DE4242273A1 - Abwasserbehandlungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biologisch arbeitende Abwasserbehandlungsvorrichtung mit einem Zulauf und einem Ablauf sowie mit zumindest zum Teil mit Trägermaterial für Mikroorganismen gefüllten Behältern.

Zur Reinigung von Abwässern ist es bekannt, Belebungsanla­ gen oder Tropfkörperanlagen zu verwenden, die aus Behältern bestehen, in denen aktive Biomasse in Form von Flocken treibend oder in großen Behältern auf Trägermaterial auf­ gebracht wird. Bei diesen bekannten Abwasserbehandlungsan­ lagen erfolgt im wesentlichen eine vollständige Durchmi­ schung der Abwässer in den verschiedenen Abbaustufen. Eine Anpassung der Biozynose an die verschiedenen entstehenden Abbauzwischenprodukte läßt sich nicht erreichen, da es sich jeweils um ein vollständig durchmischtes System handelt. Ähnliches gilt für die bekannten Tropfkörperanlagen, bei denen die Abwässer ebenfalls durchmischt ein Becken durch­ strömen und die vorhandene Absickerwasserstrecke nicht aus­ reicht, um eine Klassifizierung der Mikroorganismen auf­ grund ihrer Adaption an die verschiedenen Zustände des Ab­ wassers anzupassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Abwasserbehandlungsvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Mikroorganismen an verschiedene im Abwasserabbau aufeinanderfolgende Zustände des Abwassers zu adaptieren, indem auf einfache Weise mehrere Abschnitte der Abwasserbehandlungsanlage in geeigneter Weise gebildet wer­ den (Pfropfenströmung).

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs er­ wähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Anzahl von in Strömungsrichtung in Reihe geschalteten vertikal verlau­ fenden, miteinander kommunizierenden Rohrstücken, die in Strömungsrichtung abwechselnd unten oder oben miteinander kommunizierend verbunden sind und das Trägermaterial auf­ nehmen.

Bei dieser Vorrichtung, die eine Festbettröhrenklärung be­ wirkt, werden entsprechend dem Abbauzustand der Abwässer unterschiedliche Abschnitte in Form der Rohrstücke durch­ flossen, so daß sich die in diesen Abschnitten auf Träger­ material haftenden Mikroorganismen auf die spezifische Ab­ wasser- und Teilabbausituation des Abwassers einstellen und daran anpassen können. Auf dem Fließweg des Abwassers wer­ den demzufolge entsprechend den jeweils noch vorhandenen Abwasserinhaltsstoffen diese spezialisierten Mikroorganis­ men angeströmt und effektiv wirksam. Es läßt sich mit einer solchen Vorrichtung ein hohes Schlammalter erreichen, so daß die Regenerationszeit der Mikroorganismen auch für hochqualifizierte Spezies ausreichend ist und nicht, wie in bisherigen Anlagen, in kurzer Zeit nach der Entstehung die­ ser Mikroorganismen aus dem System ausgeschleust werden, wodurch eine spezielle Anpassung an die Nährstoff- und Schmutzstoffsituation im Abwasser ganz entfallen oder stark eingeschränkt würde. Entsprechend den jeweiligen Zuständen des jeweiligen Abwassers lassen sich für diese altansie­ delnden Mikroorganismen auch spezielle Milieubedingungen, insbesondere hinsichtlich PH-Wert, Sauerstoff- und Nähr­ stoffdosierung, einstellen. Durch eine solche optimale An­ passung an die gegebenen Milieubedingungen der einzelnen Abschnitte wird ein besserer, schnellerer und effektiverer Abbau der im Abwasser enthaltenen Belastungs- und Schadstoffe erreicht als bei den konventionellen Behand­ lungsvorrichtungen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Behandlungsvorrichtung vermeidet aufwendige, große und teure Becken, in denen die Schlamm-Abwasser-Gemische mehrere Stunden oder Tage gerührt und gelüftet werden müssen. Die erfindungsgemäß hinterein­ ander geschalteten Röhren, die mit Trägermaterial aufge­ füllt sind, werden in Fließrichtung aufeinanderfolgend auf- und abwärts durchströmt. Die Ausbildung und insbesondere Höhenlage können so gewählt werden, daß das Abwasser, nach­ dem es einmal auf die maximale Höhe der Anlage gebracht worden ist, ohne Druck durch die Anlage in Form einer Pfropfenströmung hindurchfließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß das obere Ende eines Rohrstücks jeweils niedriger ist als das des in Strömungsrichtung vorangehenden Rohrstücks.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Länge der einzelnen Rohrstücke in Strömungsrichtung abnimmt. Somit läßt sich jedenfalls erreichen, daß das Ab­ wasser die Vorrichtung, wenn diese einmal gefüllt ist, druckfrei durchströmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Rohrstücke in Strömungsrichtung zunehmend gegen­ einander nach unten versetzt angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß das erste der Rohrstücke an eine Pumpe angeschlossen ist. Der Einsatz dieser Pumpe wird in der Regel nur in der Startphase erforderlich sein oder die Pumpe wird nur mit äußerst geringer Leistung betrieben werden. Im laufenden Betrieb wird die Strömung in den Rohren nach dem Mammutpum­ penprinzip durch von unten eingetragene(n) Luft/Sauerstoff erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß an die aufwärts durchströmten Rohre eine Luft/Sauerstoffzuleitung angeschlossen ist. Damit wird sowohl der mikrobielle Prozeß als auch der Auftrieb des Ab­ wassers gefördert (Mammutpumpe). Durch Steuerung der Luft/Sauerstoffzufuhr können aerobe und anaerobe Abbaube­ dingungen lokal und temporär eingestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß jeweils zwischen einem abwärts und einem aufwärts durchströmten Rohrstück ein einen mit einem Auslaß verbind­ baren Sedimentationsraum bildender Rohrkrümmer vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß an ihrem Auslauf eine Filtervorrichtung vorgesehen ist. Hiermit können im ablaufenden Wasser etwa noch vorhandene Suspensal- und Salzgehalte zurückgehalten werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie mehrfach eine Anzahl von in Strömungsrichtung in Reihe geschalteten vertikal verlaufenden, miteinander kom­ munizierenden Rohrstücken aufweist. Somit können höhere Ab­ wassermengen durch Parallelschaltung verarbeitet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Rohrstücke einen Durchmesser von 150 bis 500 mm ha­ ben. Diese Abmessungen haben sich in Versuchen als beson­ ders zweckmäßig erwiesen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß das Trägermaterial zumindest überwiegend aus Kunststoff oder Ton besteht. Jedenfalls wird damit die Ansiedlungsflä­ che für die Mikroorganismen vergrößert und ihre Fixierung innerhalb des jeweiligen Abschnitts gefördert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß im oberen Übergangsbereich zwischen benachbarten Rohr­ stücken Auslässe für Luft/Sauerstoff und ausgestrippte Gase des Abwassers vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Auslässe für Luft/Sauerstoff und ausgestrippte Gase des Abwassers an im unteren Übergangsbereich zwischen be­ nachbarten Rohrstücken vorgesehene Einlässe angeschlossen sind. Somit können Luft/Sauerstoff und ausgestrippte Gase des Abwassers wiederholt in das Verfahren der Abwasserrei­ nigung eingebracht werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß eine mit einer Pumpe gekoppelte Rückführungsleitung vorgesehen ist, die das schon zum Teil gereinigte Abwasser in ein zuvor schon durchströmtes Rohrstück der Vorrichtung zurückführt.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige Ausfüh­ rungsformen der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Abwasserbehandlungsanlage,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Behandlungsvorrichtung mit drei parallel geschalteten Reihen von Rohr­ stücken und

Fig. 3 eine Reihe von Rohrstücken einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer Behandlungsvorrichtung, bei der die Rohrstücke gleich lang ausgebildet sind und in Fließrichtung jeweils gestuft tiefer gesetzt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Reihe von Rohrstücken 1-7 vertikal und nebeneinander angeordnet. Das in Fig. 1 am weitesten links liegende Rohrstück 1 ist über eine Anschlußleitung 8 an eine Pumpe 9 angeschlossen, durch die das zu behandelnde Abwasser der Behandlungsvorrichtung zugeführt wird. Die Pumpe 9 drückt das Abwasser zunächst durch das Rohrstück 1 hindurch bis zu dessen oberem Ende 11 und füllt die Vorrichtung. Am oberen Ende 11 wird es mit­ tels eines Krümmers 12 in das Rohrstück 2 überführt. Das Abwasser gelangt im Rohrstück 2 an dessen unteres Ende und schließlich durch einen Krümmer in das untere Ende des be­ nachbarten Rohrstücks 3, dessen oberes Ende 15 auf einem tieferen Niveau liegt als die oberen Enden der Rohrstücke 1 und 2.

Das Abwasser wird nun in der für die Rohrstücke 1 bis 3 be­ schriebenen Weise nacheinander auf- und abströmend durch alle Rohrstücke 1-7 hindurchgeführt und gelangt schließ­ lich in eine Filtereinheit 16, aus der es dann gereinigt abgelassen werden kann.

Die aufwärts durchströmten Rohrstücke 1, 3, . . . haben in ihrem unteren Endbereich je einen Belüftungsteller 17, durch den Luft/Sauerstoff in das Abwasser eingetragen wird, wodurch die Aufwärtsströmung des Abwassers gefördert wird.

Im aeroben Bereichen wird ein Luft/Sauerstoffventil geöff­ net und im anaeroben Bereich geschlossen gefahren. Die Luft kann bei Bedarf wieder aufgefangen und gereinigt werden.

Am Ende der abwärts durchströmten Rohrstücke 2, 4, . . . und am Anfang der aufwärts durchströmten Rohrstücke 3, 5, . . . bilden sich jeweils in den Rohrkrümmern Sedimentationszonen für die abgeschwemmte und z. T. abgestorbene Biomasse. Am Boden dieser Sedimentationszonen sind Auslaßventile 18 vor­ gesehen, um den Schlamm abführen zu können.

Die Behandlungsvorrichtung arbeitet drucklos. Nachdem sie einmal gefüllt ist und wenn das Austrittsniveau der Anlage unter ihrem Eintrittsniveau liegt, ohne Einspeisungspumpe.

Die einzelnen Rohrstücke sind zumindest teilweise mit einem üblichen Trägermaterial gefüllt, welches eine Festlegung der Mikroorganismen fördert und einem Abschwemmen dieser Organismen entgegenwirkt. Das Trägermaterial besteht im we­ sentlichen aus Kunststoff oder Ton und hat eine besonders große relative Oberfläche.

Der Belastung des Abwassers entsprechend werden die Rohr­ längen festgelegt. Sie werden in der Regel zwischen 2 m und 5 m liegen.

Am oberen Ende der Rohrstücke 1-7 befindet sich jeweils ein Krümmer mit einem Auslaßventil, über das das verbrauchte Gas (Luft/Sauerstoff) bei aerobem Betrieb oder das erzeugte Gas bei anaerobem Betrieb abgelassen wird, um behandelt oder verwertet zu werden.

Die bekannte Behandlungsvorrichtung kann dem jeweils zu bewältigenden Abwasserdurchsatz durch die entsprechende Auswahl der Durchtrittsquerschnitte der Rohrstücke, die vorzugsweise zwischen 150 und 500 mm liegen, angepaßt wer­ den. Eine weitere Möglichkeit der Anpassung an den Abwasseranfall besteht darin, mehrere derartige Reihen von Rohrstücken vorzusehen, die parallel zueinander arbeiten und durchströmt werden. (Fig. 2).

Die Rohrstücke einer Reihe wie auch die Rohrstücke mehrerer parallel geschalteter Reihen können paketartig zusammenge­ faßt installiert werden und somit auf geringem Raum Platz finden.

Während die Ausführungsform der Behandlungsvorrichtung nach Fig. 1 Rohrstücke unterschiedlicher Länge verwendet, die in Fließrichtung kürzer werden, zeigt Fig. 3 eine Anlage von Rohrstücken 1 bis 7 gleicher Länge, die aber zur Ermögli­ chung eines drucklosen Arbeitens in Fließrichtung so gegen­ einander versetzt sind, daß das jeweils folgende tiefer liegt als das vorangehende.

Claims (14)

1. Biologisch arbeitende Abwasserbehandlungsvorrich­ tung mit einem Zulauf und einem Ablauf sowie mit zumindest zum Teil mit Trägermaterial für Mikroorganismen gefüllten Behältern, gekennzeichnet durch eine Anzahl von in Strö­ mungsrichtung in Reihe geschalteten vertikal verlaufenden, miteinander kommunizierenden Rohrstücken (1-9), die in Strömungsrichtung abwechselnd unten oder oben miteinander kommunizierend verbunden sind und das Trägermate­ rial aufnehmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das obere Ende eines Rohrstücks (1-9) jeweils niedriger ist als das des in Strömungsrichtung vorangehen­ den Rohrstücks.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Länge der einzelnen Rohrstücke (1-9) in Strömungsrichtung abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rohrstücke (1-9) in Strömungsrichtung zunehmend gegeneinander nach unten versetzt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste der Rohrstücke (1) an eine Pumpe angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an die aufwärts durch­ strömten Rohre eine Luft/Sauerstoffzuleitung angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem ab­ wärts und einem aufwärts durchströmten Rohrstück (1-9) ein einen mit einem Auslaß verbindbaren Sedimentationsraum bil­ dender Rohrkrümmer vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem Auslauf eine Fil­ tervorrichtung (16) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrfach eine Anzahl von in Strömungsrichtung in Reihe geschalteten vertikal verlaufenden, miteinander kommunizierenden Rohrstücken (1- 9) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (1-9) einen Durchmesser von 150 bis 500 mm haben.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial zumin­ dest überwiegend aus Kunststoff oder Ton besteht.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Übergangsbereich zwischen benachbarten Rohrstücken (1-9) Auslässe für Luft/Sauerstoff und ausgestrippte Gase des Abwassers vorge­ sehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslässe für Luft/Sauerstoff und ausge­ strippte Gase des Abwassers an im unteren Übergangsbereich zwischen benachbarten Rohrstücken (1-9) vorgesehene Ein­ lässe angeschlossen sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Pumpe ge­ koppelte Rückführungsleitung vorgesehen ist, die das schon zum Teil gereinigte Abwasser in ein zuvor schon durchström­ tes Rohrstück der Vorrichtung zurückführt.