamms) in der Belebungsstufe 3 verbessert und Blähschlammbildung verhindert wird.

Da von den folgenden vier Betriebsgrößen für die Vollaststufe 5, nämlich
Betrieb des Tropfkörpers 29
Betrieb des Begleitbeckens 33
Zuführung von Rücklaufschlamm
Zuführung von Abwasser
jede unabhängig von den anderen ein- oder ausgeschaltet werden kann, ergeben sich insgesamt 16 denkbare Kombina­ tionen, also sechzehn verschiedene mögliche Betriebsweisen, von denen acht realisierbare und sinnvolle Betriebsweisen in den Fig. 1 bis 8 dargestellt sind und im folgenden kurz er­ läutert werden.

Fig. 1: Abwasser- und Rücklaufschlamm aus dem Nachklär­ becken 21 werden zum Einfahren in den Tropfkörper 29 ge­ geben. Über die Einlaufkammern 35 des Begleitbeckens 33 und die Tropfkörper-Beschickungspumpe 31 wird das Schlamm- Wasser-Gemisch mehrmals im Kreis geführt. Der Überschuß gelangt unter Umgehung des Begleitbeckens 33 in die Schwach­ last-Belebungsstufe 3.

Fig. 2: Das Einfahren kann auch ohne Zufuhr von Abwas­ ser alleine mit Rücklaufschlamm vorgenommen werden.

Fig. 3: Wenn während der Saison oder Kampagne nur eine mäßige bis mittlere Belastung mit zusätzlicher Schmutzfracht vorliegt, kann die Behandlung in der Vollaststufe 3 aus­ schließlich im Tropfkörper 29 mit entsprechender Rezirku­ lation vorgenommen werden und das Begleitbecken 33 nach wie vor ausgeschaltet bleiben. Diese Betriebsweise ist auch vorteilhaft, wenn außerhalb der Saison zeitweise eine hohe Belastung z. B. durch industrielle Einleiter vorliegt.

Fig. 4: Dies ist die volle Betriebsweise während der Saison bzw. Kampagne unter Einbeziehung des Begleitbec­ kens 33 und des Rücklaufschlamms. Durch entsprechende Steue­ rungen der Einlaufkammern 35 des Begleitbeckens kann auch der Inhalt des Begleitbeckens 33 über den Tropfkörper 29 re­ zirkuliert werden.

Fig. 5 zeigt eine Betriebsweise, die einerseits für das Einfahren des Tropfkörpers 29 mit Rücklaufschlamm (so ähnlich wie Fig. 2) jedoch unter Einbeziehung des Be­ gleitbeckens 33 verwendet werden kann oder andererseits außerhalb der Saison für eine getrennte aerobe Schlamm­ stabilisierung verwendet werden kann. Der Rücklaufschlamm wird dabei zwischen Tropfkörper 29 und Begleitbecken 33 mehrfach zirkuliert und dabei belüftet. Dieser stabili­ sierte Schlamm wird jedoch nicht der Schwachlaststufe 3 aufgegeben, sondern chargenweise eingedickt, gespeichert und ggf. entwässert.

Fig. 6 zeigt eine alternative Betriebsweise für während der Saison zugeführte Abwässer, bei der die Vollaststufe zweistufig mit Tropfkörper 29 und belüftetem Begleitbecken 33, aber ohne Rücklaufschlammzufuhr betrieben wird.

Fig. 7 zeigt eine andere mögliche Betriebsweise für Saisonabwässer, wobei der Tropfkörper 29 ausgeschaltet ist und das Abwasser nur im Begleitbecken 33 belüftet und mit Rücklaufschlamm in Kontakt gebracht wird.

Fig. 8: Außerhalb der Saison, d. h. wenn in der Vollast­ stufe 5 keine Abwässer zu behandeln sind, kann das Be­ gleitbecken 33 zur Bereitstellung eines für die Denitrifi­ kation benötigten, ausreichend gealterten Schlamms genutzt werden. Bei Betriebsweise ohne Denitrifikation kann der im Begleitbecken 33 wiederbelüftete Belebtschlamm über das Verteilbauwerk der Kaskadenbecken 19 gestaffelt in alle Kaskaden aufgegeben werden. Auch die Abwasserzufuhr kann auf diese Weise vorgenommen werden (wie in Fig. 9 angedeutet).

Claims (11)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, die saisonal mit stark erhöhter Menge und/oder Belastung anfallen, mittels einer Schwachlastbelebungsstufe, in der die außerhalb der Saison mit geringer Menge und/oder Be­ lastung anfallenden Abwässer gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Saisonabwässer mindestens zum größten Teil über eine Verzweigung einer Hochlaststufe aufgibt und das danach anfallende Schlamm- Wasser-Gemisch ohne Zwischenklärung der Schwachlastbele­ bungsstufe aufgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Schlamm-Wasser-Gemisch in der Hochlaststufe mehrfach rezirkuliert und nur eine dem Zulauf entsprechende Menge in die Schwachlastbelebungs­ stufe weiterleitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man den in der Schwachlast­ belebungsstufe anfallenden, durch nachgeschaltete Nachklä­ rung abgetrennten Schlamm mindestens teilweise in die Hochlaststufe rezirkuliert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Saisonabwässer in Hoch­ laststufe in einem Tropfkörper und/oder einem belüfteten Begleitbecken behandelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nur der Tropfkörper im Rezirkulationskreislauf liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der aus der Nachklärung stammende Schlamm in die Rezirkulation einbezogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das belüftete Begleitbecken zeit­ weise durch Abschalten der Belüftung als Absetzbecken betrieben wird und daß der in ihm anfallende Schlamm einer Eindickung und ggf. einer mechanischen Entwässe­ rung zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das belüftete Begleitbecken außer­ halb der Saison als Alterungsbecken zur Bereitstellung eines ausreichend gealterten Belebtschlamms betrieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tropfkörper während der Saison eine Nährstoffzugabe vorgeschaltet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Begleitbecken außerhalb der Saison als Denitrifikationsbecken betrieben wird, indem Abwasser, Rücklaufschlamm und Rücklaufwasser aus der Schwachlaststufe in das Begleitbecken eingeleitet werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer im Schwachlast­ betrieb betreibbaren Belebtschlammanlage mit nachgeschal­ teter Nachklärstufe zur vollbiologischen Abwasserreini­ gung und einer vorgeschalteten mechanischen Stufe zur Zu­ führung und mechanischen Vorklärung der Abwässer, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine aus Tropfkörper (29) und belüftetem Begleitbecken (33) bestehende Vollaststufe (5) vorgesehen ist, deren gesamter Wasser-Schlamm-Ablauf mit dem Einlaß der Belebt­ schlammanlage (3) direkt ohne Zwischenklärung verbunden ist, und daß der Ablauf der mechanischen Vorstufe (1) über Verteiler- und/oder Absperreinrichtungen (17) so­ wohl mit dem Einlaß der Belebtschlammanlage (3) als auch mit dem Einlaß der Vollaststufe (5) wahlweise steuerbar verbunden ist.