DE3619772C2 - Abwasseraufbereitungsanlage mit Strömungskanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abwasseraufbereitungsan­ lage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anlage ist aus der DE 22 47 843 bekannt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anlage, die in Verbindung mit einem Abwasseraufbereitungsprozeß eingesetzt wird, bei dem Belebtschlamm im Kreislauf in Rohabwasser oder teilweise aufbereitetes Abwasser rückgeführt wird zur Katalysierung der Zersetzung organischer Verbindungen durch aerobe Mikro­ organismen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anla­ ge, bei der die den Mikroorganismen zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge optimiert wird, so daß sie mit höherem Wir­ kungsgrad organische Abfallverbindungen metabolisieren kön­ nen.

Die Kreislaufrückführung von Schlamm, der "abfallfressende" Bakterien und andere Organismen enthält (Belebtschlamm), in Rohabwasser oder teilweise aufbereitetes Abwasser ist all­ gemein bekannt. Normalerweise wird Abwasser in einen fla­ chen begrenzten Bereich, z. B. einen Behälter oder Graben geleitet, der eine große Oberfläche hat, die der Luft aus­ gesetzt ist, um dadurch das Wachstum von Bakterien und an­ deren Mikroorganismen, die von organischen Abfällen leben, zu fördern. Das Abwasser kann sich dabei mit der Luft vermischen, und häufig sind Vorrichtungen vorgesehen, um die Luft/Abwasser-Grenzfläche zu vergrößern und dadurch den organischen Abbau suspendierter Abfallstoffe zu for­ dern. Zusätzliche Bewegungsvorrichtungen werden ebenfalls eingesetzt, um Sinkstoffe so lange wie möglich in Suspen­ sion zu halten. Beispiele für Belüftungsvorrichtungen sind Umluft-Einblasdüsen, die unter der Wasseroberfläche liegen, sowie mechanische Mischvorrichtungen wie Paddel, Walzen, Scheiben oder Bürsten, die über dem Abwasserspiegel ange­ ordnet sind und sich in das Abwasser erstrecken und es bewegen.

Derzeit verwendete sekundäre Schlammbelüftungsvorrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, u. a. einen übermäßig hohen Energieverbrauch zum Betrieb der Belüftungsdüsen sowie der mechanischen Vorrichtungen, und außerdem sind relativ große Landflächen notwendig, um Behälter mit aus­ reichend großer Oberfläche vorzusehen.

Die DE 22 47 843 A1 versucht, einige dieser Nachteile zu überwinden; dort wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Abwasserbrühe/Luft-Gemisch durch einen Vertikalstrom- Hydraulikkreis zirkuliert, und zwar in solcher Weise, daß das Entweichen erheblicher Luftmengen aus dem Gemisch über einen großen Teil des Strömungskreislaufs verhindert werden soll.

Eine bevorzugte Ausführungsform der dort vorgeschlagenen Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt einen im wesentlichen rechteckigen Behälter beträchtlicher Tiefe, der gasundurchlässige Umlenkorgane unter dem normalen Flüs­ sigkeitsspiegel aufweist, die eine Mehrzahl Strömungskanäle begrenzen. In einem oder mehreren dieser Kanäle sind ver­ schiedene Belüftungsmechanismen vorgesehen, um Luft und Strömungsenergie in das Abwasser einzuleiten.

Die Umlenkorgane verzögern das Entweichen von Luft in den Kanälen, so daß eine verbesserte Sauerstoffnutzung durch die aeroben Organismen möglich ist. Durch diese wirksamere Sauerstoffnutzung werden die Kosten dieser Belebtschlamm­ phase des Wasseraufbereitungsprozesses erheblich vermin­ dert. Ein wesentlicher Nachteil der dort angegebenen Ein­ richtung besteht jedoch darin, daß von unterhalb des Um­ lenkorgans Luft in Form eines schmalen Luftblasenbandes freigesetzt wird, das sehr schnell zur Oberfläche wandert. Die Emission eingeschlossener Luft in diesem schmalen Luft­ blasenband bedeutet, daß die Luft nicht ausreichend lang zurückgehalten wird, so daß der verfügbare Sauerstoff durch die Abwasser-Biomasse nicht maximal nutzbar ist. Ein weite­ rer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß die Luft in einer Zone freigesetzt wird, in der die hydrau­ lische Strömung vertikal verläuft, wodurch Aufwärtswande­ rung der freigesetzten Luftblasen beschleunigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer sekundären Abwasseraufbereitungsanlage, die es der Abwasser-Biomasse erlaubt, den verfügbaren Sauerstoff opti­ mal zu nutzen. Dabei soll eine Belebtschlamm-Abwasserauf­ bereitungsanlage angegeben werden, in der die Verweilzeit von zusätzlichem Sauerstoff gegenüber bekannten Modellen verlängert ist; außerdem wird dabei der zusätzliche Sauer­ stoff in einem bestimmten geometrischen Muster bzw. Verlauf vollständig durch einen Abwasserbehälter dispergiert, wo­ durch die Sauerstoffnutzung durch die der Aufbereitung die­ nende Biomasse maximiert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Durch die Erfindung wird eine Anlage zum Einsatz in einem Belebtschlammverfahren für die Abwasseraufbereitung angege­ ben, bei der der Kontakt zwischen der Luft, dem Abwasser und den abfallverarbeitenden Mikroorganismen im Aufberei­ tungsbehälter erheblich verbessert ist, da das Entweichen der Luft aus dem Behälter verzögert wird.

Insbesondere stellt die Erfindung eine Verbesserung eines im wesentlichen rechteckigen Behälters beträchtlicher Tiefe dar, der unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel befindliche Umlenkorgane besitzt, die eine Mehrzahl von gasundurchläs­ sigen Strömungskanälen begrenzen, wobei diverse unterwas­ ser-Belüftungsvorrichtungen in einem oder mehreren der Kanäle angeordnet sind und Luft und Strömungsenergie in das im Behälter befindliche Abwasser einbringen. Zur weiteren Verzögerung des Entweichens von Sauerstoffaus dem Behälter und zur Maximierung der Sauerstoffnutzung durch die Bio­ masse im Behälter sind gemäß der Erfindung zusätzliche Luftfreisetzungs-Umlenkorgane vorgesehen, die so ausgelegt sind, daß sie große Luftblasen, die von den gasundurchläs­ sigen Strömungsleitorganen zurückgehalten werden, einfangen und deren schnelles Entweichen zur Oberseite des Behälters verhindern, während sie gleichzeitig deren Oberfläche ver­ größern, um dadurch die Aufnahme des darin enthaltenen Sauerstoffs durch die Mikroorganismen zu erleichtern.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine perspektivische Sei­ tenansicht des Vertikalschleifen-Reaktionsbe­ hälters nach der Erfindung;

Fig. 2 im Schnitt eine Seitenansicht der sekundären Umlenkorgane nach der Erfindung, wobei der Luftstrom in der bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht ist;

Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, wobei mehrere gegen­ einander versetzte Umlenkorgane für die kon­ trollierte Luftfreisetzung vorgesehen sind; und

Fig. 4 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Vertikalschlei­ fen-Reaktionsbehälters, wobei mehrere gas­ undurchlässige Strömungsleitorgane vorgesehen sind.

Fig. 1 zeigt einen relativ tiefen Abwasserbehälter 10 aus einem geeigneten Werkstoff wie Beton, Kunstharz, Stahl. Der Behälter 10 ist im wesentlichen rechteckig und hat eine erwünschte Größe, so daß er ein bestimmtes Flüs­ sigkeitsvolumen auf nehmen kann; die Länge der langen oder Hauptachse des Behälters kann zwischen ca. 30 und 60 m liegen, und seine Breite kann zwischen ca. 15 und 30 m liegen. Der Behälter ist so ausgebildet, daß er eine Flüs­ sigkeitstiefe von ca. 3-7,6 m hat.

Rohabwasser tritt in den Behälter 10 durch eine Einlauf­ leitung 12 von einer Rohabwasserversorgung 14 ein. Die Ein­ laufleitung 12 weist ferner einen Anschluß für die Zugabe von Rücklaufschlamm 16 auf, so daß der nützliche Mikro­ organismen enthaltende Schlamm unmittelbar vor dem Eintritt in den Behälter 10 mit Rohabwasser vermischt wird. Auf diese Weise wird die Population von Mikroorganismen (Biomasse) im Behälter 10 aufrechterhalten.

Das Abwassergemisch wird dann belüftet, z. B. durch eine mechanische Belüftungsvorrichtung 20, so daß Luftblasen in das Abwasser in der oberen Schicht des Behälters eingeleitet werden. Die Belüftungsvorrichtung 20 besteht aus mehreren Scheiben 22, die auf einer zum Abwasserstrom quer verlaufenden gemeinsamen Achse 24 angeordnet sind und so umlaufen, daß sie wenigstens teilweise das in den Behäl­ ter 10 durch die Einlaufleitung 12 strömende Abwasserge­ misch kontaktieren.

Die Achse 24 ist mit einem Antrieb 26, z. B. einem Elektro­ motor, betriebsmäßig verbunden. Die Scheiben 22 weisen eine Mehrzahl feine Löcher bzw. Perforationen und Vertiefungen 28 auf, die nicht nur dazu dienen, Luftblasen in die und unter die Oberfläche der Abwasserbrühe einzutragen, sondern auch den Zweck haben, unter der Oberfläche befindliche Flüssigkeit mitzunehmen und Tropfen davon nach oben in Kon­ takt mit der Umgebungsluft zu tragen. Wie gezeigt, sind mehrere Belüftungsvorrichtungen 20 vorgesehen, und die Umlaufgeschwindigkeit kann so geändert werden, daß sie an die Betriebsbedingungen des Behälters 10 und das zugeführte Abwasser anpaßbar ist. Die mechanischen Belüftungsvorrich­ tungen 20 leiten also Luft unter die Oberfläche der im Be­ hälter 10 befindlichen Flüssigkeit und erzeugen Oberflä­ chenenergie durch Bewegen des Abwasserstroms, so daß ein Absitzen von Sinkstoffen verhindert wird.

Im Behälter ist unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel ungefähr horizontal eine Umlenkplatte 30 angeordnet, die den Innenraum des Behälters 10 in mehrere Strömungskanäle mit gleichem Volumen unterteilt; bei der bevorzugten Aus­ führungsform sind ein oberer Strömungskanal 32 und ein unterer Strömungskanal 34 vorgesehen. Wie aus Fig. 4 er­ sichtlich ist, können mehr als zwei Strömungskanäle vorge­ sehen sein. Die Umlenkplatte 30 ist gasundurchlässig und kann aus einem unbiegsamen Werkstoff wie einem Metall oder Kunstharz bestehen, dabei werden jedoch korrosions­ beständige Werkstoffe bevorzugt. Die Umlenkplatte kann, wie gezeigt, wellig oder in anderer Weise so ausgebildet sein, daß sie erhöhte mechanische Festigkeit hat. Die Rillen haben die zusätzliche Funktion, die Luftblasen an der Bil­ dung eines Films bzw. an einer Ansammlung unter der Umlenk­ platte 30 zu hindern.

In den Behälter 10 durch die Einlaufleitung 12 strömendes Abwassergemisch wird sofort mit dem Inhalt des Behälters 10 sowie mit Luft durch die mechanischen Belüftungsvorrich­ tungen 20 vermischt. Die Belüftungsvorrichtungen 20 arbei­ ten im wesentlichen in einer Ebene, die zur Strömungsrich­ tung parallel verläuft, und leiten Luft und Strömungsener­ gie in das Abwasser ein.

Speziell haben die mechanischen Belüftungsvorrichtungen 20 die Doppelfunktion, Luft in das Abwassergemisch einzumi­ schen, indem sie sauerstoffarmes Abwasser an die Luft ziehen und Luft in das Abwasser ziehen. Die mechanischen Belüftungsvorrichtungen 20 erzeugen ferner in den Strö­ mungskanälen 32 und 34 einen behälterspezifischen Strö­ mungsverlauf geeigneter Geschwindigkeit, was erforderlich ist, um die Sinkstoffe im Abwasser in Suspension zu halten. Die Sinkstoffe müssen so lang wie möglich in Suspension gehalten werden, damit die Mikroorganismen in optimaler Weise auf die organischen Abfälle treffen und sie verdauen können.

Diese durch die mechanischen Belüftungsvorrichtungen 20 erzeugte gerichtete Strömung wird durch die Geometrie der Behälterinnenfläche mit ihren gekrümmten Endwandungen 31 unterstützt und bewegt sich über die Gesamtlänge des oberen Strömungskanals 32 in den unteren Strömungskanal 34 und wieder zurück in den oberen Strömungskanal 32.

Der Abwasserstrom nimmt auf seiner Kreislaufbahn Luft in Form von eingeschlossenen Luftblasen vom oberen in den unteren Strömungskanal mit, wo der Sauerstoffanteil der Luft in der Abwasserbrühe gelöst und durch die im Wasser enthaltenen lebenden Organismen verbraucht wird. Der Strö­ mungskreislauf ist derart, daß, wenn ein bestimmtes Abwas­ sersegment durch den oberen und den unteren Strömungskanal 32 und 34 geht, diesem Segment allmählich, ausgehend von der Stelle, an der es die mechanische Belüftungsvorrichtung 20 verläßt, der zugeführte Sauerstoff entzogen wird, bis dieses Abwassersegment auf eine weitere Belüftungsvorrich­ tung trifft oder zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Die Sauer­ stoffarmut des Abwassers, wenn es auf die Belüftungsvor­ richtung 20 trifft, steigert den Wirkungsgrad der Anlage erheblich, weil dadurch die Sauerstoffaufnahme erleichtert wird.

Die Zirkulation wird ausreichend lang unterhalten, bis wenigstens ein erheblicher Teil des Rohabwassers aufberei­ tet ist. Der Ausfluß verläßt den Behälter 10 durch eine geeignete Auslaßvorrichtung 36 mit einem Wehr 38 und einer Unterwasserleitung 40, die ein Regelorgan 42 aufweist, das automatisch oder manuell aktiviert wird. Der Ausfluß strömt aus der Auslaßvorrichtung 36 zu einer Endkläranlage (nicht gezeigt), in der der Schlamm entfernt wird, wonach er ent­ weder beseitigt und/oder durch Vermischen mit neuem Roh­ abwasser im Kreislauf rückgeführt wird. Der verbleibende Ausfluß wird geklärt und anderweitig so aufbereitet, daß brauchbares Wasser erhalten wird, das in Flüsse geleitet wird.

Bei konventionellen Anlagen ist die biologische Absorption von Sauerstoff aus den Luftblasen nicht beendet, wenn ein bestimmtes Strömungssegment den unteren Strömungskanal 34 erreicht. Damit enthält der Flüssigkeitsstrom zu diesem Zeitpunkt einen erheblichen Anteil eingeschlossener Luft­ blasen. Diese Tatsache in Verbindung mit der Eigentendenz der unter Wasser befindlichen Luftblasen, an die Wasser­ oberfläche zu steigen, sowie der Strömungsdynamik des Be­ hälters 10 führen zur Ansammlung großer Luftblasen 43 an der Unterseite der Umlenkplatte 30.

Da die Oberflächenspannung der Unterseite der Umlenkplatte 30 die Strömung einer Abwassergrenzschicht im Behälter 10 verlangsamt, können sich Luftblasen unter der Oberfläche der Umlenkplatte 30 sammeln, bis eine Luftblase 43 bzw. mehrere solche Luftblasen gebildet sind, die ausreichend groß sind, um in das strömende Abwasser mitgerissen zu werden. Wenn diese großen Luftblasen das Ende der Umlenk­ platte 30 erreichen, steigen sie in Form eines schmalen Bandes sehr schnell an die Flüssigkeitsoberfläche im Behäl­ ter 10, so daß eine erhebliche Sauerstoffmenge ungenutzt aus dem Behälter austritt. Ferner ist die Lage der konven­ tionellen Umlenkplatte 30 derart, daß die großen Luftblasen in eine Zone im wesentlichen vertikaler Strömung freige­ setzt werden, wodurch ihre Wanderung zur Abwasseroberfläche im Behälter noch beschleunigt wird.

Dieses Problem vervielfacht sich, wenn zusätzliche Belüf­ tungsvorrichtungen im Behälter 10 in Form einer Unter­ wasser-Belüftungsvorrichtung 44 vorgesehen sind; diese umfaßt eine Pumpe 45 mit zwei Saugleitungen, deren eine Luft 46 ansaugt und deren andere an eine Rücklaufschlamm- Zuführeinheit 47 angeschlossen ist. Das Luft-Rücklauf­ schlamm-Gemisch wird durch die Pumpe 45 geführt und in das zirkulierende Abwasser im Behälter 10 durch mehrere offen­ endige Einblasleitungen 48 eingeblasen, die einen Luftstrom in den unteren Strömungskanal 34 richten. Die Einblaslei­ tungen erteilen dem Schlammfluß eine erhöhte Geschwindig­ keit und führen dem Abwasser zusätzliche Luft zu.

Um dieses Problem der unzureichenden Nutzung von Sauerstoff auszuschalten, muß das Entweichen von Luftblasen aus dem Behälter 10, nachdem die Luftblasen das Ende der Umlenk­ platte 30 erreicht haben, verzögert werden, so daß der Sauerstoff besser von den Mikroorganismen aufgenommen wer­ den kann. Ferner ist es erwünscht, das Oberflächenverhält­ nis von Luft zu Wasser der relativ großen angesammelten Blasen zu vergrößern, indem sie in eine Mehrzahl kleinere Blasen aufgeteilt werden.

Dieses Problem der unzureichenden Sauerstoffnutzung wird im vorliegenden Fall durch ein gasdurchlässiges Sekundär- Umlenkorgan 50 gelöst, das an den Seiten des Behälters 10 befestigt ist. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 besteht aus einem gekrümmten Gaseinfangteil 52 und einem im wesentli­ chen horizontal verlaufenden Gasfreisetzungsteil 54 mit einer Vielzahl von willkürlich beabstandeten Gasfreiset­ zungsöffnungen 56. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 ist im Behälter 10 über dem Umlenkorgan 30 angeordnet unter Bil­ dung einer engen Kammer 58, die eine Höhe in der Größen­ ordnung von 0,3-0,6 in hat. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 ist ferner im Behälter 10 nahe dem Ende des Umlenkorgans 30 angeordnet, so daß der gewölbte Gaseinfangteil 52 die gro­ ßen Blasen 43 einfangen kann, wenn sie von unterhalb des Umlenkorgans 30 entweichen.

Die großen Luftblasen 43 strömen dann in den engen Raum 58, in dem ihre natürliche Tendenz, zur Oberfläche aufzustei­ gen, sie durch die kleineren Gasfreisetzungsöffnungen 56 drückt. Diese sind so ausgebildet und angeordnet, daß kleine Blasen 60 gebildet werden, die ungefähr so groß sind wie Blasen, die aus einer industriell üblichen Grobblasen- Umlenkvorrichtung austreten, also einen Durchmesser in der Größenordnung von 6,3-12,7 mm haben. Diese Bildung einer Vielzahl kleiner Blasen 60 aus den großen Blasen 54 in der Kammer 58 steigert den Sauerstoffübertragungs-Wirkungsgrad der Anlage erheblich, indem zusätzliche Luft/Flüssigkeits- Oberfläche geschaffen wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Gasfreiset­ zungsteil 54 im wesentlichen parallel zum Umlenkorgan 30 orientiert und verläuft in Längsrichtung über ca. 15-30% der Länge des Umlenkorgans 30 vom Gaseinfangteil weg. Die genaue Lage des Sekundär-Umlenkorgans 50 kann veränderlich sein, solange ihre Lufteinfangfunktion nicht beeinträchtigt und der Abwasserstrom im Strömungskanal 32 nicht behindert wird. Kleine Blasen 60 werden in den oberen Strömungskanal 32 auf einer unter einem Winkel verlaufenden Bahn freige­ setzt, während sie in den bewegten Abwasserstrom einge­ tragen werden.

Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform, wobei wenig­ stens ein zusätzliches gasdurchlässiges Gasfreisetzungs- Umlenkorgan 62 im oberen Strömungskanal des Behälters 10 angeordnet ist. Das Gasfreisetzungs-Umlenkorgan 62 ist ein im wesentlichen flaches Element aus unbiegsamem Werkstoff mit einer Mehrzahl von willkürlich beabstandeten Gasfrei­ setzungsöffnungen 56, deren Größe etwa derjenigen der Öff­ nungen im Sekundär-Umlenkorgan 50 entspricht. Das zusätz­ liche Gasfreisetzungs-Umlenkorgan 62 ist abstrom vom Sekundär-Umlenkorgan 50 über diesem so angeordnet, daß es die kleinen Luftblasen 60 auf ihrem Weg zur Flüssigkeits­ oberfläche im Behälter nochmals aufhält.

Auf diese Weise kann aus unter Wasser befindlichen Luft­ blasen im wesentlichen der ganze Sauerstoffgehalt durch schwebende Biomasse entnommen werden, bevor die Blasen aus dem Behälter 10 entweichen. Je nach der gewünschten rück­ zugewinnenden Sauerstoffmenge, der Länge des Behälters und der Energiemenge sowie der Energiekosten, die zur Erzeugung von Strömungsgeschwindigkeiten notwendig sind, können zu­ sätzliche Umlenkorgane in Abströmrichtung abgestuft und versetzt vorgesehen werden, so daß eine Mehrzahl von Bla­ senrückhaltezonen 64 gebildet ist. Weitere Gasfreisetzungs- Umlenkorgane 62 können vorgesehen werden, solange die Strö­ mungsgeschwindigkeit im oberen Strömungskanal 32 nicht merklich beeinträchtigt wird. Letztlich ist jedoch die Höchstzahl zusätzlicher Gasfreisetzungs-Umlenkorgane 62 durch das Gesetz des abnehmenden Vorteils bestimmt, da mehr Umlenkorgane der Strömungsgeschwindigkeit mehr Widerstand entgegensetzen, als aufgrund der dadurch rückgewonnenen minimalen zusätzlichen Sauerstoffmenge akzeptabel ist.

Eine alternative Ausführungsform 70 der Anlage ist in Fig. 4 gezeigt. Der Behälter 10 gleicht dem vorher beschriebe­ nen; er ist rechteckig und besteht aus Beton oder einem anderen geeigneten Werkstoff und kann ein bestimmtes Flüs­ sigkeitsvolumen aufnehmen. Das Innere des Behälters 10 ist in mehrere Strömungskanäle 74, 76, 78, 80 unterteilt durch geeignete gasundurchlässige Umlenkmittel 30, umfassend ein inneres und ein äußeres Umlenkorgan 71 bzw. 73. Die Strö­ mungskanäle 74, 76, 78 und 80 sind strömungsmäßig in Serie miteinander verbunden und leiten Flüssigkeit durch einen Strömungskanal und dann durch einen weiteren Strömungs­ kanal, ohne daß die Flüssigkeiten sich in den verschiedenen Strömungskanälen vermischen oder das Auftreten von blinden oder toten Stellen in diesen Kanälen möglich ist.

Der Behälter 10 weist eine geeignete Einlaufleitung 12 auf, die mit einer Rohabwasserversorgung 14 verbunden ist, und hat einen Anschluß zur Zuführung von Rücklaufschlamm 16, so daß Rohabwasser und Rücklaufschlamm beim Eintritt in den Behälter 10 miteinander vermischt werden und das Abwasser­ gemisch innerhalb des Behälters und durch die verschiedenen Strömungskanäle zirkuliert.

Die Umlenkmittel 30 sind im Behälter 10 unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel so angeordnet, daß das Behälterinnere in mehrere Strömungskanäle mit ungefähr gleichem Volumen unterteilt ist. Normalerweise hat jeder Kanal eine Tiefe von ca. 1,8-3,6 m. Die Umlenkmittel 30 sind entlang Ab­ schnitten des Behälters so angeordnet, daß die Abwasser­ brühe nur um die Enden in einem vorbestimmten orbitalen Kreislauf strömen kann, so daß jedes Abwassersegment sämt­ liche Strömungskanäle passiert.

Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, ist eine mechanische Belüftungsvorrichtung 20 entlang der Oberseite des Behälters 10 so angeordnet, daß sie das Ab­ wasser kontaktiert, das in dem obersten Strömungskanal 74 strömt. Die Belüftungsvorrichtung 20 besteht im wesentli­ chen aus umlaufenden Organen 22, die in geeigneter Weise in die angedeutete Richtung drehbar gelagert sind. Die Belüf­ tungsvorrichtung 20 belüftet die Abwasserbrühe, indem sie Tropfen an die Luft zieht und belüftet und außerdem Luft in die bewegte Abwasserbrühe einträgt. Eine zweite Funktion der Belüftungsvorrichtung 20 ist die Erzeugung einer Flüs­ sigkeits-Strömungsgeschwindigkeit, die ausreicht, um Sink­ stoffe in Suspension zu halten.

Wenn die Abwasserbrühe das Ende des Strömungskanals 74 erreicht, trifft sie auf die gekrümmte Endwand 31 des Be­ hälters 10 und wird nach unten in den Strömungskanal 76 gedrückt. Eine zusätzliche Unterwasser-Belüftungsvorrich­ tung 44, die eine Einblasvorrichtung 48a umfaßt, bläst Luft und/oder Rücklaufschlamm in den Strömungskanal 76 und sorgt für zusätzliche Luft und weitere Strömungsenergie. Ein Ab­ sperrorgan V regelt die Menge der Luft und/oder des Luft- Rücklaufschlamm-Gemischs, das durch die Einblasvorrichtun­ gen 48a und 48b eingeblasen wird.

Die Abwasserbrühe strömt weiter entlang dem Strömungskanal 76 in Pfeilrichtung und trifft auf die gekrümmte Endwand 82 des äußeren Umlenkorgans 71, so daß sie abwärts und in den Strömungskanal 78 strömt. Es ist zu beachten, daß die Mehr­ zahl Einblasleitungen 48a als Anordnung entlang dem Eingang des Strömungskanals 76 vorgesehen sein kann, um für ausrei­ chende Luft und Strömungsenergie zu sorgen, so daß sowohl der biologische Zersetzungsprozeß unterhalten wird als auch Sinkstoffe in Suspension gehalten werden, während die Flüs­ sigkeit durch die Kanäle 76 und 78 strömt.

Wenn die Abwasserbrühe das Ende des Strömungskanals 78 erreicht, trifft sie wiederum auf die gekrümmte Endwand 31 des Behälters 10 und wird nach unten in den Strömungskanal 80 umgeleitet. Eine weitere Anordnung von Einblasleitungen 48b ist entlang dem Einlauf des Strömungskanals 80 vorge­ sehen, so daß der zirkulierenden Abwasserbrühe zusätzliche Luft und Energie zuführbar sind. Dieses Umlaufsystem wird ausreichend lang unterhalten, um wenigstens einen erhebli­ chen Teil des ursprünglich zugeführten Rohabwassers aufzu­ bereiten; dann wird die Auslaßvorrichtung 36 betätigt, so daß eine geregelte Menge des aufbereiteten Ausflusses in der bereits erläuterten Weise abgezogen wird.

Um die Verweilzeit von Luftblasen im Behälter 10 der Ein­ richtung 70 zu steigern und eine maximale Nutzung des ver­ fügbaren Sauerstoffs zu ermöglichen, ist ein gasdurchläs­ siges Sekundär-Umlenkorgan 50 vorgesehen, das die Luftbla­ sen in einem breiten Band in eine im wesentlichen horizon­ tale Strömung freisetzt. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 besteht aus unbiegsamem Werkstoff mit einem im wesentlichen horizontal abgeflachten Gasfreisetzungsteil 54 und einem gekrümmten Gaseinfangteil 52, so daß das Sekundär-Umlenk­ organ 50 im Querschnitt J-förmig erscheint. Der Gasfrei­ setzungsteil 54 weist eine Mehrzahl willkürlich beabstan­ dete Gasfreisetzungsöffnungen 56 auf, die jeweils einen Durchmesser in der Größenordnung von 6,3-12,7 mm haben.

Bei der Einrichtung 70 ist das Sekundär-Umlenkorgan 50 so orientiert, daß seine Längsachse im wesentlichen parallel mit dem obersten Rand der Umlenkmittel 30 verläuft; aller­ dings ist die genaue Lage des Sekundär-Umlenkorgans 50 ver­ änderlich, solange angesammelte Blasen 43 in wirksamer Weise eingefangen werden und die Strömung der Abwasserbrühe im Kanal 74 nicht merklich beeinträchtigt wird. Die Lage des Sekundär-Umlenkorgans 50 über dem obersten Rand der Umlenkmittel 30 ist derart, daß eine enge Kammer 58 gebil­ det ist, deren Höhe 0,3-0,6 m beträgt. Das Sekundär-Umlenk­ organ 50 ist ferner seitlich so positioniert, daß der gekrümmte Einfangteil 52 so orientiert ist, daß er große Luftblasen 43, die unter den Umlenkmitteln 30 eingeschlos­ sen sind, abfängt, wenn sie zur Oberfläche steigen. Die großen Luftblasen 43 werden aufgeteilt und treten als brei­ tes Band in einen Bereich des Behälters 10 aus, der einen im wesentlichen horizontalen Strömungsverlauf hat. Bei der Einrichtung 70 gleicht die Funktionsweise des Sekundär- Umlenkorgans 50 im wesentlichen derjenigen der vorher erläuterten bevorzugten Ausführungsform.

Somit wird ein Vertikalschleifen-Reaktorbehälter für die Aufbereitung von Abwasser angegeben, umfassend einen Behäl­ ter mit einer Zwischenkammer, die einen bestimmten Flüssig­ keitsspiegel hat, ein gasundurchlässiges Umlenkorgan in der Innenkammer unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel, so daß mehrere längs verlaufende Strömungskanäle gebildet sind, Mittel zur Zuführung von Abwasser in den Innenraum, Belüf­ tungsvorrichtungen, die in wenigstens einem der Strömungs­ kanäle angeordnet sind und Luft und strömungsinduzierende Energie in das Abwasser einführen, so daß das Luft-Ab­ wasser-Gemisch durch die Mehrzahl Strömungskanäle zirku­ liert, und wenigstens ein gasdurchlässiges, gasfreisetzen­ des Sekundär-Umlenkorgan, das so ausgebildet und angeordnet ist, daß es das Entweichen von Luftblasen aus der Abwasser­ brühe verzögert, bis im wesentlichen der gesamte verfügbare Sauerstoff von der das Abwasser abbauenden Biomasse aufge­ nommen werden kann.

Claims (16)

1. Abwasseraufbereitungsanlage mit

• - einem langgestreckten Behälter (10) mit Endwänden (31) mit einem Abwassereinlaufende und einem Abwas­ serauslaßende, mit Seitenwänden und einem Innenraum, der ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann;
• - einem horizontal angeordneten gasundurchlässigen und unter dem Flüssigkeitsspiegel positionierten ersten Umlenkorgan (30), das sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie der Behälter (10) erstreckt, jedoch von dessen Endwänden (31) beabstandet ist unter Bil­ dung von Strömungskanälen zwischen dem Umlenkorgan (30) und den Endwänden (31),
• - wobei der Behälter (10) und das erste Umlenkorgan (30) mehrere in Serie miteinander verbundene Kanäle (32, 34) bilden, die einen langen endlosen Strömungs­ kreislauf um das Umlenkorgan (30) herum zum vollstän­ digen Vermischen von Abwasserstoffen im Behälter (10) bilden;
• - einer Einrichtung (12, 14, 16) zur Zuführung von Roh­ abwasser und Rücklaufschlamm in den Innenraum;
• - einer Belüftungsvorrichtung (44, 45, 46, 48), die im untenliegenden Kanal (34) angeordnet ist und Luft so­ wie strömungsinduzierende Energie in die Abwasser­ stoffe im Innenraum einleitet; und
• - einer Einrichtung (36) zum Abziehen von aufbereitetem Abwasser aus dem Innenraum;
  gekennzeichnet durch
• - wenigstens ein horizontal angeordnetes, gasdurchläs­ siges Sekundär-Umlenkorgan (50) mit einer Vielzahl willkürlich beabstandeter Gasfreisetzungsöffnungen (56), das sich im wesentlichen in die gleiche Rich­ tung wie die Seitenwände des Behälters (10) erstreckt und Luftblasen (43), die vom ersten Umlenkorgan (30) her aufsteigen, einfängt und ihr Entweichen zur Ober­ fläche der Flüssigkeit im Behälter verzögert.

2. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenk­ organ (50) einen Gasfreisetzungsteil (54) und einen Gaseinfangteil (52) aufweist.

3. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinfangteil (52) des Sekun­ där-Umlenkorgans (50) gekrümmt ist, so daß das Sekun­ där-Umlenkorgan J-Querschnitt hat.

4. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des horizontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) im wesentlichen parallel zum ersten horizontalen Umlenkorgan (30) orientiert ist.

5. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinfangteil (52) des hori­ zontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) an das Abwasser­ einlaufende des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) angrenzt.

6. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinfangteil (52) des hori­ zontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) so ausgebildet und angeordnet ist, daß er um das Abwassereinlaufende des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) herum und unter diesem verläuft.

7. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenk­ organ (50) in dem Behälter (10) in relativ geringem Abstand über dem ersten Umlenkorgan (30) angeordnet ist.

8. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenk­ organ (50) in dem Behälter ca. 0,3 bis 0,6 m über dem ersten horizontalen Umlenkorgan (30) angeordnet ist.

9. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenk­ organ (50) geringere Länge als das erste horizontale Umlenkorgan (30) hat.

10. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des horizontalen Sekun­ där-Umlenkorgans (50) 15 bis 30% der Länge des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) beträgt.

11. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenk­ organ (50) aus einem polymeren Material besteht.

12. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich beabstandeten Öff­ nungen (56) einen Durchmesser im Bereich von 6,3 bis 12,7 mm haben.

13. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch wenigstens ein zusätzliches gasdurch­ lässiges, gasfreisetzendes Umlenkorgan (62), das stromabwärts vom horizontalen Sekundär-Umlenkorgan (50) über diesem angeordnet ist.

14. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche gasfreisetzende Umlenkorgan (62) mehrere willkürlich beabstandete Öff­ nungen aufweist.

15. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen einen Durchmesser im Bereich von 6,3 bis 12,7 mm haben.

16. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche gasfreisetzende Umlenkorgan (62) so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Entweichen von Luftblasen aus dem Behälter (10) weiter verzögert wird, bis im wesentlichen der gesamte verfügbare Sauerstoff durch im Behälter be­ findliche Mikroorganismen absorbiert ist.