DE4019577A1 - Koerper fuer belebtschlamm-becken und damit ausgestattete becken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Körper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Becken gemäß Anspruch 34.

Körper dieser Art sind z. B. aus "Chemie-Ingenieur-Technik 59" (1987, Heft 2, Seiten 132-134) bekannt. Sie haben unter anderem folgende Nachteile:

• a) Das Verfahren und damit auch die an das Verfahren angepaßten Körper können lediglich für solche Becken eine Lösung bieten, bei denen ein hoher Aufwand für die Umwälzung betrieben wird.
• b) Man setzt je nach Bemessung 15-35 Vol.-% ein.
• c) Zumindest wenn die Flüssigkeit nicht bewegt wird - sei es durch an einer Brücke bewegte Geräte, sei es durch Luftblasen oder dergleichen - sinken die Körper auf den Boden ab. Manchmal werden solche Becken abgeschaltet. Dies z. B. aus Reparaturgründen, weil man dies wegen Verfahrensvorteilen absichtlich macht, weil die Energiezufuhr fehlt od. dgl. Das außerordentlich große Volumen von 15-30% des Beckens setzt sich dann in dicker Schicht auf dem Boden ab und es bedarf besonderer Technologien, um die Anlage wieder anzufahren.
• d) Man muß die Luft künstlich in das Becken hineinpumpen, damit Luft an die Körper und damit an die Bakterien gelangt. Das Einpumpen von Luft erfordert einen hohen apparativen Aufwand und auch sehr viel Energie. Dabei ist der Wirkungsgrad der feinperligen Luft außerordentlich nieder. Nur weniger als 7% der eingepumpten Luft beaufschlagt die Körper. Der Rest entweicht ungenutzt nach oben.
• e) Zur Nachrüstung sind besondere, umfangreiche Maßnahmen notwendig. Einfache Nachrüstung bestehender Anlagen ist nicht möglich. Zum Austauschen der Körper muß das Becken entleert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen, die Schlammenge und das Schlammgewicht des gesamten Systems zu erhöhen, Nachrüstungsmaßnahmen überflüssig zu machen oder aber auf ein Minimum zu beschränken und eine billige, jedoch dauerhafte Lösung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung ist es möglich, den Belebtschlamm im Belüftungsbecken zu beeinflussen und anzureichern. Durch die Turbulenz des Beckeninhaltes mittels Bewegungseinrichtungen oder durch zur Belüftung ohnedies eingeblasener Luft wird die Schwimmkörperschicht überspült und so mit Abwassernährstoff versorgt. Durch die Turbulenz und das Aufschwimmen bekommt die Schwimmkörperschicht zusätzlich von der die Wasseroberfläche verlassenden Luft Kontakt mit der atmosphärischen Luft. Im offenporigen Schwimmkörperbereich siedeln sich Mikroorganismen, insbesondere auch Nitrifikanten an, da stets Sauerstoffüberschuß vorhanden ist. Der an und in den Körpern hinzuwachsende Bewuchs erhöht die Schlammenge und das Schlammgewicht (Index) des gesamten Systems. Es sind keinerlei bauliche oder technische Ergänzungen in einem Belüftungsbecken erforderlich. Die Belüftungseinrichtung kann intermittierend betrieben werden, wenn dies das Verfahren erfordert. Die Körper bleiben schwimmend und ohne besondere Belüftung aktiv, da die Nährstoffversorgung durch Aufsaugen geschieht und atmosphärische Luft an die Schwimmkörper gelangt. Die Mikroorganismen sterben bei stillstehender Anlage nicht ab oder sterben zumindest nicht so weit ab, daß das Anfahren der Anlage längere Zeit dauern würde.

Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Körpers,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Körpers,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines dritten Körpers,

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch ein Belebtschlammbecken,

Fig. 5 eine Darstellung, wie das spezifische Gewicht mit der der Luft ausgesetzten Oberfläche zusammenhängt.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Körper 11 aus einer ersten Schicht 12, einer zweiten Schicht 13 und einer dritten Schicht 14. An einander gegenüberliegenden Flächen ist die erste Schicht 12 durch eine Klebstoffschicht 16 verbunden, und die zweite Schicht 13 ist mit der dritten Schicht 14 ebenfalls durch eine Klebstoffschicht 17 verbunden. 12 und 14 sind offenzellig, so daß sich dort belebter als auch nicht belebter Schlamm an- und einlagern kann. 13 ist geschlossenzellig. Je nach Auftrieb, den die zweite Schicht 13 erzeugt, schaut die erste Schicht 12 ganz oder teilweise über einen Flüssigkeitsspiegel 18 einer zu klärenden Flüssigkeit 19 eines Belebtschlammbeckens 21. Die Länge der Kanten 22, 23 ist größer als die Länge der Kante 24, so daß statistisch gesehen der Körper 11 in der in Fig. 1 gezeichneten Lage schwimmt. Statistisch deshalb, weil Turbulenzen im Belebtschlammbecken 21 eine andere Lage erzwingen können, und es können auch Körper 11 aufeinanderliegen, so daß deren Schüttlage sich gegenseitig beeinflußt. Statistisch ist es auch so, daß einmal die Schicht 12 und eimal die Schicht 14 oben schwimmt. Der Körper 11 ist aus einer erheblich größeren Platte von Schichten abfallfrei herausgestanzt, die großflächig zunächst miteinander verklebt wurden und dann in ein Schneidwerkzeug transportiert wurden, mit dem man in der Lage ist, solche Würfel auszuschneiden. Es sind auch andere Formen großer Oberfläche denkbar, die ebenfalls abfallfrei herausgeschnitten werden können. Hier seien z. B. Formen gemäß Puzzles oder dergleichen erwähnt, die im Verhältnis zum Rechtflach von Fig. 1 ein günstigeres Oberflächenverhältnis haben. Ein möglichst großes Oberflächenverhältnis gestattet, eine dann höhere Menge an Belebtschlamm und mineralischem oder stabilisiertem Schlamm anzulagern, was der Reinigungswirkung zugute kommt.

Beim Körper 26 nach Fig. 2 ist die Schicht 27 offenzellig, und die Schicht 28 ist geschlossenzellig. Da der Körper 26 ein Kreiszylinder ist, hat er um seine geometrische Längsachse eine labile Schwimmlage, so daß häufiger unterschiedliche Oberflächenbereiche über den Flüssigkeitsspiegel 18 auftauchen. Zwar könnte man die Schicht 28 als Kreiszylinder getrennt herstellen und die Schicht 27 als kreiszylindrischen Rohrzylinder getrennt herstellen und dann die Schicht 28 in die Schicht 27 kleben. Bevorzugt wird jedoch die Koextrusion der Schicht 27 und 28, so daß sich die Schichten gegenseitig an ihren Berührungsflächen ohne Verwendung von Klebstoff stoffschlüssig verbinden und man auf das dritte Material, nämlich den Klebstoff, verzichten kann. Es ist möglich, die Schicht 28 als geschlossenzelligen Schaumstoff zu extrudieren und die Schicht 27 als offenzelligen Kunststoff zu extrudieren.

Während bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 Schichten unterschiedlichen Aufbaus und vor allem unterschiedlichen Materials verwendet worden sind, wird für den Körper 29 das gleiche Material verwendet. Natürlich könnte man auch bei den Körpern nach Fig. 1 und 2 gleiches Material, aber unterschiedliche Schäumtechnologie verwenden, so daß der für den Auftrieb verantwortliche Volumenbereich geschlossenzellig und der andere Bereich offenzellig ist. Dabei entstehen jedoch keine so abrupten Übergänge von geschlossenzellig zu offenzellig, wie dies bei der Koextrusion oder beim Kleben möglich ist. Der Körper 29 ist zunächst einmal eine Kugel und ist damit nach allen Schwimmrichtungen labil. Noch häufiger als bei der Ausführungsform von Fig. 2 werden hier statistisch durch dynamische Prozesse unterschiedliche Oberflächenbereiche mit der Luft, aber auch mit heraufperlender, vorher eingepumpter Luft in Berührung kommen. Der Körper 29 besteht zwar aus chemisch gleichem Material. Durch bekannte Aufschäumtechnologien wird jedoch erreicht, daß der ebenfalls kugelförmige Kernbereich 31 geschlossenzellig ist. Der Kernbereich 31 umgibt den Mittelpunkt 32 konzentrisch, und natürlich ist auch die Außenfläche des Körpers 29 konzentrisch zum Mittelpunkt 32. Nach außen zu wird das Material immer offenporiger und zum Kernbereich hin immer geschlossenporiger. Der Übergang von geschlossenporig auf offenporig ist im Verhältnis zum Durchmesser des Körpers 29 kurz.

Statt der bislang beschriebenen Körper können auch andere Körper mit sinngemäß gleichen Eigenschaften verwendet werden, die z. B. Sattelflächen haben, wie dies aus der Verpackungsindustrie bekannt ist, aber auch z. B. aus der technischen Chemie bekannt ist, wo solche Körper zur Vergrößerung der Oberfläche eingesetzt werden.

Die Auftriebskraft der Körper ist so, daß sie auf keinen Fall von selbst absinken. Sie ist auch auf jeden Fall größer, als es lediglich für die Suspension notwendig wäre. Die Mehrzahl der Körper hat einen Auftrieb, der so groß ist, daß sie auch bei beckenüblicher Turbulenz sich zumindest in der oberen Hälfte der Flüssigkeit 19, besser im oberen Fünftel des Flüssigkeitsvolumens, bewegen. Bevorzugt wird ein solcher Auftrieb, bei dem sich die Körper um den Flüssigkeitsspiegel 18 herum anordnen, wobei die unteren statistisch eingetaucht bleiben und die darüber liegenden Schichten über den Flüssigkeitsspiegel 18 anheben. Es purzeln dann die Körper um den Flüssigkeitsspiegel 18 herum übereinander, was den besten Effekt ergibt. In diesem Fall erzielt man den Zusatzvorteil, daß der Flüssigkeitsspiegel 18 wärmeisoliert bleibt, wofür man in kalten Wintern außerordentlich dankbar ist. Ein weiterer Nutzeffekt ist, daß sich Wandervögel nicht mehr auf dem Flüssigkeitsspiegel 18 niederlassen und z. B. an einer Brücke 33 des Belebtschlammbeckens 21 nicht mehr nisten, was manchmal sogar Betriebsunterbrechungen zur Folge hatte.

Die Körper sind so schwimmfähig, daß sie durch niveaumäßig tiefliegende Ableitungsrohre nicht abgeführt werden. Man braucht nicht einmal Rückhaltesiebe. In Fig. 4 im rechten Bereich 34 ist eine Schicht von Körpern schematisch gezeigt, deren Volumen zum größten Teil oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 18 liegt und von unteren Körpern getragen wird. Nach links würde sich diese Schicht 34 natürlich fortsetzen, denn es besteht kein Anlaß dafür, daß sich die Schicht 34 an einer bestimmten Stelle konzentriert. Links in Fig. 4 ist ein einzelner Körper 36 gezeichnet, der gerade ein wenig abgetaucht ist und gleich wieder auftaucht. Dies für den Fall, daß nicht so viele Körper sich in der Flüssigkeit 19 befinden, als daß sich eine Schicht bilden könnte oder für den Fall, daß sich zwar viele Körper in der Flüssigkeit 19 befinden, jedoch das spezifische Gewicht sehr nahe an 1 ist, z. B. 0,9, so daß dynamische Vorgänge den Körper 36 trotzdem zeitweise abtauchen lassen. Für diese dynamischen Vorgänge sind Rührwerke verantwortlich, die z. B. an der Brücke 33 befestigt sind und/oder Luftverteiler 37 am Boden des Belebtschlammbeckens 21, von denen aus feinperlige Luft nach oben steigt. Auch kann durch Rohre einströmende Flüssigkeit oder dergleichen solche Turbulenzen erzeugen.

Gemäß Fig. 5 wird immer mehr an Oberfläche der Körper der Luft ausgesetzt, je kleiner das spezifische Gewicht ist. Auch bei sehr kleinem spezifischem Gewicht von z. B. 0,1 wird natürlich nicht die gesamte Oberfläche der Luft ausgesetzt, weil ja ein Teil des Einzelkörpers oder aber der Schicht 34 immer im Wasser ist.

Im allgemeinen wird man für das Auftriebsmaterial mit einem Volumen von einem Fünftel bis einem Drittel auskommen. Man wird ein Minimum an Auftriebsmaterial vorsehen. Zum einen aus Nutzvolumen-Gründen, weil ja das Volumen des Auftriebsmaterials vom Nutzvolumen abgeht, und zum anderen deshalb, weil bei separatem Auftriebsmaterial, z. B. für die Schicht 13, dieses Material teurer ist als offenporiges Material. Es ist darauf zu achten, daß das Auf­ triebsvolumen sich auch nicht im Laufe von Monaten mit Flüssigkeit ganz oder teilweise vollsaugt. Es reicht aus, wenn das Auftriebsmaterial zwar nicht absolut wasserdicht oder diffusionsdicht ist, von dieser idealen Eigenschaft jedoch nur so wenig abweicht, daß das gewollte Verhalten der Körper auch über lange Zeit erhalten bleibt. Statt 17 kann auch eine Schmelzverbindung verwendet werden. Hinsichtlich der Gleichernährung und Gleichbelüftung der Schichten 12 und 14 ist es besser, wenn statistisch gesehen der Körper 11 mit senkrechten Schichten 12, 13, 14 schwimmt. Dies ist auf einfache Weise durch Schnitte möglich, die zu körperstabförmiger Gestalt führen, so daß die Schwimmschicht nach wie vor in der Mitte liegt.

Ein großer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Sauerstoff der Luft maßgeblichst die Atmung der Bakterien sicherstellt und nicht etwa - nur - der im Wasser diffundierte Sauerstoff.

Claims (41)

1. Geschäumter, ein Volumen von weniger als 1 Liter aufweisender Körper für aufmischende Belebtschlamm-Becken, mit offenen Poren im Körper, welche Poren eine Aufnahme für belebten und unbelebten Schlamm bilden, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Dauerbetrieb befindlichen Körpern deren spezifisches Gewicht kleiner als 1 ist.

2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper samt angelagertem belebtem und unbelebtem Schlamm mit wesentlichen Oberflächenbereichen aus dem Flüssigkeitsspiegel des Beckens ragt.

3. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht wenig kleiner als 1 ist.

4. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht 0,9±10% ist.

5. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht 0,8±15% ist.

6. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht 0,7±20% ist.

7. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht 0,6±30% ist.

8. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche höchstens 10% der Gesamtoberfläche ausmachen.

9. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche höchstens 15% der Gesamtoberfläche ausmachen.

10. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche höchstens 20% der Gesamtoberfläche ausmachen.

11. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche höchstens 30% der Gesamtoberfläche ausmachen.

12. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche höchstens 40% der Gesamtoberfläche ausmachen.

13. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus dem gleichen Material ist, jedoch auch ein Volumen geschlossenzelliger Poren hat, und daß das Material wasserdicht und Wasserdampf-diffusionsdicht ist.

14. Körper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auch ursprünglich homogen aus dem gleichen Material ist.

15. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einem ersten offenporigen und einem zweiten wasserdichten und Wasserdampf- diffusionsdichten Material besteht, und daß das zweite Material den Auftrieb erzeugt.

16. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mindestens eine labile Schwimmlage hat.

17. Körper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die Gestalt einer Kugel hat.

18. Körper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die Gestalt einer Walze hat.

19. Körper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze kreiszylindrisch ist.

20. Körper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zumindest aus drei Schichten besteht, von denen die mittlere aus dem zweiten Material ist.

21. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Körper größer als 15 cm³±25% ist oder 15 cm³±25% ist.

22. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen größer als 30 cm³±25% ist.

23. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen größer als 40 cm³±25% ist.

24. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen größer als 50 cm³±25% ist.

25. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine seiner Abmessungen kleiner als 1 cm ist.

26. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine seiner Abmessungen kleiner als 2 cm ist.

27. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine seiner Abmessungen kleiner als 3 cm ist.

28. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine seiner Abmessungen kleiner als 4 cm ist.

29. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine seiner Abmessungen kleiner als 5 cm ist.

30. Körper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Polyether ist.

31. Körper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Polyethylen ist.

32. Körper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien bakterienfest und abwasserfest sind.

33. Körper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Klebstoffschichten zwischen den Schichten des Materials bakterienfest und abwasserfest sind.

34. Belüftungsbecken unter Verwendung von Körpern nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper einen Auftrieb haben, bei dem im wesentlichen keine Körper sich dauernd oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden.

35. Belüftungsbecken nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper einen Auftrieb haben, bei dem tiefer schwimmende Körper höher liegende Körper zu einem Teil ihrer Oberfläche über den Flüssigkeitsspiegel drücken, der ganz wesentlich über derjenigen Fläche liegt, die im frei schwimmenden Zustand aus dem Flüssigkeitsspiegel ragt.

36. Belüftungsbecken nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper weniger als 20% des Beckenvolumens einnehmen.

37. Belüftungsbecken nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper weniger als 15% des Beckenvolumens einnehmen.

38. Belüftungsbecken nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper weniger als 10% des Beckenvolumens einnehmen.

39. Belüftungsbecken nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper weniger als 5% des Beckenvolumens einnehmen.

40. Belüftungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein niedrig belastetes Becken ist.

41. Belüftungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein hoch belastetes Becken ist.