DE3816285C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Festbettkörper für die bio­ logische Abwasserreinigung mit einem für einen Wasser­ durchtritt durchbrochenen Aufnahmebehälter für einen Tauch- oder Tropfkörper.

Es sind Tauchkörper bekannt, die in einem allseitig durch­ lässigen Behälter einliegen, welcher mit irgendeinem grob­ körnigen Material gefüllt ist. In den letzten Jahren haben sich jedoch Tauchkörper durchgesetzt, die aus zahlreichen, im Abstand von etwa 2 bis 5 cm nebeneinander angeordneten Platten bestehen. Die Platten sind dabei untereinander verbunden und liegen zum Teil nicht mehr in einem getrennten Aufnahmebehälter ein.

Soweit nachstehend von einem Tauch- oder Tropfkörper ge­ sprochen wird, so werden hierunter die Teile verstanden, die den wirksamen Festbettkörper einer biologischen Ab­ wasserreinigungsanlage beschreiben.

Bei Tauchkörpern der eingangs genannten Art wird das Ab­ wasser durch die Räume zwischen den Platten hindurchge­ leitet, und es bildet sich nach einiger Zeit auf der Ober­ fläche dieser Platten eine schleimige Schicht, der soge­ nannte biologische Rasen, ein Nährboden für aerobe Bakterien. Dabei werden die im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe adsorbiert und dann von den Bakterien durch biologische Oxidation abgebaut und mineralisiert. Entscheidend für die Funktionstüchtigkeit eines derartigen Tauchkörpers ist eine ausreichende Sauerstoffzufuhr unter ständiger Entfernung der entstehenden Schlammteilchen. Neben beweg­ lichen Tauchkörpern, die durch ständiges Eintauchen und Herausnehmen aus einem von Abwasser durchflossenen Becken charakterisiert sind, haben sich insbesondere freistehende Tauchkörper durchgesetzt, die von unten mittels Luft durch­ strömt werden. Dabei wird der im Inneren des Körpers ge­ bildete Schlamm ausgespült. Dieser wird anschließend in einem Nachklärbecken ausgeschieden und beispielsweise in den Zufluß zu einem Vorklärbecken geleitet.

Das Prinzip ist dabei ähnlich wie beim Belebtschlammver­ verfahren oder beim Tropfkörperverfahren.

Auch Tropfkörper dienen der biologischen Reinigung von Abwässern, die zum Teil mechanisch vorgereinigt sind.

Während der Tauchkörper in einem mit Wasser gefüllten Becken einliegt, wird der Tropfkörper von oben mit dem zu reinigenden Abwasser besprüht, und das Abwasser bezie­ hungsweise die Tropfen fließen dann durch den Tropfkörper hindurch. Der entscheidende Unterschied zwischen Tauch­ körpern und Tropfkörpern besteht also darin, daß bei einem Tropfkörper die Belüftung nicht durch die zwischen den Platten von unten eingedüste Luft erreicht wird, sondern daß das mittels eines Sprengers auf die Oberfläche des Tropf­ körpers versprühte Wasser auf seinem Weg Luftsauerstoff aufnimmt und diesen dem biologischen Rasen zugibt. Aus dieser verstärkten Sauerstoffzufuhr ergibt sich ein großer Abbaueffekt für derartige Tropfkörper.

Im Sinne einer Optimierung der Abwasserreinigung wird eine möglichst hohe "Reaktionsoberfläche" angestrebt, weshalb sich in der Praxis als Profilteile gestaltete Platten durchgesetzt haben. Dabei sind die Profilteile zum Beispiel wellblechartig gestaltet und bilden, wenn sie gegeneinander festgelegt sind, Kanäle aus. Die Ver­ bindung der Profilteile, die schon aus Kostengründen in der Regel aus Kunststoff bestehen, erfolgt dabei durch Verkleben mit einem lösungsmittelhaltigen Kleber. Abgesehen von den dabei freiwerdenden umweltschädlichen Gasen haben die bekannten Tauch- und Tropfkörper auch den Nachteil, daß durch die Verklebung ein erheblicher Teil der Oberfläche der Profilteile als Anlagefläche für den biologischen Rasen verlorengeht.

Aus der US-PS 44 22 930 ist ein Festbettkörper für die biologische Abwasserreinigung bekannt, der aus einer Rahmenkonstruktion besteht, wobei zwischen den Rahmenteilen ober- und unterseitig Schienen im Abstand zueinander angeordnet sind, um die herum strangförmige Filterelemente geführt sind. Diese, gummibandähnlichen Filterstreifen sind relativ schwer zu montieren und können vor allen Dingen in ihrer Zuordnung nicht verändert werden. Darüber hinaus ermöglichen diese Filterelemente keine hohen "Reaktionsoberflächen", wie sie in der Abwassertechnik gefordert werden.

Ein aus der Praxis bekannter Festbettkörper ist so aufge­ baut, daß er aus röhrenartigen, seitlich durchbrochenen Einzelelementen besteht, sogenannten Netzrohren, die eine gleiche Länge und in der Regel auch einen gleichen Durch­ messer aufweisen. Mittels Verklebung oder Verschweißung werden die einzelnen Netzrohre an den Kopfenden dauerhaft miteinander verbunden, so daß Blöcke entstehen, die letzt­ endlich das Festbett ausbilden.

Bei einem derartigen Festbettkörper aus Netzrohren wird zwar eine hohe Reaktionsoberfläche geschaffen, und dieser Festbettkörper hat sich in der Praxis auch durchgesetzt, dennoch besteht der Wunsch, ihn in folgender Hinsicht zu optimieren: Zum einen ist die Herstellung des bekann­ ten Festbettkörpers mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden, weil die einzelnen Netzrohre - wie beschrie­ ben - zunächst untereinander verbunden werden müssen. Daraus resultiert gleichzeitig, daß an den Verbindungs­ stellen keine "aktive Reaktionsoberfläche" zur Verfügung steht. Schließlich ist die durch einen derartigen Festbett­ körper gebildete Reaktionsoberfläche definiert und kann nicht variiert werden. Sollen aber zum Beispiel Abwässer unterschiedlicher Verunreinigungsstufen nacheinander ge­ reinigt werden, so kann sich ergeben, daß die zur Verfü­ gung stehende Reaktionsoberfläche entweder zu groß oder zu klein ist. Gegebenenfalls muß ein Festbettkörper gegen einen anderen ausgetauscht werden.

Ein ähnlicher Stand der Technik, wie vorstehend beschrieben, ergibt sich auch aus der US-PS 31 13 102, bei dem sinusförmig gestaltete Netze untereinander fest verbunden und zu vorgefertigten Bauteilen konfektioniert werden, die dann zu größeren Baueinheiten zusammengestellt werden. Insoweit weist dieser Filterkörper ähnliche Nachteile auf wie vorstehend beschrieben.

Hier setzt die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ein, nämlich einen Festbettkörper für die biologische Abwasserreinigung anzubieten, der einerseits eine hohe Reaktionsoberfläche zur Bildung des biologischen Rasens zur Verfügung stellt, der selbst aber andererseits möglichst variabel gestaltet sein soll. Darüber hinaus soll der Festbettkörper möglichst einfach aufgebaut sein und keine oder zumindest geringere Vorarbeiten als im Stand der Technik notwendig machen. Schließlich ist angestrebt, den Festbettkörper sowohl als Tauch- wie Tropfkörper ver­ wendbar zu machen.

Die Erfindung steht unter der Erkenntnis, daß ein derartiger Festbettkörper auf relativ einfachem Wege dadurch reali­ siert werden kann, daß der eigentliche Tauch- oder Tropf­ körper "gardinenartig" konfektioniert und in einem ent­ sprechenden Aufnahmebehälter angeordnet wird. "Gardinen­ artig" heißt dabei, daß der Körper, zum Beispiel bei ver­ tikaler Ausrichtung, in der Aufsicht eine sinus- beziehungs­ weise wellenartige Form aufweist. Dabei ist der Begriff "sinusförmig" nicht auf eine ideale Sinuskurve beschränkt, sondern soll jegliche wellenartige Formgebung einschließen, so zum Beispiel auch eine sägezahnartige, dreieckförmige oder ganz allgemein stufenförmige Konfektionierung.

Um einerseits die genannte gardinenartige Anordnung des Tauch- oder Tropfkörpers zu realisieren und gleichzeitig die durch den Körper zur Verfügung gestellte Oberfläche variabel zu gestalten, schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform einen Festbettkörper mit einem für einen Wasserdurchtritt durchbrochenen Aufnahme­ behälter für den Tauch- oder Tropfkörper vor, bei dem der Aufnahmebehälter zumindest in seinem oberen freien Randbereich mit einer oder mehreren Schienen ausgebildet ist, die sich quer und gegebenenfalls im Abstand zuein­ ander über die freie Öffnungsweite des Aufnahmebehälters erstrecken und an der oder denen netzartige Tauch- oder Tropfkörper verschiebbar in sinusförmiger Konfektionierung angelenkt sind.

Die einzelnen netzartigen Tauch- oder Tropfkörper (soweit nachstehend ausschließlich von Tauchkörpern gesprochen wird, umfaßt dieser Begriff stets auch Tropfkörper) sind damit wie Gardinen an einer Gardinenstange verschiebbar angeordnet und der von dort bekannte Effekt, den Faltenabstand der Gardine durch Auseinanderziehen oder Zusammendrücken der Gardine einstellbar zu machen, wird damit auch erfindungsgemäß ausgenutzt.

Je nachdem, ob eine größere oder kleinere Reaktionsober­ fläche gewünscht wird, kann der Faltenabstand des netz­ förmigen Tauchkörpers durch entsprechende Verschiebung entlang der Schiene eingestellt werden.

Während es grundsätzlich genügt, den gardinenartig gestal­ teten Tauchkörper an einer oberen Schiene aufzuhängen, so ist doch eine Ausführungsform bevorzugt, bei der im Abstand zur oberen Schiene am unteren freien Randbereich des Aufnahmebehälters eine weitere Schiene angeordnet ist, an der der Tauchkörper ebenfalls angelenkt ist, so daß er oben und unten geführt wird.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, den einzelnen netz­ förmigen Tauchkörper nicht nur vertikal auszurichten, sondern auch schräg verlaufend, da er quasi oben und unten gespannt und geführt wird. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein entsprechender Festbettkörper auch als Tropfkörper ohne weiteres verwendbar ist, weil die von oben aufgesprühten Tropfen, sofern sie beispiels­ weise senkrecht herunterfallen, nicht mehr anhand der zwischen den Falten ausgebildeten Kanäle ohne Berührungs­ kontakt hindurchfallen können, sondern auf jeden Fall auf das Netz des Tropfkörpers fallen. Dies gilt insbeson­ dere dann, wenn eine Vielzahl von derartigen Tauch- oder Tropfkörperelementen im Abstand zueinander angeordnet sind. Fällt nämlich ein einzelner Tropfen noch durch eine Unterbrechung im ersten Netz, so ist die Wahrscheinlichkeit relativ groß, daß er auf einen Steg des darunter angeord­ neten weiteren Netzes fällt und die Wahrscheinlichkeit eines Festkörperkontaktes wird um so größer, je mehr Netze übereinander beziehungsweise untereinander angeordnet sind.

In der Regel werden als Material für den Tauchkörper die gleichen Materialien eingesetzt wie für die eingangs be­ schriebenen Netzrohre, also in erster Linie Kunststoff­ materialien. Dabei bieten sich vor allem Thermoplaste wie Polyvinylchlorid, Polystyrol, UV-stabilisiertes Poly­ propylen etc. an.

Soweit die mechanische Festigkeit derartig hergestellter Elemente aufgrund einer besonderen Anordnung im Aufnahme­ behälter nicht ausreichen sollte, kann nach einer vorteil­ haften Ausführungsform der Erfindung auch ein zum Beispiel durch eine Drahteinlage armiertes Kunststoffnetz verwendet werden. Zu diesem Zweck wird beispielhaft ein Drahtnetz kunststoffummantelt.

Anstelle einer netzartigen Konfektionierung können natürlich auch lochblechartige, deformierbare Platten oder dergleichen Verwendung finden.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die einzelnen Tauchkörper­ elemente entlang der Schienen in bestimmten Positionen arretierbar angeordnet sind. Dies kann ohne weiteres mit­ tels einfacher Klemmen an den Anlenkpunkten der Tauchkör­ perelemente an den Schienen erfolgen.

Um zum Beispiel die Reaktionsoberfläche des erfindungs­ gemäßen Festbettkörpers zu verdoppeln, kann zum Beispiel nach Verschieben der auf einer Schiene angeordneten ersten "Gardine" eine zweite "Gardine" auf dieselbe Schiene aufge­ setzt werden, wodurch sich der Abstand der einzelnen Falten entsprechend verringert.

Eine weitere Möglichkeit der Vergrößerung oder Verringerung der zur Verfügung gestellten Reaktionsoberfläche ergibt sich dann, wenn die Schienen selbst in ihrem Abstand zuein­ ander einstellbar sind.

Vorzugsweise werden die einzelnen Tauchkörperelemente so angeordnet, daß ihre Falten parallel zueinander ver­ laufen, das heißt, daß eine Falte eines Elementes in eine andere Falte eines benachbarten Elementes hineinragt, jedoch im Abstand zu diesem angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Konfektionierung ist sicherge­ stellt, daß die gesamte Oberfläche der einzelnen Tauch­ körperelemente als Reaktionsfläche zur Verfügung steht, weil Verbindungsstellen der einzelnen Elemente unterein­ ander entfallen.

Die einzelnen Elemente können so angeordnet werden, daß sich eine sinusförmige Geometrie in der Aufsicht von oben ergibt, die Elemente können aber auch so angeordnet werden, daß sich die sinusförmige Anordnung aus einer Seitenansicht darstellt. Letztgenannte Ausführungsform ist insbesondere wieder bei der Verwendung des Festbettkörpers als Tropf­ körper vorteilhaft, weil dann entlang des Tropfenweges von oben nach unten der Tropfen auf jeden Fall stets ein oder mehrere Netze passieren muß und dabei mit großer Wahr­ scheinlichkeit auf mindestens einen Festkörpersteg trifft.

Die Geometrie des Aufnahmebehälters kann beliebig sein. Um jedoch möglichst das gesamte Volumen vorteilhaft auszu­ nutzen, wird ein Aufnahmebehälter bevorzugt, der einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzt.

Vor allem zur Verwendung als Tauchkörper ist es vorteil­ haft, wenn die vertikalen Wände oder Stützen des Aufnahme­ behälters nach unten verlängert sind, so daß der Aufnahme­ behälter nach Einsetzen in einer Regenerationswanne im Abstand zu deren Boden steht. Hierdurch wird es ermöglicht, unterhalb des Aufnahmebehälters Luftzuführeinrichtungen anzuordnen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. In der einzigen Figur ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fest­ bettkörpers dargestellt.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Aufnahmebehälter gekenn­ zeichnet, der als Rahmenkonstruktion ausgebildet ist, bestehend aus einem oberen, rechteckförmigen Rahmenteil 12 und einem im Abstand dazu angeordneten baugleichen unteren Rahmenteil 14. Die Rahmenteile 12, 14 werden durch vier vertikale Stützen 16, 18, 20, 22 eckseitig miteinander verbunden, die den unteren Rahmenteil 14 nach unten über­ ragen.

Anstelle der dargestellten Rahmenkonstruktion könnte der Aufnahmebehälter ohne weiteres auch zum Beispiel mit vier Wänden und einem Boden ausgebildet sein, wobei jedoch zumindest der Boden dann so gestaltet ist, daß er von unten mit einem Behandlungsgas durchströmt werden kann.

Auch unterhalb des Rahmenteils 14 des dargestellten Auf­ nahmebehälters 10 wird in der Praxis später mindestens ein (nicht dargestellter) Gasspülstein angeordnet sein, durch den Luft nach oben in das mit Wasser gefüllte Behand­ lungsgefäß abgegeben wird, in dem der Aufnahmebehälter 10 vollständig einliegt. Aus vorstehendem ergibt sich bereits, daß die dargestellte Anordnung zur Verwendung als Tauchkörper gedacht ist. Folglich befindet sich der gesamte Aufnahmebehälter 10 später unterhalb der Wasser­ oberfläche.

Zwischen den schmalen Schenkeln 12 a, b des Rahmenteils 12 erstrecken sich im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Schienen 24, 26, 28, parallel zu den längeren Schen­ keln 12 c, 12 d des Rahmenteils 12 und parallel sowie im Abstand zueinander. Die Schienen 24, 26, 28 sind hier an den schmalen Schenkeln 12 a, b ortsfest angelenkt.

Die Schienen 24, 26, 28 sind unterseitig T-förmig in Längs­ richtung geschlitzt, wobei der horizontale T-Schenkel innenseitig verläuft und der vertikale T-Schenkel nach unten aus den Schienen 24, 26, 28 jeweils frei herausläuft.

In dem durch den horizontalen T-Schlitz ausgebildeten Hohlraum verlaufen - ähnlich wie bei Gardinenstangen - jeweils eine Vielzahl von Rollen, die mit einem Haken verbunden sind, der mit seinem freien Ende unten aus dem vertikalen T-Schlitz hervorragt.

Das freie hakenförmige Ende der einzelnen Rollen dient - wiederum ähnlich wie bei Gardinen - zur Aufnahme korres­ pondierender Tauchkörperelemente 30.

Jedes der drei dargestellten Tauchkörperelemente besteht aus einem flächigen Kunststoffnetz, das im Abstand zuein­ ander in die Haken der (nicht dargestellten) Rollen einge­ hängt wird, wobei die Verbindungsstellen des Netzes mit den Haken einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als der dazwischen verlaufende Abschnitt des Tauchkörper­ elementes 30, so daß dieses - ähnlich wie eine Gardine - zwischen den einzelnen Verbindungsstellen an den Schie­ nen 24, 26, 28 faltenartig (sinusförmig) angeordnet ist.

Die Zuordnung der einzelnen Tauchkörperelemente 30 ist so gewählt, daß diese parallel zueinander verlaufen, das heißt, eine Ausbuchtung (Falte) eines Tauchkörperelemen­ tes 30 in einer Ausbuchtung (Falte) des benachbarten Tauch­ körperelementes 30 verläuft.

Es ist offensichtlich, daß durch Verschiebung der einzelnen Netze entlang der korrespondierenden Schiene der Falten­ abstand variiert werden kann und damit die zur Verfügung gestellte Reaktionsoberfläche. Durch einfaches Aufziehen eines weiteren Tauchkörperelementes auf ein und dieselbe Schiene kann so die Reaktionsoberfläche für das zu behan­ delnde Abwasser nahezu beliebig variiert werden.

Ebenso kann die durch die Tauchkörperelemente 30 zur Ver­ fügung gestellte Reaktionsoberfläche dadurch vergrößert oder verkleinert werden, daß mehr oder weniger als die dargestellten drei Schienen 24, 26, 28 vorgesehen werden, und vorzugsweise sind die Schienen 24, 26, 28 dann auch entlang der schmalen Schenkel 12 a, b parallel zueinander verschiebbar, so daß der Abstand zwischen den einzelnen gardinenartigen Tauchkörperelementen beliebig eingestellt werden kann.

Claims (8)

1. Festbettkörper für biologische Abwasserreinigung mit einem, für einen Wasserdurchtritt durchbrochenen Auf­ nahmebehälter (10) für einen Tauch- oder Tropfkörper (30), der zumindest in seinem oberen freien Randbereich mit einer oder mehreren Schienen (24, 26, 28) ausgebildet ist, die sich quer und gegebenenfalls im Abstand zueinander über die freie Öffnungsweite des Aufnahmebehälters (10) erstrecken, und an der oder denen netzartige Tauch- oder Tropfkörper (30) verschiebbar in sinusförmiger Konfektionierung angelenkt sind.

2. Festbettkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren freien Randbereich des Aufnahmebehälters (10) eine der Zahl der Schienen (24, 26, 28) im oberen freien Randbereich entsprechende Zahl von Schienen sich quer und gegebenenfalls im Abstand zueinander über die freie Öffnungsweite des Aufnahmebehälters (10) erstrecken und der oder die Tauch- oder Tropfkörper (30) über ent­ sprechende Verbindungselemente an den unteren Schienen ebenfalls angelenkt sind, zur Führung der Tauch- oder Tropfkörper (30) zwischen den oberen (24, 26, 28) und unteren Schienen.

3. Festbettkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauch- oder Tropfkörper entlang der Schienen in bestimmten Positionen arretierbar angeordnet sind.

4. Festbettkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am oberen beziehungsweise unteren freien Rand­ bereich des Aufnahmebehälters (10) angeordneten Schie­ nen (24, 26, 28) jeweils parallel im Abstand zueinander verlaufen und die Tauch- oder Tropfkörper (30) so zwischen sich aufspannen, daß diese, in Längsrichtung betrachtet, weitestgehend parallel zueinander verlaufen.

5. Festbettkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen in ihrem Abstand zueinander einstellbar sind.

6. Festbettkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauch- oder Tropfkörper (30) aus einem netzartigen Kunststoffmaterial bestehen.

7. Festbettkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauch- oder Tropfkörper (30) nach Deformierung zu einer vorgebbaren Konfektionierung in ihrer Zuord­ nung formstabil sind.

8. Festbettkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauch- oder Tropfkörper (30) aus einem metall­ drahtarmierten Kunststoffnetz bestehen.