DE4326603C2 - Kläranlage mit Belebungsbecken, Verfahren zur Abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserreinigung, wobei Abwasser aus Trenn- und Mischkanalisationen in einem Belebungsbecken gereinigt wird, in einem Nachklärbecken Belebtschlamm aus dem Abfluß eines Belebungsbeckens abge­ trennt, Überschußschlamm abgezogen und der andere Teil des Belebtschlammes als Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt wird.

Bei Regenwetter werden Kläranlagen an Trenn- und Misch­ kanalisationen mit erhöhtem Zufluß beschickt. Bei starkem Regen und bei Dauerregen tritt als Folge häufig eine stören­ de Schlammverlagerung aus dem Belebungsbecken in das Nach­ klärbecken auf. Das Fehlen des Schlammes im Belebungsbecken geht einher mit einer Verschlechterung der Reinigungs­ leistung und führt regelmäßig zu erhöhten Ablaufwerten, insbesondere für Ammonium, aufgrund einer Störung der im Be­ lebungsbecken ablaufenden Nitrifikations- und Denitrifi­ kationsvorgänge. Außerdem können durch die Speicherung von Schlamm im Nachklärbecken erhöhte Feststoffgehalte im Ablauf auftreten.

Bei einem aus DE-A 27 47 807 bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, wird der gesamte Ablauf aus dem Belebungsbecken einer Siebvorrichtung mit Mikrosieben zuge­ führt. Durch Mikrosiebung eingedickter Rücklaufschlamm wird einem Schlammspeicher zugeführt, aus dem dann in Abhängig­ keit der Schmutzfracht des Zulaufes Belebtschlamm in das Be­ lebungsbecken dosiert eingebracht wird. Im Zulauf zu dem Belebungsbecken befindet sich ein Gerät zur Messung der Schmutzfracht. In Abhängigkeit der im Zulauf gemessenen Schmutzfracht wird der Schlammtransport aus dem Schlamm­ speicher in das Belebungsbecken gesteuert. Wenn die hydrau­ lische Belastung des Belebungsbeckens bei Regenwetter sprunghaft ansteigt, treten die eingangs beschriebenen Probleme auf.

Bei einem anderen aus DE-B-24 47 501 bekannten Abwasser­ reinigungverfahren ist einem Nachklärbecken eine Mikro­ siebung vorgeschaltet, die ebenfalls mit dem gesamten Ablauf eines Belebungsbeckens beaufschlagt wird. Die Entwässerung mit Hilfe der Siebvorrichtung wird unvollständig durchge­ führt, und zwar so, daß im Filtrat bis zu 15% der im Zulauf enthaltenen Schlammenge mit dem Filtrat in das Nachklär­ becken geleitet wird. Vor dort ist eine Schlammrückführung in den Zulauf vor der Siebvorrichtung vorgesehen. Wächst die Zulaufmenge zu dem Belebungsbecken bei Regenwetter sprunghaft an, so nimmt gleichzeitig mit der hydraulischen Be­ lastung des Belebungsbeckens auch die hydraulische Belastung der Siebvorrichtung zu. Die Folge ist, daß gerade bei er­ höhtem Regenwetterzufluß die Belebtschlammenge zunimmt, die in das Nachklärbecken gelangt und nicht in das Belebungs­ becken zurückgeführt wird. Auch hier kommt es zu den eingangs bereits beschriebenen Problemen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nitrifikation und Denitrifikation im Belebungsbecken zu stabilisieren, wenn die hydraulische Belastung des Belebungsbeckens durch Regenwetter oder bei auftretenden Trockenwetterspitzen sprunghaft ansteigt.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zur Abwasserreinigung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei zunehmender hydraulischer Belastung des Belebungsbeckens bei Regenwetter oder bei auftretenden Trockenwetterspitzen ein mengengeregelter Abflußteilstrom aus dem Belebungsbecken einer in einer Nebenschlußleitung angeordneten Siebvorrich­ tung mit Mikrosieben zugeführt, der abgetrennte Belebt­ schlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt und anfallendes Filtrat dem Nachklärbecken zugeführt wird. Durch die erfindungsgemäß angeordnete Siebvorrichtung wird ein Teil des im Abschlußstrom aus dem Belebungsbecken mitgeführten Belebtschlammes abgetrennt und ohne wesentliche Zeitverzö­ gerung in das Belebungsbecken zurückgeführt. Eine bei Regen­ wetter verstärkt einsetzende Schlammverlagerung aus dem Be­ lebungsbecken in das Nachklärbecken ist somit vermeidbar. Dies führt zu einer beachtlichen Stabilisierung des Schlamm­ gehaltes im Belebungsbecken mit dem Vorteil, daß Perioden mit starkem Regen und Dauerregen sowie Spitzenbelastungen bei Trockenwetter einen wesentlich geringeren Einfluß auf die Reinigungsleistung der Kläranlage haben. Es versteht sich, daß der Abflußteilstrom nach Bedarf reguliert werden kann.

Die Anwendung von Siebvorrichtungen mit Mikrosieben ist bei der Trink- und Brauchwassergewinnung an sich bekannt. Die Anforderungen dort sind mit denen, die im Rahmen der erfin­ dungsgemäßen Lehre an die Siebvorrichtung gestellt werden, jedoch nicht vergleichbar. Rohwasser, welches zum Beispiel aus Seen und Stauhaltungen zur Trink- und Brauchwasserauf­ bereitung entnommen wird, enthält ungefähr eine Konzentra­ tion von 1 mg/l abfiltrierbarer Stoffe, die zu 65% bis 70% aus organischer Substanz bestehen. An der Zusammensetzung sind aber auch in erheblichem Maße mineralische Partikel in Form von Quarz, Ton, Glimmerplättchen, Feldspäte und dgl. beteiligt. Die Teilchen können bei Algen bis in den Zenti­ meterbereich reichen. Sie können durch Mikrosiebe gut zu­ rückgehalten werden, weshalb Mikrosiebvorrichtungen bei der Oberflächenwasser-Aufbereitung erfolgreich vor Sandfiltern einsetzbar sind und längere Standzeiten der Sandfilter er­ möglichen.

Der Abflußstrom aus dem Belebungsbecken einer Kläranlage ist im Vergleich zu den Oberflächenwässern zum einen in bezug auf die Zusammensetzung der Suspensa wesentlich komplexer und zum anderen ist der Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen, insbesondere bei erhöhter hydraulischer Belastung der Klär­ anlage aufgrund erhöhten Regenwetterzuflusses, um häufig das 1000fache höher. Es liegen Belebtschlammflocken vor. Über­ raschenderweise ist trotz des außergewöhnlich hohen Suspensa-Gehaltes und der komplexen Zusammensetzung des Belebtschlammes, die im übrigen in erheblichem Maße von der Provenienz abhängt eine Mikrosiebung des das Belebungsbecken verlassenden Abflußstromes möglich. Im Rahmen der Erfindung liegt es, jegliche Art von Siebvorrichtungen einzusetzen. Vorzugsweise ist die Siebvorrichtung als Trommel-Sieb­ maschine ausgebildet, welche eine mit Filtrat beaufschlagte Rückspüleinrichtung aufweist. Als Mikrosiebe eignen sich vor allem monofile Siebgewebe, vorzugsweise in Leinen- oder Körperbindungen, mit einer Maschenweite im Bereich von 25 bis 150 µm. Der Spülwasserbedarf zur Reinigung der Siebe hängt ab von der Maschenweite des Gewebes sowie der Kon­ sistenz des Belebtschlammes. Nach bisher vorliegenden Er­ kenntnissen liegt der Spülwasserbedarf im Bereich von 10% bis maximal 40% der Filtratmenge. Der Schlamm kann auf das Zwei- bis Dreifache des Schlammgehaltes im Belebungsbecken eingedickt werden. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Siebvorrichtung als Bogensieb ausführt ist und eine Spaltsiebfläche mit vorzugsweise querüber­ strömten Mikrospalten aufweist. Der Abflußteilstrom über­ strömt die Spaltsiebfläche tangential, wobei eine Eindickung erfolgt. Bei ausreichender Tangentialüberströmung erfolgt eine Selbstreinigung der Spaltsiebfläche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Kläranlage,

Fig. 2 eine Trommel-Siebmaschine für die Anwendung im Rah­ men der erfindungsgemäßen Lehre,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Zuflusses und der Belebt­ schlammkonzentration im Belebungsbecken der in Fig. 1 dargestellten Kläranlage bei erhöhtem Regenwetter­ zufluß.

Die in Fig. 1 dargestellte Kläranlage ist an Mischkanalisa­ tionen angeschlossen. Zur Kläranlage gehören in an sich be­ kannter Weise Belebungsbecken 1 und Nachklärbecken 2 sowie ein Verbindungskanal 3 zwischen dem Belebungsbecken 1 und dem Nachklärbecken 2. Aus dem Nachklärbecken 2 wird ein Überschußschlammstrom 4 abgezogen sowie ein Rücklaufschlamm­ strom 5 in den Zulauf 6 zum Belebungsbecken 1 zurückgeführt. Bei Regenwetter wird die Kläranlage mit erhöhtem Zufluß be­ schickt. Bei starkem Regen steigt die hydraulische Belastung des Belebungsbeckens 1 sprunghaft an, wie dies aus der durchgezogenen Ganglinie 7 in Fig. 3 ersichtlich ist. Dabei erfolgt eine Verlagerung von Belebtschlamm in das Nachklär­ becken 2. Mit geringer zeitlicher Verzögerung nimmt der Schlammgehalt im Belebungsbecken 1 ab. Der Verlauf des Schlammgehaltes im Belebungsbecken 1 ist in Fig. 3 als ge­ strichelte Ganglinie 8 dargestellt. Das Fehlen des Schlammes im Belebungsbecken 1 führt zu einer Verschlechterung der Reinigungsleistung und zu erhöhten Ablaufwerten, vor allem für Ammonium.

Zur Stabilisierung des Schlammgehaltes im Belebungsbecken 1 ist bei der in Fig. 1 dargestellten Kläranlage eine Siebvor­ richtung 9 mit Mikrosieben in einer bei Regenwetter geöff­ neten und mit einem Abflußteilstrom beaufschlagten Neben­ schlußleitung 10 des Verbindungskanals 3 angeordnet. Die Siebvorrichtung 9 dient zur Abtrennung von Belebtschlamm aus dem Abflußstrom des Belebungsbeckens 1. An die Siebvorrich­ tung 9 sind eine Schlammrückführung 11 zum Zulauf 6 des Be­ lebungsbeckens 1 und eine Filtratleitung 12 zum Nachklär­ becken 2 angeschlossen. Der an den Mikrosieben zurückge­ haltene Schlamm wird ohne wesentliche Zeitverzögerung in das Belebungsbecken 1 zurückgeführt. Der Einfluß der Siebvor­ richtung 9 auf den Schlammgehalt im Belebungsbecken 1 ergibt sich aus einer vergleichenden Betrachtung der Ganglinien 8 und 13 in Fig. 3. Die gestrichelt dargestellte Linie 8 zeigt die Änderung des Schlammgehaltes ohne Mikrosiebung und die strichpunktierte Linie 13 mit Mikrosiebung eines Abfluß­ teilstromes, wobei der Abflußteilstrom im dargestellten Bei­ spiel 80% des aus dem Belebungsbecken abgezogenen Abfluß­ stromes beträgt. Einem Vergleich der Kurven 8, 13 entnimmt man, daß durch die erfindungsgemäß angewandte Mikrosiebung eine deutliche Verminderung der Schlammverlagerung in das Nachklärbecken 2 erreicht wird.

Die Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Trommel-Siebmaschine, welche als Siebvorrichtung 9 zur Abtrennung von Belebt­ schlamm aus dem Abflußstrom des Belebungsbeckens 1 einsetz­ bar ist. Die Trommel-Siebmaschine weist eine mit 3 bis 6 min^-1 umlaufende Trommel 14 auf, die mit Mikrosieben be­ spannt ist. Die Mikrosiebe bestehen aus monofilen Siebge­ weben, vorzugsweise in Leinen- oder Körperbindung, mit einer Maschenweite im Bereich von 25 bis 150 µm. Der durch die Nebenschlußleitung 10 zugeführte Abflußteilstrom wird dem Innenraum der Trommel 14 zugeführt. Unter einer Druckdiffe­ renz von maximal 15 cm Wassersäule werden die Mikrosiebe von innen nach außen durchströmt. Aus einem Außenbehälter 15 wird das Filtrat über die Filtratleitung 12 abgezogen. Die Trommel-Siebmaschine weist eine mit Filtrat beaufschlagte Rückspüleinrichtung 16 auf. Die Siebrückspülung erfolgt von außen nach innen. In der Siebtrommel 14 ist eine Schmutz­ rinne 17 angeordnet, in die mit Filtrat abgespülter Schlamm hineinfällt und an welche die Schlammrückführung 11 ange­ schlossen ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Abwasserreinigung, wobei
Abwasser aus Trenn- und Mischkanalisationen in einem Belebungsbecken gereinigt wird,
in einem Nachklärbecken Belebtschlamm aus dem Ab­ fluß des Belebungsbeckens abgetrennt, Überschuß­ schlamm abgezogen und der andere Teil des Belebt­ schlammes als Rücklaufschlamm in das Belebungs­ becken zurückgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß bei zunehmender hydraulischer Belastung des Belebungsbeckens bei Regenwetter oder bei auftretenden Trockenwetterspitzen ein mengengeregelter Abflußteilstrom aus dem Belebungs­ becken einer in einer Nebenschlußleitung angeordneten Siebvorrichtung mit Mikrosieben zugeführt, der abgetrennte Belebtschlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt und an­ fallendes Filtrat dem Nachklärbecken zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Siebvorrichtung eine mit einem monofilen Siebgewebe bespannte Trommelsiebmaschine verwendet wird, wobei das Siebgewebe eine Maschenweite von 25 bis 150 µm aufweist, und daß das Siebgewebe durch Rückspülung mit einem Fil­ trat-Teilstrom, der 10 bis 40% der Filtratmenge beträgt, gereinigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Siebvorrichtung ein Bogensieb, welches eine Spalt­ siebfläche mit vorzugsweise querüberströmten Mikrospalten aufweist, verwendet wird.