DE4303924A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Einlaufbauwerkes für eine mit reinem Sauerstoff arbeitende, biologische Kläranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Einlaufbauwerkes für eine mit reinem Sauerstoff arbeitende, biologische Kläranlage.

In der europäischen Patentschrift EP-A 0227081 ist ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser, vorzugsweise vorgeklärtem Abwasser, beschrieben worden, dessen vorrichtungsmäßige Umsetzung und Weiterbildung Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 3800613.8 und der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G 9208250.5 und G 9209989.0 sind. Den in diesen Anmeldungen offenbarten Anlagen war gemeinsam, daß sie als Verbesserung und Ersatz der bislang in der Abwasserreinigung üblichen, konventionellen biologischen Reinigungsstufen konzipiert waren und insofern vorzugsweise mit vorgeklärtem Abwasser gearbeitet haben. Die Aufarbeitung des Rohabwassers zu vorgeklärtem Abwasser wurde in einer ersten Reinigungsstufe mit Hilfe herkömmlicher Sammel- und Vorklärbecken durchgeführt. Bekanntermaßen erfordern Sammel- und Vorklärbecken zur Vorreinigung von Abwässern nach dem Stand der Technik einen großen apparativen Aufwand, sind räumlich sehr ausgedehnt, und der Betrieb sowie die damit verbundene Wartung der Anlage stellt auch in personeller Hinsicht einen nicht unbeträchtlichen Aufwand dar. Weiterhin ist an den herkömmlichen Anlagen die Geruchsbelästigung, beispielsweise durch H₂S, oder sich zersetzende Primärschlämme störend. Ebenso bereitet bei diesen Anlagen die Steuerung der der nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe zugeführten veränderlichen Wassermengen Probleme.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer als Einlaufbauwerk aufgebauten weiteren Reinigungsstufe für eine mit reinem Sauerstoff arbeitende biologische Kläranlage zur Verfügung zu stellen, die bei einer wesentlichen Reduzierung des apparativen Aufwands in einer kompakten Bauweise zu einer Reduzierung der Geruchsbelästigung und einer Primärschlammstabilisierung führt.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß am Boden eines Abwassersammelraums ein Teilstrom des für die Behandlung des Abwassers in der Kläranlage erforderlichen reinen Sauerstoffstroms eingeleitet wird, und daß das Abwasser anschließend in einen Reaktionsraum gelangt, von dem das Wasser in die Kläranlage gepumpt wird.

Zweckmäßigerweise wird der reine Sauerstoffteilstrom am Boden des Abwassersammelraums gegen die Strömung in das Abwasser eingeleitet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Größe des Sauerstoffteilstroms der durch den Druck der Wassersäule im Abwassersammelraum vorgegebenen Löslichkeit und dem gewünschten Prozentsatz des biologischen Gesamtsauerstoffbedarfs entspricht. Üblicherweise entspricht der Sauerstoffteilstrom 10 bis 15% der für die Behandlung des Abwassers in der Kläranlage bestehenden Sauerstoffmenge.

Zur Primärschlammstabilisierung ist es weiterhin zweckmäßig, dem Sauerstoffteilstrom weitere Reagentien beizugeben.

Die Erfindung macht gleichermaßen eine Vorrichtung mit einem unten offenen Abwassersammelraum, der über einen Bodenraum mit einem den Abwassersammelraum umgebenden Reaktionsraum in Verbindung steht, verfügbar, der dadurch gekennzeichnet ist, daß im unteren Bereich des Abwassersammelraums Feinverteilungsvorrichtungen angeordnet sind, die mit einer Zuführleitung für einen aus reinem Sauerstoff bestehenden Teilstrom verbunden sind.

Um den sich beim Reinigungsprozeß bildenden Schlamm abziehen zu können, wird der den Abwassersammelraum und Reaktionsraum verbindende Bodenraum nach unten verjüngend auslaufend ausgebildet und mit einer Schlammabzugsvorrichtung versehen.

Zur Verteilung und Kontaktflächenbildung ist es zweckmäßig, den Abwassersammelraum mit gitterartigen Elementen auszufüllen. Die Förderung des Abwassers aus dem Einlaufbauwerk in die nachfolgende biologisch arbeitende Kläranlage geschieht vorzugsweise dadurch, daß Tauchpumpen im oberen Bereich des Reaktionsraums angeordnet sind.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Abb. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Einlaufbauwerkes gemäß der Erfindung in einer Schnittansicht.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Einlaufbauwerks 1 ist in den Erdboden 3 eingelassen. Das Einlaufbauwerk 1 wird zur Seite hin gegen das Erdreich durch eine Betoneinfassung 4 begrenzt, die aus übereinandergestapelten, vorgefertigten Betonringen bestehen kann, und einen Betonschacht ausbildet. Nach unten wird das Einlaufbauwerk durch einen gebogenen Wannenboden 6 gegen das Erdreich abgedichtet.

Das Einlaufbauwerk ist so aufgebaut, daß ein Reaktionsraum 10 und ein Abwassersammelraum 12 ausgebildet sind, der innerhalb des Reaktionsraums 10 angeordnet ist und vom Reaktionsraum 10 seitlich durch Trennwände 14 abgeteilt wird. Nach unten ist der Abwassersammelraum 12 offen und mündet in einen mit seitlichen Öffnungen 15 zum Reaktionsraum 10 hin versehenen Absetzbehälter 16. Der Absetzbehälter 16 ist im Bodenraum 17 des Einlaufbauwerks 1 angeordnet. Der Bodenraum 17 bildet durch seinen konisch zulaufenden, gebogenen Wannenboden 6, der das Einlaufbauwerk nach unten begrenzt, einen Schlammsammelraum 18, in dem der sich bei der Reinigung und Filtration in dem Abwassersammelraum bildende und vom Wasserfluß mitgerissene Klärschlamm sedimentiert. Auf nicht dargestellte Weise ist es möglich, den Schlamm von dort mit Hilfe einer Schlammabzugsvorrichtung abzuführen. Knapp oberhalb des Absetzbehälters 16 sind im unteren Teil des Abwassersammelraums 12 Feinverteilungsvorrichtungen 20, 22 angeordnet, die mit der Zuführleitung für reinen Sauerstoff 24 verbunden sind. Vorzugsweise setzen sich die Feinverteilungsvorrichtungen aus einem Membranplattenbelüfter 20, der aus porösen Kunststoffplatten bestehen kann, und einem grobmaschigen Netz 22 zusammen. Der reine Sauerstoff tritt aus dem Membranplattenbelüfter 20 nach oben gegen die Strömung in das Abwasser aus. Die Größe des Sauerstoffteilstroms wird durch die durch den Druck der Wassersäule im Abwassersammelraum vorgegebenen Löslichkeit bestimmt.

Vorzugsweise beträgt die Größe des Sauerstoffteilstroms etwa 10 bis 15% der für die Behandlung des Abwassers in der Kläranlage bestehenden Sauerstoffmenge. Das ungeklärte Rohabwasser wird in das Einlaufbauwerk durch eine Abwasserzuleitung 30, die durch die Betoneinfassung 4 und die Trennwand 14 in den oberen Teil des Abwassersammelraums 12 einmündet, eingeleitet. Die Abwasserzuleitung 30 ist innerhalb des Abwassersammelraums 12 nach oben gebogen und besitzt in diesem Bereich eine Öffnung 32 in Form eines nach oben gerichteten Trichters 34. Nach Einleitung in den Abwassersammelraum durchströmt das Rohabwasser diesen von oben nach unten. Um das Rohabwasser zu filtern, sind im Abwassersammelraum gitterartige Elemente 36 angeordnet. Der über den Membranplattenbelüfter in den Abwassersammelraum eingeleitete Sauerstoffteilstrom steigt gegen die Strömungsrichtung des Rohabwassers aus dem unteren Abschnitt des Abwassersammelraums nach oben auf. Dieses Sauerstoffangebot, das im Rohabwasser als echt gelöstes Sauerstoffdepot vorliegt, beschleunigt den biologischen Abbau der aktiven, im Rohabwasser enthaltenen Schmutzpartikel. Die inaktiven Schmutzpartikel werden durch das herabrieselnde Wasser mitgerissen in den gitterartigen Elementen 36 zurückgehalten oder sedimentieren im Schlammsammelraum 18. Das so vorgereinigte Abwasser gelangt über die Öffnungen 15 des Absetzbehälters 16 vom Abwassersammelraum 12 in den Reaktionsraum 10. Von dort kann das sich sammelnde vorgereinigte Abwasser alternativ auf zwei Arten zur nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe weitergeleitet werden. Eine Möglichkeit stellt die Verwendung von Tauchpumpen 40 dar, die ungefähr in der Höhenmitte des Abwassersammelbrunnens angebracht sind und die über Abwasserabführleitungen 42 mit der der ersten Reinigungsstufe nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe mit echt gelöstem Sauerstoffdepot verbunden sind.

Eine zweite Alternative ist es, anstelle der Tauchpumpen die Abwasserabführleitungen 44 direkt in den Reaktionsraum münden zu lassen. Diese zweite Möglichkeit hat allerdings den Nachteil, daß eine Steuerung der der biologischen Reinigungsstufe zugeführten Abwassermenge nicht auf einfache Art und Weise möglich ist.

Die Erfindung macht somit ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar, die es erlaubt, Rohabwässer bei nur geringem Platzbedarf so aufzuarbeiten, daß eine Speicherung ohne Geruchsbelästigung bei gleichzeitiger Primärschlammstabilisierung möglich ist. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Anlage es ermöglicht, bei schwankendem Wasserbedarf durch kontrolliertes Abziehen des vorgereinigten Wassers eine kontinuierliche Zuführung zu einer nachgeschalteten, biologischen Reinigungsstufe mit echt gelöstem Sauerstoffdepot, wie sie beispielsweise in der europäischen Patentschrift 0227081 B1 offenbart ist, zu gewährleisten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb eines Einlaufbauwerkes für eine mit reinem Sauerstoff arbeitende biologische Kläranlage, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden eines Abwassersammelraumes (12) ein Teilstrom des für die Behandlung des Abwassers in der Kläranlage erforderlichen reinen Sauerstoffstroms eingeleitet wird, und daß das Abwasser anschließend in einen Reaktionsraum (10) gelangt von dem das Wasser in die Kläranlage gepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Sauerstoffteilstrom am Boden des Abwassersammelraums (12) gegen die Strömung in das Abwasser eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Sauerstoffteilstroms der durch den Druck der Wassersäule im Abwassersammelraum (12) vorgegebenen Löslichkeit und dem gewünschten Prozentsatz des biologischen Gesamtsauerstoffbedarfs entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sauerstoffteilstrom weitere Reagenzien zur Primärschlammstabilisierung beigegeben werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem unten offenen Abwassersammelraum (12) der über einen Bodenraum (17) mit einem den Abwassersammelraum (12) umgebenden Reaktionsraum (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Abwassersammelraums (12) Feinverteilungsvorrichtungen (20, 22) angeordnet sind, die mit einer Zuführleitung (24) für einen aus reinem Sauerstoff bestehenden Teilstrom verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffteilstrom 10 bis 15% der für die Behandlung des Abwassers in der Kläranlage bestehenden Sauerstoffmenge entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwassersammelraum (12) und Reaktionsraum (10) verbindende Bodenraum (17) nach unten sich verjüngend ausläuft und mit einer Schlammabzugsvorrichtung versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwassersammelraum (12) mit gitterartigen Elementen (36) ausgefüllt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Abwassersammelraums (12) ein Membran- Plattenbelüfter (20) vorgesehen ist, an den die Teilstromsauerstoffleitung angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Reaktionsraums (10) Tauchpumpen (40) zur Förderung des Abwassers in die Kläranlage angeordnet sind.