DE4119718A1 - Verfahren und vorrichtung zur klaerung von abwasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur klaerung von abwasser

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klärung von Abwasser, welches festes Material und gelöste Stoffe enthält, durch eine mehrstufige Behandlung zur mechanischen Ab­ trennung der festen Bestandteile, zur Ausfällung von chemischen Bestandteilen und zur Beseitigung von organischen Verunreini­ gungen.
Kläranlagen der gattungsgemäßen Art sind durchweg stationär an­ geordnet und räumlich umfangreich ausgestattet. Bei transportab­ len Vorrichtungen steht im allgemeinen eine Filtertechnik im Vordergrund, neben der entweder eine biologische oder eine chemi­ sche Behandlung vorgesehen ist. Jede Filtertechnik einzeln oder schwerpunktmäßig betrieben führt zur Verstärkung der Verunrei­ nigung im vernachlässigten Bereich. Die physikalischen Filter­ techniken lösen durch Abrieb oder Turbulenzen zusätzliche Mate­ rialien im Wasser. Die biologischen Klärstufen führen zu stei­ gender physikalischer Verunreinigung des Wassers mit Feststof­ fen in Form von toter und lebender Materie wie Bioschlamm, Pil­ zen und Schmarotzern. Die chemische Klärung über Beimengungen führt bei vorheriger weitestgehender Elimination aller anderen Verunreinigungs-Materialien zu einem übermäßigen Anfall von Son­ dermüll.
Jedes Verfahren für sich kommt in bestimmten Anwendungsberei­ chen, gezielt eingesetzt und bedarfsgerecht betrieben, zu gu­ ten Leistungen. Eine zufriedenstellende und den Vorschriften für Vorflutereinleitung entsprechende Gesamtklärung ist damit jedoch nicht erreichbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Klärung von Abwasser zu beschreiben, das für den Einsatz in einer transportablen Vorrichtung in Kompaktbauweise geeignet ist und dabei eine übergreifende Prozeßsteuerung gestattet.
Die gestellte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtung erlaubt eine Pro­ tokollierung der Überwachungsdaten und ermöglicht eine lücken­ lose Betriebskontrolle. Die erforderlichen Chemikalien lassen sich dosiert und gezielt einsetzen, und der dadurch eventuell anfallende Sondermüll-Schlamm kann separat abgeschöpft werden. Die Betriebskosten sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren niedrig, da das Verfahren wartungsarm abläuft, alle Komponen­ ten verschleißarm bzw. verschleißfrei sind.
Der Funktionsablauf des Verfahrens und ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Anordnung einer transportablen Vorrichtung in Kompaktbauweise und
Fig. 2 ein schematisches Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Kompaktanlage ist ein Sammelbecken 1 mit einem Fassungs­ vermögen von beispielsweise 30 m3 mit einem Grob-Feststoff-Ab­ scheider 2 vorgeschaltet. Das zu klärende Abwasser wird dem Grob-Feststoff-Abscheider 2 durch eine Sammelleitung 3 zuge­ führt. Der Feststoff-Abscheider ist zweckmäßigerweise mit einem 3 bis 5 mm-Raster ausgerüstet. Eine Sonde 4 liefert Meßwerte über den Wasserstand an eine Prozeßsteuereinrichtung, und eine Pumpe 5 fördert das Abwasser durch eine Leitung 6 zum Fein-Feststoff-Abscheider 8 mit einem 1 bis 2 mm-Raster, dem 1. Bereich der Kompaktanlage. Von hier gelangt das von den groben Bestandteilen getrennte Abwasser in ein Schwerstoff-Ab­ scheidebecken 12, wo die Schwerstoffe < 1 bis 2 mm und schwerer als Wasser in einen Schwerstoff-Schacht 14 absinken, aus dem sie in regelmäßigen Zeitabständen manuell oder prozeß­ gesteuert über ein Ventil 16 abgelassen werden. Ein Wasser­ standsmesser 18 und ein pH-Wert-Messer 20 überwachen den Was­ serpegel und die Wasserstoffionenkonzentration kontinuierlich und liefern die Werte der Prozeßsteuereinrichtung 22, welche diese und weitere Meßwerte protokolliert und verarbeitet. Ein Kalk- und Säure-Dosierer 24 leitet entsprechende von der Pro­ zeßsteuereinrichtung 22 ermittelte Stoffmengen in das physika­ lisch aufbereitete Abwasser. Ein Überlaufrohr 26 leitet über­ schüssiges Abwasser zurück an das Sammelbecken 1.
Das Abwasser wird vom Schwerstoff-Abscheidebecken 12 mittels Rohrleitung 28 in ein Mischbecken 30 der Vorflotation geleitet. Kurz vor Einleitung in das Mischbecken 30 wird luftangereicher­ tes Wasser von einem 1. Gas-Wasser-Mischer 32, im folgenden "Tector" genannt, dem Abwasser beigemengt. Der Tector 32 arbei­ tet im Bypaß-Prinzip und bezieht das Mischwasser aus einem Klarwasser-Ausström-Becken 34 der Nachflotation und die Luft aus einem Kompressor 36. Das mit Luftbläschen angereicherte Wasser durchströmt einen Reaktionsraum 38. Hierbei bilden sich Feststoff-Schaum-Abscheidungen an der Oberfläche, die prozeß­ gesteuert in bestimmten Zeitabständen mit Hilfe eines Abstrei­ fers in eine 1. Auslaufrinne 40 geschoben werden. Über ein Ausströmbecken 42 der Vorflotation wird das Abwasser in eine aerobe biologische Klärstufe 44 geleitet. Das Abwasser ist an dieser Stelle schon von 95-99% aller Feststoffe gereinigt, so daß im wesentlichen nur noch die im Wasser gelösten Stoffe zu den biologischen Klärstufen gelangen. Die Arbeitseffekti­ vität der biologischen Klärstufen wird durch die gründliche physikalische Vorreinigung um ein Vielfaches gesteigert. In der als Wälzbett-Filter ausgelegten aeroben biologischen Klärstufe 44 wird das Abwasser ständig durch ein Rohrsystem 45 abgesaugt, über eine Pumpe 46 und ein Rohrsystem 47 der Klär­ stufe 44 wieder zugeführt und dabei laufend durch einen Tector 48 mit technischem Sauerstoff versorgt. Das Abwasser kann bis zu zehnmal pro Stunde umgewälzt werden und erreicht dabei eine regelbar hohe Sauerstoff-Anreicherung bis zu einem Vielfachen der normalen Sättigung. Der Tector arbeitet im Bypaßverfahren und mischt Wasser aus dem Klarwasserbecken 34 der Nachflota­ tion mit technischem Sauerstoff aus Sauerstoff-Flaschen 50. Sämtliche Tectoren werden im Bypaß mit Klarwasser betrieben, um die Entspannungsventile in störungsarmem Betrieb zu halten. Die in der biologischen Klärstufe 44 befindliche tote bakteri­ elle Masse wird als Feststoff-Schaum-Abscheidung an der Ober­ fläche gesammelt und prozeßgesteuert in bestimmten Zeitabstän­ den mit Hilfe eines Abstreifers, vorteilhaft in Form eines Kettenabstreifers in eine zweite Auslaufrinne 52 geschoben. Das Abwasser wird nun durch einen Überlauf aus der aeroben biologischen Klärstufe 44 in eine anaerobe biologische Klär­ stufe 54 geleitet. In dieser Klärstufe erfolgt durch eine Pum­ pe 55 eine laufende Umwälzung des Klärwassers und eine Kon­ trolle des Sauerstoffgehalts durch eine Sonde 56.
Das Abwasser gelangt nach einer Behandlung in der anaeroben biologischen Klärstufe 54 über eine Rohrleitung 58 in ein Misch­ becken 60 der Nachflotation. Kurz vor Einlauf in das Misch­ becken 60 wird durch einen 3. Tector 62 ein Klarwasser-Luft-Gemisch dem Abwasser zugesetzt. Anschließend gelangt das Ab­ wasser in einen Reaktionsraum 64 der Flotation, in dem an der Oberfläche wieder eine Feststoff-Schaum-Abscheidung erfolgt. Eine Sonde 66 überwacht den Wasserstand, und in bestimmten Zeitabständen befördert ein Abstreifer prozeßgesteuert die Feststoff-Schaum-Abscheidung in eine 3. Auslaufrinne 68. Vom Reaktionsraum 64 gelangt das gereinigte Abwasser in das Klarwasser-Ausströmbecken 34 der Nachflotation, wo eine Sonde 72 für den pH-Wert die Wasserstoffionenkonzentration und weitere Sonden 73 und 74 den Sauerstoffgehalt und die Wassertemperatur überwachen. Ein Niveauregler 76 läßt das gereinigte Wasser in eine Rohrleitung 70 abfließen oder über ein Ventil 78 in das Sammelbecken 1 zurückfließen. Durch prozeßgesteuerte Heizstäbe 80 wird die Temperatur der Klärstufen 44 und 54 konstant ge­ halten. Die transportable Vorrichtung zur Aufnahme der Klärtech­ niken ist voll isoliert.
Die Prozeßsteuereinrichtung 22 überwacht und protokolliert sämtliche Meßwerte wie Wasserstand, Sauerstoff, pH-Werte, Tem­ peratur, steuert ferner die einzelnen Funktionen der Pumpen, der Kalk- und Säure-Dosierer, die Sauerstoffdosierung, die Schaltung der Ventile, Tectoren, Abstreifer für die Feststoff-Schäume und Abfallmassen für den Betriebsablauf, und löst bei Störungen Alarm aus und verhindert im Alarmfall das Austreten von eventuell nicht ausreichend geklärtem Wasser.

Claims (8)

1. Verfahren zur Klärung von Abwasser, welches feststoffhaltige und biologisch abbaubare Materialien enthält, durch Fest­ stoffabscheidung und Flotation, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche serielle Behandlung des Abwassers in
  • a) physikalischen Aufbereitungsstufen mit Grobfeststoff-, Feinfeststoff- und Schwerstoff-Abscheidungen,
  • b) Vorflotationsstufen mit Einsatz eines 1. Gas-Wasser-Mischers (32) und einer 1. Feststoff-Schaumabscheidung,
  • c) zweistufigen biologischen Klärstufen (44, 54) mit Einsatz eines Gas-Wasser-Mischers (48) und einer 2. Fest­ stoff-Schaumabscheidung und
  • d) einer Nachflotation mit Einsatz eines 3. Gas-Wasser-Mischers und einer 3. Feststoff-Schaum-Abscheidung, wobei der Durchlauf des Abwassers durch die einzelnen Behandlungsstufen von einer Prozeßsteuereinrichtung (22) geregelt wird, die durch Sensoren den Zustand und Reinheits­ grad des Abwassers überwacht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Flotation in einer aeroben biologischen Klärstufe (44) und einer nach­ geschalteten anaeroben biologischen Klärstufe (54).
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mehr­ fache Umwälzung des Abwassers sowohl in der aeroben als auch in der anaeroben biologischen Klärstufe durch Pumpenkraft, wobei zumindest in der aeroben biologischen Klärstufe ein Sauerstoff-Wasser-Mischer mitwirkt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü­ chen 1 bis 3 in einer transportablen Kompaktanlage mit einer vorgeschalteten Grobfeststoff-Abscheidung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einem Feinfeststoff-Abscheider (8) ein Schwer­ stoff-Abscheider (12) mit einem Kalk- und Säure-Dosierer (24) nach geordnet ist, von dem das physikalisch gefilterte Abwasser über ein Mischbecken (30) mit angeschlossenem ersten Reaktionsraum (38) in ein Ausströmbecken (42) der Vorflotation gelangt, und daß die Flotation in einer ersten Klärstufe (44) aerobisch biologisch und in einer zweiten Klärstufe (54) anaerobisch biologisch erfolgt und in beiden Klärstufen (44, 54) eine wiederholte Umwälzung durch Pumpen (46 bzw. 55) stattfindet und dabei in der aeroben biologi­ schen Klärstufe (44) dem Abwasser über einen Gas-Wasser-Mischer 48) Sauerstoff zugeführt ist, und daß das Abwasser über ein Mischbecken (60), einen zweiten Reaktionsraum (64) und ein Klarwasser-Ausströmbecken (34) gereinigt abfließt, wobei aus dem ersten und dem zweiten Reaktionsraum (38 bzw. 64) sowie aus der aeroben biologischen Klärstufe (44) jeweils eine Feststoff-Schaum-Abscheidung erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß des Abwassers zu den Flotationsstufen durch einen Überlauf am Schwerstoff-Abscheidebecken (12) mit Rückführung des Abwassers über das Überlaufrohr (26) zum Sammelbecken (1) geregelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (4, 18, 20, 56, 66, 72 bis 74) in den einzelnen Stu­ fen der Vorrichtung den Wasserstand, die Temperatur, den pH-Wert und den Sauerstoffgehalt des Wassers ermitteln, und daß eine Prozeßsteuereinrichtung (22) nach Verarbeitung die­ ser Werte die Funktion der einzelnen Klärstufen durch Steue­ rung von Ventilen und Pumpen regelt und überwacht.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gas-Wasser-Mischer (32, 48, 62) das Wasser aus dem Klarwasser-Ausströmbecken (34) beziehen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Rückführung des Wassers aus dem Klarwasser-Ausströmbecken (34) zum Sammelbecken (1) und Sperrung der Rohrleitung (70) zum Abfluß vorgesehen ist, wenn die Senso­ ren (72 bis 74) am Klarwasser-Ausströmbecken (34) Mängel des Wassers feststellen oder eine Störung im Prozeßablauf vorliegt.
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