DE3876998T2

DE3876998T2 - Abwasserreinigungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3876998T2
Application number: DE8888904987T
Authority: DE
Inventors: Frederick Cooper; Jeremy Freeman; John Lidgitt
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2008-06-03
Also published as: GB8927410D0; US5006232A; JPH02503763A; GB2227014A; JP2637809B2; EP0383765A1; DE3876998D1; ATE83722T1; GB8713211D0; WO1988009740A1; GB2227014B; EP0383765B1

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Abwasser und insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Behandlung von Abwasser zur Verwendung auf einer fahrbaren Plattform, wie beispielsweise einem Schiff.
Die Abwasserbeseitigung von Schiffen längsseits oder in Küstengewässern ist ein wichtiges aktuelles Problem. Einige Häfen haben Abwassersammelanlagen diese stehen allerdings nicht ständig zur Verfügung. Deshalb ist eine Abwassersammel- und Behandlungsanlage da erforderlich, wo Hafeneinrichtungen nicht zur Verfügung stehen. Eine derartige Anlage sollte hocheffizient sein, so daß eine kleine Anlage es einem Schiff erlaubt, einen langen Zeitraum auf See zu sein. Gegenwärtig finden drei Typen von Abwasserbehandlungsanlagen allgemein Verwendung. Es sind dies:
a) Sammeln, Aufbewahren und Transport (CHT), entweder mit Hilfe von Schwerkraft- oder Vakuumsammelsystemen.
b) Behandlungsanlage zur Feststofftrennung (SSTPS).
c) Biologische Abwasserbehandlungsanlagen (BSTPS).

Biologische Abwasserbehandlungsanlagen

Theoretisch sollte dieser Anlagentyp es ermöglichen, daß Schiffe eine längere Zeit in Betrieb sind, ohne daß Aufnahmeanlagen auf dem Festland erforderlich sind. Moderne BSTPS-Anlagen verwenden das "Belebtschlammverfahren", bei dem Luft durch das Abwasser geblasen wird. Eine Weiterentwicklung des Belebtschlammverfahrens ist als erweitertes Belüftungssystem bekannt und in dem Artikel "Sewage Disposal" von B. Storch in Shipping World and Shipbuilder, S. 1074, September 1972, beschrieben. Hier wird Abwasser direkt in einen Belüftungstank gelassen, in dem Belebtschlamm erzeugt wird. Der Tank enthält ungefähr den Toilettenwasserablauf und die Kombüsenabfälle eines Tages und verwendet die Luftversorgung des Schiffes. Die Flüssigkeit aus der Belüftung fließt in einen Absetztank zum Trennen des biologisch behandelten Wassers vom Belebtschlamm. Das biologisch behandelte Wasser wird entfernt und der verbleibende Schlamm wird zur weiteren Belüftung in den Belüftungstank zurückgeführt. Das biologisch behandelte Wasser wird in einem Sammler gesammelt, dem in diesem Stadium normalerweisse Abfall oder Brauchwasser (Brauchwasser, beispielsweise Dusch- und Waschwasser, wird nicht als Abwasser eingestuft) zugeführt wird. Der Austrag über Bord kann sterilisiert sein, beispielsweise durch den Zusatz von Chlortabletten in das Sammelbecken.
In der Praxis war der Betrieb der BSPTS-Systeme häufig aus den folgenden Gründen nicht zufriedenstellend:
a) Das Verfahren hängt von der effektiven Reduktion des Abfalls durch Bakterien im Hauptbelüftungstank ab. Dieser Prozess ist sehr empfindlich gegen:
(1) Veränderungen im Salzgehalt des Spülwassers.
(2) Hohe hydraulische Belastungen wegen defekter Toilettenspülungsventile oder ständig durch die Verbindungsventile strömender Reinigungssprays.
(3) Schwankungen in der Auslastung wegen des sich änderernden Schiffsbetriebs. Niedrige Auslastungen sind besonders schädlich, weil die für ein aerobes Digerieren des Abwassers erforderliche Bakterienpopulation nicht aufrechterhalten werden kann.
(4) Eine übermäßige Verwendung von Wasch- und Reinigungsmitteln, wodurch die Bakterienpopulation zerstört wird.
b) Da ständige Strömungsprozesse ablaufen, gibt es keine Kontrolle über die Verweilzeit in jedem Tank. Dies kann eine unvollständige Behandlung des Abwassers und ein Verschleppen der Feststoffe zur Folge haben.
Die Schiffsbewegungen beeinträchtigen den Absetzprozess.

Behandlungsanlagen zur Feststofftrennung

Dieser Anlagentyp weist den Vorteil auf, daß er auf Anforderung zur Verfügung steht und außer Betrieb gesetzt werden kann, wenn das Schiff sich nicht in kontrollierten Gewässern befindet. Diese Anlagen waren jedoch aus den folgenden Gründen nicht ganz zufriedenstellend im Betrieb:
a) Der Grad der biologischen Aktivität des Austrags entspricht nicht den Normen, wie sie durch internationale Verordnungen festgelegt werden sollen.
b) Es hat sich herausgestellt, daß die Filter die meisten Schwierigkeiten machen. Sie sind häufig verstopft und verlangen umfangreiche und unangenehme Wartungsarbeiten.
c) Die Anlagen habe eine relativ kurze Dauerbetriebszeit von nur 5 bis 7 Tagen.
d) Diese Anlagen verbrauchen eine große Menge Desinfektionsmittel (15 Pfund/Tag).

Sammel-, Aufbewahrungs- und Transportsysteme

Der größere Teil dieser bei der Royal Navy verwendeten Systeme sind vom Typ Schwerkraftsammler und werden in kleinere Schiffe eingebaut. Die Schwerkraftsammler erfordern keine großen Anlagen, weil der Spülwasserverbrauch auf ein Minimum gebracht ist.
Das Hauptproblem bei den CHT-Systemen ist ihre beschränkte Dauerbetriebszeit von 5 bis 7 Tagen. Das macht wiederum teure Abwasseraufnahmeanlagen in den Flottenstützpunkten erforderlich und kann zu Problemen führen, wenn Schiffe saubere Gewässer befahren oder in diesen operieren.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Abwasserbehandlungsanlage vorzusehen, die auf einer fahrbaren Plattform betrieben und einen längeren Zeitraum als die gegenwärtig verfügbaren Anlagen verwendet werden kann.
Gemäß der Erfindung enthält ein aerobes Abwassersystem einen Abwassersammeltank, einen Absetztank, einen Belüftungstank und eine Belüftungseinrichtung zum Belüften des Abwassers, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung zum regelbaren Transport von Chargen von Abwasser vom Sammeltrank zum Absetztank, eine Einrichtung zum Transport von Abschlamm vom Absetztank zu einem Abschlammtank, eine Einrichtung zum regelbaren Transport von Chargen von Flüssigabfall vom Absetztank zum Belüftungstank, und eine Einrichtung zum Transport von Abschlamm vom Belüftungstank zum Abschlammtank aufweist, wobei die Belüftungseinrichtung sowohl den Belüftungstank als auch den Abschlammtank versorgt.
Das Abwasser wird vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsystems für eine Frischwasserspülung im Sammeltank gesammelt und jede Abwassercharge, die vom Trenntank zum Belüftungstank transportiert wird, wird vorzugsweise mit Brauchwasser verdünnt, wobei ein typisches Verdünnungsverhältnis 15 Teile Wasser auf einen Teil Abwasser ist.
Die Einrichtung zum Transport des Abschlamms vom Belüftungstank zum Abschlammspeichertank kann durch einen Sensor der Dichte der im Belüftungstank schwebenden Feststoffe geregelt werden, und die Temperatur im Abschlammspeichtertank wird vorzugsweise durch ein Heizelement und ein Thermometer geregelt. Ein Flüssigspray kann im Abschlammspeichtertank vorgesehen sein, durch dessen Betrieb die Bildung von Schaum über dem Abschlamm verhindert wird, und eine Ablaßeinrichtung ist mit dem Abschlammspeichtertank verbunden, mit deren Hilfe inaktiver Abschlamm abgelassen wird.
Der Belüftungstank ist zur Aufrechterhaltung vorgegebener Grenzwerte des Flüssigkeitspegels, der Temperatur und des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Abwasser vorzugsweise mit einer Überwachungs- und Regeleinrichtung und mit einer Einrichtung zum regelbaren Transport von Flüssigkeitschargen aus dem Belüftungstank zum Chlorierungstank ausgestattet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser durch Belüftung die Schritte auf: Transport von Abwasser von einem Abwassersammeltank zu einem Belüftungstank, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen gleichbleibende Chargen von Abwasser vom Abwassersammeltank zu einem Absetztank transportiert werden, daß Abschlamm vom Absetztank einem Abschlammspeichertank zugeführt wird, daß in regelmäßigen Abständen gleichbleibende Chargen von Flüssigabfall aus dem Absetztank zum Belüftungstank transportiert werden, und daß Abschlamm, der im Belüftungstank gebildet wird, dem Abschlammspeichertank zugeführt wird, wenn die Dichte des Abschlamms einen vorgegebenen Wert erreicht.
Die behandelte Flüssigkeit kann dann über einen Separator, der getrennte Feststoffe zum Belüftungstank zurückführt, vom Belüftungstank zu einem Chlorierungstank geleitet werden.
Der Abschlammspeichertank kann vorzugsweise eine Belüftungseinrichtung enthalten.
In der Abwasserbehandlungsanlage eines Flottenstützpunktes wird, wie die Figur zeigt, unter Vakuum gesammeltes Abwasser über eine Rohrleitung 1 in einen 2000 Liter fassenden Abwasseraufnahmetank 2 geleitet, der die doppelte Kapazität der erwarteten täglichen Abwassermenge einer für 100 Mann vorgesehenen Anlage hat. Zum Spülen wird Frischwasser verwendet. Die Vakuumsammlung erfordert eine sehr viel geringere Menge Spülwasser und führt daher zu einer kompakteren Anlage, als wenn herkömmliche Spülanordnungen verwendet würden. Zwei Pegelsensoren 3 und 4 im Abwasseraufnahmetank 2 definieren die Ober- und Untergrenze für die Abwasserspeicherung.
Alle sechs Stunden werden Abwasserchargen (250 Liter) aus dem Aufnahmetank 2 zunächst über eine Pumpe, ein Zerreißwerk 7 und ein Motorventil 8 in einen Absetztank 201 geleitet, in dem sie mit Hilfe eines Pumpenspenders 203 mit Mengen eines Ausfällmediums aus einem Polyelektrolyttank 202 vermischt werden. Abschlamm aus dem Absetztank 201 wird zusammen mit dem Abschlamm aus einem Belüftungstank 6 durch das Ventil 204 zu einem Abschlammspeichertank 23 geleitet. Alle sechs Stunden wird die im Absetztank 201 verbliebene Flüssigkeit mit Hilfe der Pumpe 205 über die Leitung 5 in den 10.000 Liter fassenden Belüftungstank 6 geleitet. Auf diese Weise werden die Feststoffmengen aus dem Absetztank 201 vor der Belüftungsbehandlung entfernt. Das im Belüftungstank zu behandelnde Abwasser wird im Verhältnis 15 Teile Wasser auf einen Teil Abwasser zur Optimierung des biologischen Prozesses mit Brauchwasser verdünnt. Brauchwasser ist abgelassenes Wasser, wie beispielsweise Dusch- und Waschwasser und das Wasser aus der Schiffskombüse, das nicht als Abwasser eingestuft wird. Das Brauchwasser ist mit der Abwasserleitung 5 über eine Rohrleitung 206 verbunden. Alle sechs Stunden wird eine Charge von 250 Litern durch die Leitung 5 in den Belüftungstank 6 gepumpt.
Die Bedingungen im Belüftungstank 6 sind kritisch und werden durch verschiedene Sensoren 15-20 überwacht, die die Temperatur (15), den gelösten Sauerstoff (16), die Flüssigkeitspegel (17-19) und die schwebenden Feststoffe (20) messen. Wenn der Pegel der schwebenden Feststoffe einen kritischen Wert erreicht, wird der Abschlamm automatisch mit Hilfe einer Pumpe 22 über das Ventil 21 vom Grunde des Belüftungstanks 6 in einen aeroben Faulraum/Speichertank 23 entfernt. Das Abwasser wird mit Luft belüftet, die über die Luftleitung 9 den Feinblasen-Belüftungsanlagen 11 aus einem Gebläse 10 zugeführt wird.
Nach einer Startzeit werden mit Hilfe einer Pumpe 13 durch das Trennsystem 131 und ein Ventil 24 Chargen von 200 Liter gut durchlüfteter Flüssigkeit stündlich aus dem Belüftungstank 6 durch einen Saugkopf 12 in einen Chlorierungstank 30 geleitet. Das Trennsystem 131 enthält eine Trennzentrifuge, es können aber auch Kippplattenseparatoren oder ein Luftstromseparator verwendet werden. Zwischen den Chargen wird der Strom vom Trennsystem 131 durch das Ventil 24 in den Belüftungstank zurückgeleitet. Die Feststoffe werden aus dem Trennsystem 131 über die Leitung 14 in den Belüftungstank 6 zurückgeführt. Die durchlüfteten flüssigen Chargen werden durch eine Chlorierungseinheit 31 in den Chlorierungstank 30 geleitet. Die Flüssigkeit bleibt zum vollständigen Chloren vier Stunden im Chlorierungstank 30, bevor sie in Chargen von 200 Litern vom Schiff mit Hilfe einer Pumpe 32 abgelassen wird. Der Flüssigkeitspegel im Chlorierungstank 30 wird durch die Pegelsensoren 33 und 34 überwacht.
Abschlamm, der in den Abschlammspeichertank 23 geleitet wird, wird durch die über das Ventil 36 mit dem Gebläse 10 verbundenen Belüftungsanlagen 35 (35 und 352) belüftet. Die Belüftungsanlagen 352 sind Feinblasen- Belüftungsanlagen. Der Abschlamm wird mit Hilfe eines Heizelements 37 und eines Temperatursensors 38 auf einer geregelten Temperatur gehalten. Zur Vermeidung einer Schaumbildung im Abschlammtank 23, wird zu vorgegebenen Zeiten ein feiner Flüssigkeitsstrahl über das Ventil 41, das sich auf dem Abschlammtank 23 befindet, eingesprüht.
Nach einer 20-tägigen Speicherbehandlung befindet sich im Abschlammtank 23 eine inaktive Materialmenge. Die Speicherzeit von 20 Tagen definiert die maximale Dauer der Abwasserbehandlung auf dem Schiff, wonach der inaktive Abschlamm aus dem Abschlammtank über die Pumpe 39 und das Ventil 40 abgelassen wird.
Dadurch, daß die Dichte der schwebenden Feststoffe im Belüftungstank 6 auf einem vorgegebenen Maximum gehalten wird, wird die Flüssigkeitsfilterung nach der Kohlenstoff-Oxydations-/Nitrifikationsbehandlung optimiert.

Claims

1. Aerobes Abwassersystem mit einem Abwassersammeltank (2), einem Absetztank (201), einem Belüftungstank (6) und einer Belüftungseinrichtung (10, 11, 36, 35, 352) zum Belüften des Abwassers,

dadurch gekennzeichnet,

daß es eine Einrichtung (7, 8) zum regelbaren Transport von Chargen von Abwasser vom Sammeltank (2) zum Absetztank (201), eine Einrichtung (204) zum Transport von Abschlamm vom Absetztank (201) zu einem Abschlammtank (23), eine Einrichtung (5, 205) zum regelbaren Transport von Chargen flüssiger Abfallstoffe vom Absetztank (201) zum Belüftungstank (6), und eine Einrichtung (21) zum Transport von Abschlamm vom Belüftungstank (6) zum Abschlammtank (23), wobei die Belüftungseinrichtung (10, 11, 36, 35, 352) sowohl den Belüftungstank (6) als auch den Abschlammtank (23) beliefert.

2. Abwassersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Sammeln des Abwassers im Sammeltank ein Vakuumsystem für eine Frischwasserspülung enthält.

3. Abwassersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung (206) zum Verdünnen jeder Abwassercharge mit Brauchwasser enthält, die vom Trenntank (201) zum Belüftungstank (6) geleitet wird.

4. Abwasserbehandlungsanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser im Verhältnis 15:1 verdünnt wird.

5. Abwassersystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) zum Transport des Abschlamms vom Belüftungstank (6) zum Abschlammspeichertank (23) durch einen Sensor (20) der Dichte der im Belüftungstank (6) schwebenden Feststoffe geregelt wird.

6. Abwassersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Abschlammspeichertank (23) durch ein Heizelement (37) und ein Thermometer (38) geregelt wird.

7. Abwasserbehandlungsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschlammspeichertank (23) ein Flüssigspray (41) vorgesehen ist, durch dessen Betrieb eine Schaumbildung über dem Abschlamm verhindert wird.

8. Abwassersystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßeinrichtung (40) mit dem Abschlammspeichertank (23) verbunden ist, durch die aus diesem inaktiver Abschlamm abgelassen wird.

9. Abwassersystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungstank (6) zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitspegels, der Temperatur und des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Abwasser innerhalb vorgegebener Grenzwerte mit einer Überwachungs- und Regeleinrichtung (15, 16, 17, 18, 19) ausgestattet ist.

10. Abwassersystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (13, 131, 24) zum regelbaren Transport von Flüssigkeitschargen vom Belüftungstank (6) zu einem Chlorierungstank (30) vorgesehen ist.

11. Abwassersystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (13, 131, 24) einen Separator (131) und eine Einrichtung (14) zur Rückführung von Feststoffen aus dem Separator (131) in den Belüftungstank (6) enthält.

12. Verfahren zur Behandlung von Abwasser durch Belüftung mit den Schritten: Transport des Abwassers vom Abwassersammeltank (2) zu einem Belüftungstank (6) dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen gleichbleibende Chargen Abwasser vom Abwassersammeltank (2) zu einem Absetztank (201) transportiert werden, daß Abschlamm vom Absetztank (201) zu einem Abschlammspeichertank (23) geleitet wird, daß in regelmäßigen Abständen gleichbleibende Chargen Flüssigabfall vom Absetztank (201) zum Belüftungstank (6) transportiert werden, und daß der sich im Belüftungstank (6) bildende Abschlamm zum Abschlammspeichertank (23) geleitet wird, wenn die Dichte des Abschlamms einen vorgegebenen Wert erreicht.

13. Verfahren zur Behandlung von Abwasser gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelte Flüssigkeit vom Belüftungstank (6) über einen Separator (131), der die getrennten Feststoffe zum Belüftungstank (6) zurücktransportiert, zu einem Chlorierungstank (30) geleitet wird.

14. Verfahren zur Behandlung von Abwasser gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlammspeichertank (23) eine Belüftungseinrichtung (35, 352) aufweist.