DE4400780A1

DE4400780A1 - Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Wasserbehandlungsanlagen, insbesondere von Abwässern in Kläranlagen und dabei insbesondere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation

Info

Publication number: DE4400780A1
Application number: DE4400780A
Authority: DE
Inventors: Martin Felber
Original assignee: BELLER CONSULT GmbH
Current assignee: BELLER CONSULT GmbH
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2014-01-14
Also published as: DE4400780C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Wasser behandlungsanlagen, insbesondere von Abwässern in Kläranlagen und dabei insbesondere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation, mit einem einen Zulauf für das zu behandelnde Wasser sowie einen Ablauf für das behandelte Wasser aufweisenden Becken, in dem eine gemein same Zwischenwand zur Unterteilung des Beckens in zwei Behandlungsbecken angeordnet ist, wobei für eine Rezirkulation des zu behandelnden Wassers zwischen den beiden Be handlungsbecken die Oberkante der Zwischenwand etwa in Höhe des Wasserspiegels an geordnet ist und die Unterkante der Zwischenwand einen Durchlaß im Beckensohlenbereich definiert sowie weiterhin zwischen den beiden Behandlungsbecken eine Wasserspiegeldiffe renz aufgrund unterschiedlicher spezifischer Gewichte vorhanden ist.

In Kläranlagen zur Behandlung häuslicher Abwässer muß entsprechend den Anforderungen der ersten allgemeinen Abwasser VwV bei Ausbaugrößen über 5000 EW (Einwohnergleich werte) eine Stickstoffelimination durchgeführt werden. Die heute zur Elimination von Stick stoff angewandten Verfahren beruhen auf der Nutzung der biochemischen Vorgänge der Ni trifikation und Denitrifikation. Im Rohabwasser liegt Stickstoff weitgehend als Ammonium stickstoff vor. Durch nitrifizierende Mikroorganismen (Nitrifikanten) findet unter aeroben Mi lieubedingungen, d. h. bei Anwesenheit von Sauerstoff im Abwasser die Oxidation von Am monium zu Nitrat-Stickstoff statt. Unter anoxischen Bedingungen, d. h. bei Abwesenheit von Sauerstoff im Abwasser erfolgt durch denitrifizierende Mikroorganismen (Denitrifikanten) die Reduktion von Nitrat zu elementarem Stickstoff, die sogenannte Denitrifikation. Der durch diesen Vorgang gebildete elementare Stickstoff tritt als Gas in die Atmosphäre aus. Bei der Denitrifikation dient dabei der im Nitrat gebundene Sauerstoff den Mikroorganismen als Sau erstoffquelle. Hohe Stoffumsatzraten werden nur dann erreicht, wenn die Mikroorganismen einen hohen Sauerstoffbedarf haben, d. h. wenn organische Substanz als Nahrungsquelle in ausreichender Menge zur Verfügung steht. In der biochemischen Reaktionsabfolge findet zunächst die Nitrifikation und anschließend die Denitrifikation statt. Die Nitrifikation kann auf grund der langen Generationszeit nitrifizierender Mikroorganismen nur unter Milieubedin gungen stattfinden, die gleichzeitig zu einem sehr weitgehenden Abbau organischer Sub stanz führen. Daher sind nach vollzogener Nitrifikation die erforderlichen Randbedingungen für eine weitgehende Denitrifikation nicht mehr gegeben. Man betreibt deshalb bei der biolo gischen Abwasserreinigung die Denitrifikation in der Regel in einem dem Nitrifikationsbecken vorgeschalteten Becken und führt einen Teilstrom nitratreichen Wassers aus dem Ab lauf des Nitrifikationsbeckens in den Zulaufbereich dieses sogenannten Denitrifikations beckens. Durch die Mischung des substratreichen Rohabwassers mit dem nitratreichen Rücklaufwasser ist die Grundvoraussetzung für eine weitgehende Denitrifikation gegeben.

Herkömmliche Anlagen zur Stickstoffelimination in Abwässern durch vorgeschaltete Denitri fikation bestehen in der Regel aus zwei getrennten Beckeneinheiten, nämlich dem Denitrifi kationsbecken und dem Nitrifikationsbecken. Die Beckeneinheiten können baulich getrennt voneinander angeordnet oder aber auch in einem Bauwerk zusammengefaßt werden. Im Denitrifikationsbecken herrschen anoxische Bedingungen, d. h. außer dem im Nitrat fixierten Sauerstoff steht keine weitere Sauerstoffquelle zur Verfügung. Die für einen wirkungsvollen Stoffumsatz erforderliche Suspension der Biomasse (Belebtschlamm) wird durch den Be trieb von Rührwerken gesichert. Der Übertritt des Abwassers in das anschließende Nitrifika tionsbecken erfolgt über geschlossene Rohrleitungen, Gerinne oder über Durchlässe in ei ner Trennwand. Im Nitrifikationsbecken wird das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch durch mechanischen Lufteintrag belüftet. Der Lufteintrag erfolgt bei den meisten Systemen über drucklufterzeugende Maschinen und ein Verteilernetz von Belüfterelementen, die an der Beckensohle montiert sind. Am Beckenauslauf wird das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in einem Trennbauwerk in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird dabei zu ei nem Nachklärbecken abgeleitet, wo die Abtrennung des Belebtschlammes vom gereinigten Abwasser durch Sedimentation erfolgt. Der belebte Schlamm wird vom Nachklärbecken mit dem Rücklaufschlammsystem zurück zum Einlauf der Belebungsbecken geführt. Der zweite Teilstrom wird als sogenannter Nitratrücklauf oder interne Rezirkulation direkt zurück in das Denitrifikationsbecken gefördert. Die Förderung erfolgt in der Regel durch Rezirkulations pumpen. Der Förderstrom beträgt dabei das 3- bis 5fache des Abwasserzulaufs.

Auf den Einsatz von Rezirkulationspumpen kann verzichtet werden, wenn eine Beckenan ordnung der eingangs angegebenen Art gewählt wird, bei dem das Nitrifikationsbecken vom Denitrifikationsbecken nur durch eine Zwischenwand getrennt ist. Das Abwasser tritt über ei nen Durchlaß an der Beckensohle vom Denitrifikationsbecken ins Nitrifikationsbecken über. Die interne Rezirkulation erfolgt über einen zweiten Durchlaß, der in der Höhe des Wasser spiegels angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist keine Rezirkulationspumpe erforderlich. Der Rücklauf kommt zustande, weil durch den aktiven Drucklufteintrag an der Beckensohle des Nitrifikationsbeckens eine Erhöhung der Wasserspiegellage erzielt wird. Infolge der un terschiedlichen spezifischen Gewichte des unbelüfteten Wassers im Denitrifikationsbecken und des belüfteten Wassers im Nitrifikationsbecken ergibt sich aus der Bedingung des Druckausgleichs am Sohldurchlaß eine Wasserspiegeldifferenz zwischen den beiden Becken. Der automatische Rücklauf ist die direkte Folge dieser Niveaudifferenz.

Diese bekannte Anlage hat jedoch den Nachteil, daß das Rezirkulationsverhältnis, nämlich das Verhältnis zwischen Abwasseranfall und interner Rezirkulation von mehreren Randbe dingungen abhängt und somit einer starken Varianz unterliegt. So ist der Durchlaß vom Ni trifikationsbecken zum Denitrifikationsbecken höhenmäßig so festgelegt, daß die Rezirkula tionsmenge durch die Wasserspiegellage im Denitrifikationsbecken beeinflußt wird. Bei hohem Abwasseranfall geht die durch die Belüftung im Nitrifikationsbecken bedingte Ni veaudifferenz zwischen dem Nitrifikationsbecken und dem Denitrifikationsbecken zurück, wodurch sich die Rezirkulationsmenge vermindert. Einen erhöhten Abwasseranfall steht dann eine reduzierte Zirkulationsmenge gegenüber. Das Rezirkulationsverhältnis nimmt so mit drastisch ab. Als weiterer Einflußfaktor hängt die Niveaudifferenz zwischen dem Nitrifika tionsbecken und dem Denitrifikationsbecken von der Intensität der Belüftung ab. Sie kann somit belastungsabhängig stark variieren. Entsprechend hängt die Rezirkulationsmenge und das Rezirkulationsvolumen ebenfalls von der Intensität der Belüftung ab. Diese Nachteile können nur durch eine aktive Steuerung behoben werden. Hierzu ist eine aufwendige Mes sung der Rezirkulationsmenge und eine entsprechende aufwendige Regelarmatur im Durch laß erforderlich.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Wasserbehandlungsanlagen, insbesondere Abwäs sern in Kläranlagen und dabei insbesondere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation, zu schaf fen, bei der das Rezirkulationsverhältnis keiner ungewollten Varianz unterliegt.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Oberkante der Zwischenwand derart angeordnet ist, daß das Wasser im vollkommenen Überfall von dem einen Behandlungsbecken in das andere Behandlungsbecken über die als wehrartige Über fallschwelle dienende Zwischenwand fließt, und daß am Ablauf des einen Behandlungsbeckens mit dem höheren Wasserspiegel eine Abtrennwand als entsprechend wie die Zwi schenwand arbeitende wehrartige Überfallschwelle angeordnet ist, wobei das so abgetrenn te Ablaufgerinne im Bereich des Ablaufs entweder einen tieferen oder aber einen höheren Wasserspiegel als die Oberkante der Abtrennwand aufweist und über welchen der Ablauf des behandelten Wassers in einem vollkommenen Überfall erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Was serbehandlungsanlagen, insbesondere von Abwässern in Kläranlagen und dabei insbeson dere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation, wird der Vorteil der Einstellung einer konstanten, definierten Rezirkulationsrate allein durch die konstruktive Gestaltung der Vorrichtung er zielt. Eine aktive Regelung ist nicht erforderlich. Somit kann auf den Bau und den Betrieb von Rezirkulationspumpen und Leitungen sowie auf die zugehörige Meß-, Steuer- sowie Re geltechnik verzichtet werden. Vielmehr stellt sich die interne Rezirkulation automatisch mit konstantem Rezirkulationsverhältnis ein. Die Schaffung definierter Abflußbedingungen für beide Überfallschwellen erfolgt dabei durch die Vorgabe von Wehrlängen und Wehrformen, wobei beide Parameter bei der Planung entsprechend den Anforderungen wählbar sind. Selbstverständlich können für Ablaufwehr und Rücklaufwehr unterschiedliche Wehrformen gewählt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dabei wie folgt beschreiben: Das Wasser tritt über den durch die Zwischenwand definierten Durchlaß an der Beckensoh le vom Denitrifikationsbecken ins Nitrifikationsbecken über. Im Nitrifikationsbecken erfolgt der Eintrag von Druckluft über an der Beckensohle montierte Belüfterelemente. Durch diese Art des Lufteintrags entsteht im Nitrifikationsbecken ein Luft/Abwasser-Gemisch mit einem gegenüber unbelüftetem Wasser um 0,5 bis 1,5% reduzierten spezifischen Gewicht. Es ergibt sich daher im Nitrifikationsbecken eine entsprechend erhöhte Wasserspiegellage. Die Erhöhung der Wasserspiegellage hängt von der eingetragenen Luftmenge sowie von der Beckentiefe ab. Die Anhebung des Wasserspiegels variiert von Anlage zu Anlage sowie in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zwischen 1 und 6 cm. Der zwischen dem Nitrifikationsbecken und dem Denitrifikationsbecken entstandene Niveaugradient ermöglicht die interne Rezirkulation. Dabei erfolgt der Rücklauf im vollkommenen Überfall über das fest einjustierte Wehr, welches gleichzeitig die Zwischenwand darstellt. Die Höhenlage dieses Wehres entspricht der eines weiteren Wehres, nämlich desjenigen Wehres, welches durch die zusätzliche Abtrennwand gebildet ist, über welche der Ablauf das Becken verläßt. Das Rezirkulationsverhältnis ergibt sich dann aus dem Längenverhältnis zwischen den beiden Wehren und der jeweiligen Wehrgeometrie, und zwar unter der Voraussetzung, daß der Überfall an beiden Wehren nicht vom Unterwasser her beeinflußt ist.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen zweistufigen Behandlungsvorrichtung schlägt vor, daß die Oberkante der Zwischenwand entweder oberhalb des Wasserspiegels des Be handlungsbeckens mit dem niedrigeren Wasserspiegel, jedoch unterhalb des Wasserspie gels des Behandlungsbeckens mit dem höheren Wasserspiegel liegt oder aber jeweils un terhalb der Wasserspiegel in den beiden Behandlungsbecken. Die erste Alternative stellt den regulären Betrieb der Anlage dar. Nichtsdestoweniger kann gemäß der zweiten Alterna tive die Oberkante der Zwischenwand unterhalb der beiden Wasserspiegel in den beiden Behandlungsbecken sich befinden, sofern die Voraussetzung erfüllt ist, daß ein vollkomme ner Überfall des Wassers vom einen Behandlungsbecken ins andere Behandlungsbecken erfüllt ist.

Vorzugsweise weisen die Zwischenwand und die Abtrennwand die gleiche Höhe auf.

Eine weitere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt vor, daß die Wehr längen der Zwischenwand sowie der Abtrennwand veränderbar sind. Dies kann beispiels weise durch einsetzbare oder verschiebbare Blenden erfolgen. Dadurch kann das Verhältnis zwischen den jeweiligen Überfallmengen beeinflußt und das Rücklaufverhältnis der internen Rezirkulation reguliert werden.

Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß die Zwischenwand derart im Becken angeord net ist, daß sich der untere Durchlaß in einem agglomerationsgefährdeten Bereich des Be handlungsbeckens mit dem tieferen Wasserspiegel befindet. Dadurch wird der Rücklauf strom im Denitrifikationsbecken den agglomerationsgefährdeten Bereich geführt, so daß dort sich ablagernde Sedimente mitgerissen und somit größere Ablagerungen verhindert werden. Somit kann auf aufwendige Rührwerke verzichtet werden, da die Sedimentation und die Durchströmung dieses Denitrifikationsbeckens gleichgerichtet sind.

Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß das Behandlungsbecken mit dem niedrigeren Wasserspiegel trichterförmig ausgebildet ist und einen Durchlaß zum anderen Behandlungs becken im Bereich des tiefsten Punktes des Behandlungsbeckens mit dem tieferen Wasser spiegel aufweist. Durch diese spezielle Ausformung des Denitrifikationsbeckens kann eben falls auf aufwendige Rührwerke verzichtet werden, da die Sedimentation und die Durchströ mung dieses Denitrifikationsbeckens gleichgerichtet sind und somit Schlammdepositionen zwangsläufig mit in das Nitrifikationsbecken abgeleitet werden.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt eine zusätzliche Einrichtung zur Erhöhung der Wasserspiegeldifferenz vor. Dadurch wird der bereits zuvor erwähnten möglichen Beeinflussung vom Unterwasser her Rechnung getragen. Eine Beeinflussung ist dann gegeben, wenn das Verhältnis der Überstauhöhen zwischen dem Wasserspiegel mit dem tieferen Niveau zum Wasserspiegel mit dem höheren Niveau bezüglich der Oberkante des Wehres einen bestimmten von der Wehrform abhängigen Schwellenwert übersteigt. Die zum sogenannten unvollkommenen Überfall führende Wasserspiegelkonstellation kann sich dann ergeben, wenn geringe Belüftungsintensität und hoher Abwasseranfall zusammentref fen. Der unvollkommene Überfall ist für die Einhaltung eines konstanten Rezirkulationsvolu mens unerwünscht. Bei Anlagen, bei denen dieses Phänomen zu erwarten ist, kann durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen eine Erhöhung des Niveaugradienten gemäß dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung erzielt werden. Die Unterstützung des Übertritts des Ab wassers vom Denitrifikationsbecken in das Nitrifikationsbecken erfolgt somit durch eine akti ve Förderung.

Diese aktive Förderung kann nach dem sogenannten Mammutpumpenprinzip dadurch erfol gen, daß der Durchlaß derart ausgebildet ist, daß eine nach oben hin gerichtete Rezirkula tionsströmung ins Behandlungsbecken mit dem höheren Wasserspiegel ausgebildet ist, wo bei im Bereich des Durchlasses eine Druckluftzuführung mündet. Der Übergang vom Denitrifikationsbecken zum Nitrifikationsbecken wird somit durch aufsteigende Rohre oder Durchlässe vermittelt. Nach diesem Mammutpumpenprinzip erfolgt somit die aktive Förde rung des Abwassers, wodurch sich im Denitrifikationsbecken ein abgesenkter Wasserspie gel einstellt.

Alternativ wird für die aktive Förderung zur Unterstützung des Übertritts des Abwassers vom Denitrifikationsbecken in das Nitrifikationsbecken vorgeschlagen, daß zur Unterstützung der Rezirkulation vom Behandlungsbecken mit dem tieferen Wasserspiegel ins Behandlungs becken mit dem höheren Wasserspiegel zusätzlich eine Pumpe vorgesehen ist. Auch diese Maßnahme führt zu einer Absenkung des Wasserspiegels im Denitrifikationsbecken. Sie dient erforderlichenfalls als Gegenmaßnahme, um einen unvollkommenen Überfall im Nitrat rücklauf zu vermeiden.

Drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum zweistufigen Behan deln von Abwässern in Kläranlagen insbesondere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation wer den nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Abwasserbehandlungsvorrich tung;

Fig. 2 eine etwas modifizierte Ausführungsform mit einer schräg ge neigten Zwischenwand;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform nach dem sogenannten Mammut pumpenprinzip;

Fig. 4 ein Schaubild der Abhängigkeit der Abflußmengen von der Überstauhöhe und der unterwasserseitigen Einstauhöhe bei ei nem sogenannten Dachwehr.

Die Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Abwässern in Kläranlagen mittels Nitrifika tion sowie Denitrifikation in Fig. 1 weist ein Becken 1 mit einem Zulauf 2 für das zu behan delnde Wasser sowie mit einem Ablauf 3 für das behandelte Wasser nach erfolgter Nitrifika tion sowie Denitrifikation auf. Der Ablauf 3 mündet dabei in einem nicht näher dargestellten Nachklärbecken, von welchem aus eine externe Rezirkulationsleitung 4 für den Rücklauf schlamm aus dem Nachklärbecken ausgeht und in den Zulauf 2 mündet.

Innerhalb des Beckens 1 befindet sich eine Zwischenwand 5, welche das Becken 1 in ein Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation sowie in ein Behandlungsbecken 1′′ für die Ni trifikation unterteilt. Die Oberkante 6 der Zwischenwand 5 definiert dabei eine wehrartige Überfallschwelle für das im Becken 1 befindlichen Wasser, während die Unterkante 7 der Zwischenwand 5 zwischen sich und dem Boden 8 des Beckens 1 einen Durchlaß 9 definiert.

Im Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation befindet sich ein Rührwerk 10. Im Bodenbe reich des Behandlungsbeckens 1′′ für die Nitrifikation sind Belüfterelemente 11 für einen Drucklufteintrag angeordnet. Weiterhin ist im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation eine Abtrennwand 12 angeordnet, welche die gleiche Höhe wie die Zwischenwand 5 aufweist. Diese Abtrennwand 12 definiert ein abgetrenntes Ablaufgerinne 13 innerhalb des Beckens 1, von dem der Ablauf 3 für den Austrag des behandelten Wassers ausgeht.

Die in Fig. 1 dargestellte Behandlungsanlage für Abwässer funktioniert wie folgt:
Im Ruhezustand der Anlage hat das Wasser im Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation sowie im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation das gleiche Niveau, wobei die Oberkan ten 6 der Zwischenwand 5 sowie der Abtrennwand 12 auf Höhe des Wasserspiegels oder über dem Wasserspiegel liegen.

Im Betriebszustand erfolgt über den Zulauf 2 die Zuführung des zu behandelnden Wassers ins Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation. Die Umwälzung des Wassers erfolgt über das Rührwerk 10. Gleichzeitig erfolgt im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation der Ein trag von Druckluft über an dem Boden 8 montierte Belüfterelemente 11. Durch diese Art des Lufteintrags entsteht im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation ein Luft/Abwasser-Ge misch mit einem gegenüber unbelüftetem Wasser um 0,5 bis 1,5% reduzierten spezifischen Gewicht. Es ergibt sich daher im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation eine entspre chend erhöhte Wasserspiegellage. Die Erhöhung dieser Wasserspiegellage hängt von der eingetragenen Luftmenge sowie von der Beckentiefe ab. Die Anhebung des Wasserspiegels variiert dabei von Anlage zu Anlage und in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zwi schen 1 und 6 cm. Der somit zwischen dem Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation und dem Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation entstehende Niveaugradient ermöglicht ei ne interne Rezirkulation des Wassers, welche durch die Pfeile angedeutet ist. Die Anhebung des Wasserspiegels im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation ist dabei derart, daß die Höhe der Oberkante 6 der Zwischenwand 5 überschritten wird, so daß der Rücklauf des im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation behandelten Wassers im vollkommenen Überfall über ein fest einjustiertes Wehr in Form der Zwischenwand 5 erfolgt. Gleichzeitig strömt durch den unteren Durchlaß 9 Wasser von dem Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation ins Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation, so daß die bereits erwähnte interne Rezirku lation entsteht.

Gleichzeitig erfolgt ausgehend vom Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation ein vollkom mener Überfall des darin behandelten Wassers über das ebenfalls fest einjustierte Wehr in Form der Abtrennwand 12, so daß sich in dem Ablaufgerinne 13 das in dem Behandlungs becken 1′′ für die Nitrifikation behandelte Wasser sammelt und dem Ablauf 3 zugeführt wird. Das Rezirkulationsverhältnis ergibt sich dann aus dem Längenverhältnis zwischen den bei den Wehren (Zwischenwand 5 und Abtrennwand 12), und zwar unter der Voraussetzung, daß der Überfall an beiden Wehren nicht vom Unterwasser her beeinflußt ist.

Eine modifizierte Ausführungsform der Behandlungsanlage für Abwässer in Kläranlagen oder allgemein zur Behandlung von Wasser ist in Fig. 2 dargestellt. Der Unterschied zur Ausführungsform in Fig. 1 besteht darin, daß die Zwischenwand 5 nicht senkrecht innerhalb des Beckens 1 ausgerichtet ist, sondern daß die Zwischenwand 5 in ihrem unteren Ab schnitt hin zur vorderen Innenkante 14 des Behandlungsbeckens 1′ für die Denitrifikation ge neigt ist, so daß das Behandlungsbecken 1′ trichterförmig ausgebildet ist. Außerdem ist das Rührwerk 10 nicht vorhanden. Die Funktion dieser zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die Funktion der Behandlungsanlage in Fig. 1. Lediglich der Durchlaß 9 ist in dem Be reich der Innenkante 14 des Behandlungsbeckens 1′ für die Denitrifikation verlegt, mit dem Effekt, daß sich im Bereich der Innenkante 14 keine Sedimente ablagern können sondern vielmehr von dem rezirkulierten Wasser mitgerissen werden. Aus diesem Grunde kann auf das Rührwerk 10 der ersten Ausführungsform in Fig. 1 verzichtet werden.

Die zuvor bereits erwähnte Beeinflussung vom Unterwasser her ist dann gegeben, wenn das Verhältnis der Überstauhöhe h_u/h_ü einen bestimmten von der Wehrform abhängigen Schwellenwert übersteigt. Die Abhängigkeit der Abflußmengen von der Überstauhöhe und der unterwasserseitigen Einstauhöhe ist in Fig. 4 anhand eines Schaubildes beispielhaft für die Wehrform "Dachwehr" dargestellt. Die zum sogenannten unvollkommenen Überfall füh rende Wasserspiegelkonstellation kann sich dann ergeben, wenn geringe Belüftungsintensi tät und hoher Abwasseranfall zusammentreffen. Beim "Dachwehr" beispielsweise muß mit einer Verminderung des Abflußleistung gerechnet werden, wenn der Wert h_u mehr als 60% der Überstauhöhe h_ü beträgt. Für unterschiedliche Rückstaubedingungen im Unterwasser ergeben sich verschiedene Abflußkennlinien, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Wasser spiegellage im Unterwasser hängt dabei vom Wasserspiegel im Oberwasser (Kommunika tion über Sohlendurchlaß) sowie vom Druckverlust am Sohlendurchlaß (abhängig von Durchfluß und Form) ab. Der unvollkommene Überfall ist für die Einhaltung eines konstanten Rezirkulationsvolumens unerwünscht. Bei Anlagen, bei denen dieses Phänomen zu erwarten ist, kann durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen eine Erhöhung des Niveaugradienten erzielt werden. Eine derartige Anlage, welche nach dem sogenannten Mammutpumpenprinzip arbeitet, ist in Fig. 3 dargestellt:
Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden ersten Ausführungsformen, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, und der Ausführungsform nach dem Mammutpumpenprinzip besteht darin, daß der Übergang vom Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation zum Be handlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation durch aufsteigende Rohre oder Durchlässe 9 vermit telt wird. Gleichzeitig wird zulaufseitig in diese Rohre oder Durchlässe 9 über eine Druckluft zuführung 15 Druckluft eingetragen, so daß ein schräg nach oben hin gerichteter Rezirkula tionsstrom des Wassers im Behandlungsbecken 1′′ für die Nitrifikation entsteht. Nach dem Mammutpumpenprinzip erfolgt somit eine aktive Förderung des Abwassers, wodurch sich im Behandlungsbecken 1′ für die Denitrifikation ein abgesenkter Wasserspiegel einstellt.

Die Vorteile der beschriebenen Behandlungsanlagen für Abwässer zu Nitrifikation sowie De nitrifikation liegen darin, daß auf Bau und Betrieb von Rezirkulationspumpen und Leitungen sowie auf die zugehörige Meß-, Steuer- sowie Regeltechnik verzichtet werden kann, da die Einstellung einer konstanten, definierten Rezirkulationsrate allein durch die konstruktive Ge staltung erzielt wird, ohne daß eine aktive Regelung erforderlich ist. Je nach Ausformung des Denitrifikationsbeckens kann auf aufwendige Rührwerke verzichtet werden, da die Sedi mentation und die Durchströmung dieses Beckens gleichgerichtet sind. Vor allem aber stellt sich die interne Rezirkulation automatisch mit konstantem Rezirkulationsverhältnis ein, was der entscheidende Vorteil gegenüber den bekannten Behandlungsverfahren ist.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen das Behandeln von Abwässern in Kläran lagen zur Nitrifikation sowie Denitrifikation. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die zu gehörige Anlage ist jedoch allgemein für das Behandeln von Wasser in entsprechenden Wasserbehandlungsanlagen geeignet, beispielsweise auch für die Behandlung von Trink wasser.

Bezugszeichenliste

1 Becken
1′ Behandlungsbecken für die Denitrifikation
1′′ Behandlungsbecken für die Nitrifikation
2 Zulauf
3 Ablauf
4 externe Rezirkulationsleitung
5 Zwischenwand
6 Oberkante
7 Unterkante
8 Boden
9 Durchlaß
10 Rührwerk
11 Belüfterelemente
12 Abtrennwand
13 Ablaufgerinne
14 Innenkante
15 Druckluftzuführung

Claims

1. Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Wasserbehandlungsanlagen, insbesondere von Abwässern in Kläranlagen und dabei insbesondere zur Nitrifikation sowie Denitrifikation,
mit einem einen Zulauf (2) für das zu behandelnde Wasser sowie einen Ablauf (3) für das behandelte Wasser aufweisenden Becken (1), in dem eine gemeinsame Zwischen wand (5) zur Unterteilung des Beckens (1) in zwei Behandlungsbecken (1′, 1′′) angeord net ist,
wobei für eine Rezirkulation des zu behandelnden Wassers zwischen den beiden Be handlungsbecken (1′, 1′′) die Oberkante (6) der Zwischenwand (5) etwa in Höhe des Wasserspiegels angeordnet ist und die Unterkante (7) der Zwischenwand (5) einen Durchlaß (9) im Beckensohlenbereich definiert sowie weiterhin zwischen den beiden Behandlungsbecken (1′, 1′′) eine Wasserspiegeldifferenz aufgrund unterschiedlicher spezifischer Gewichte vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberkante (6) der Zwischenwand (5) derart angeordnet ist, daß das Wasser im vollkommenen Überfall von dem einen Behandlungsbecken (1′′) ins andere Behand lungsbecken (1′) über die als wehrartige Überfallschwelle dienende Zwischenwand (5) fließt, und
daß am Ablauf (3) des einen Behandlungsbeckens (1′′) mit dem höheren Wasserspiegel eine Abtrennwand (12) als entsprechend wie die Zwischenwand (5) arbeitende wehrarti ge Überfallschwelle angeordnet ist, wobei das so abgetrennte Ablaufgerinne (13) im Be reich des Ablaufs (3) entweder einen tieferen oder aber einen höheren Wasserspiegel als die Oberkante (6) der Abtrennwand (12) aufweist und über welchen der Ablauf des behandelten Wassers in einem vollkommenen Überfall erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (6) der Zwi schenwand (5) entweder oberhalb des Wasserspiegels des Behandlungsbeckens (1′) mit dem niedrigeren Wasserspiegel, jedoch unterhalb des Wasserspiegels des Behand lungsbeckens (1′′) mit dem höheren Wasserspiegel liegt oder aber jeweils unterhalb der Wasserspiegel in den beiden Behandlungsbecken (1′, 1′′).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (5) und die Abtrennwand (12) die gleiche Höhe aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehr längen der Zwischenwand (5) sowie der Abtrennwand (12) veränderbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi schenwand (5) derart im Becken (1) angeordnet ist, daß sich der untere Durchlaß (9) in einem agglomerationsgefährdeten Bereich des Behandlungsbeckens (1′) mit dem tiefe ren Wasserspiegel befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Be handlungsbecken (1′) mit dem niedrigeren Wasserspiegel trichterförmig ausgebildet ist und einen Durchlaß (9) zum anderen Behandlungsbecken (1′′) im Bereich des tiefsten Punktes des Behandlungsbeckens (1′) mit dem tieferen Wasserspiegel aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einrichtung zur Erhöhung der Wasserspiegeldifferenz.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) derart ausgebildet ist, daß eine nach oben hin gerichtete Rezirkulationsströmung ins Behand lungsbecken (1′′) mit dem höheren Wasserspiegel ausgebildet ist, wobei im Bereich des Durchlasses (9) eine Druckluftzuführung (15) mündet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Rezirkulation vom Behandlungsbecken (1′) mit dem tieferen Wasserspiegel ins Be handlungsbecken (1′′) mit dem höheren Wasserspiegel zusätzlich eine Pumpe vorgese hen ist.