DE4402442C1 - Verfahren zur Verbesserung der Abwasserreinigung in Tropfkörperanlagen - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Abwasserreinigung in TropfkörperanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserbehandlung, bei dem das Abwasser in
einem Tropfkörper biologisch gereinigt wird.
Eine der ältesten biologischen Abwasserreinigungsverfahren besteht darin, das
Abwasser in Tropfkörpern zu behandeln. Dabei wird das Abwasser über einem in
einem oben offenen oder geschlossenen Behälter befindlichen Tropfkörperfüllmaterial,
das z. B. aus Lavaschlacke oder Kunststoffpackungen besteht, verrieselt. Auf dem
Tropfkörperfüllmaterial angesiedelte Mikroorganismen bauen die Abwasserinhaltsstoffe
in Gegenwart von Luft, die sich in den Zwischenräumen des Tropfkörperfüllmaterials
befindet, ab. Um eine Verstopfung des Tropfkörpers mit im Abwasser vorhandenen
Feststoffen zu vermeiden, ist dem Tropfkörper üblicherweise eine Sedimentationsstufe
zur Vorklärung des Abwassers vorgeschaltet.
Derartige Tropfkörper arbeiten allerdings häufig nicht zufriedenstellend. Die
Reinigungsleistung des Tropfkörpers läßt oft zu Wünschen übrig. Außerdem gehen von
diesen Tropfkörpern häufig starke Geruchsemissionen aus, die mit aufwendigen
Überbauungen bekämpft werden müssen, falls sich die Abwasserreinigungsanlage in
einem Wohngebiet befindet. Darüber hinaus weist der aus dem Tropfkörper
abgezogene Abwasserschlamm bisweilen ein schlechtes Absetzverhalten auf, so daß
Schwierigkeiten bei der Schlammzurückhaltung in einem nachgeschalteten
Nachklärbecken auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß eine gleichbleibend hohe Reinigungsleistung
gewährleistet ist und Geruchsemissionen weitgehend vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abwasser vor Eintritt in
den Tropfkörper mit technisch reinem Sauerstoff angereichert wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die geschilderten, bei herkömmlichen
Tropfkörperverfahren auftretenden Probleme auf ein Anfaulen des Abwassers vor
Eintritt in den Tropfkörper zurückzuführen sind. Aufgrund langer Aufenthaltszeiten der
Abwässer in Abwasserkanälen und in der Vorklärung entstehen durch anaerobe
Abbauvorgänge Sulfide, insbesondere Schwefelwasserstoff, die toxisch auf die auf
dem Tropfkörperfüllmaterial angesiedelte Biomasse wirken. Durch Versprühen des
angefaulten Abwassers über dem Tropfkörperfüllmaterial treten die geschilderten
Geruchsbelästigungen auf. Außerdem sinkt die Reinigungsleistung des Tropfkörpers,
da ein Teil der für den biologischen Schadstoffabbau verantwortlichen Biomasse
aufgrund der Sulfidbelastung abstirbt. Hinzu kommt noch schlechtes
Schlammabsetzverhalten in der Nachklärung aufgrund von Blähschlammbildung.
Es wurde nun mit der vorliegenden Erfindung ein Weg gefunden, diese Probleme auf
einfache und elegante Weise zu beseitigen. Die Erfindung beruht darauf, daß ein
Anfaulen des Abwassers vor Eintritt in den Tropfkörper vermieden wird. Dies wird durch
Einspeisen von technisch reinem Sauerstoff in das Abwasser vor Eintritt des
Abwassers in den Tropfkörper erreicht. Dadurch werden die toxischen
Abwasserinhaltsstoffe, insbesondere der Schwefelwasserstoff, noch vor dem
Tropfkörper oxidiert. Außerdem findet dadurch bereits vor Eintritt des Abwassers in den
Tropfkörper ein biologischer Teilabbau der Abwasserinhaltsstoffe statt.
Geruchsemissionen durch Versprühen von angefaultem Abwasser über dem
Tropfkörperfüllmaterial und durch Faulungsvorgänge im Tropfkörper selbst werden
zuverlässig verhindert. Darüber hinaus wird die Reinigungsleistung des
Abwasserreinigungsverfahrens erhöht, da ein Absterben von Biomasse im Tropfkörper
aufgrund von Toxinen vermieden und die Sauerstoffversorgung des Tropfkörpers
verbessert wird. Ferner werden im Tropfkörper ablaufende Nitrifikationsvorgänge und
biologische Mechanismen zur Phosphorelemination unterstützt. Zudem wird das
Absetzverhalten der im Tropfkörper anfallenden absetzbaren Stoffe in einer
nachgeschalteten Nachklärung verbessert.
Die Anreicherung des Abwassers mit dem technisch reinen Sauerstoff erfolgt bevorzugt
unmittelbar vor dem Eintritt des Abwassers in den Tropfkörper, um zuverlässig zu
verhindern, daß das Abwasser auf dem Weg von der Anreicherungsstelle zum
Tropfkörper wieder in anaeroben Zustand übergeht. Die Parameter Druck und
Temperatur beim Sauerstoffeintrag, Verweilzeit des Abwassers an der
Anreicherungsstelle, Sauerstoffkonzentration im Abwasser, Fließgeschwindigkeit des
Abwassers in der Zuleitung zum Tropfkörper und Entfernung der Anreicherungsstelle
vom Tropfkörper werden zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, daß auf dem
Weg von der Anreicherungsstelle zum Tropfkörper die toxischen Substanzen im
Abwasser, insbesondere der Schwefelwasserstoff, weitgehend abgebaut werden
können.
Falls dem Tropfkörper eine Vorklärung vorgeschaltet ist, so wird die Anreicherung des
Abwassers mit technisch reinem Sauerstoff vorzugsweise zwischen der Vorklärung und
dem Tropfkörper durchgeführt. Auf diese Weise wird die oxidative Kapazität des
sauerstoffangereicherten Abwassers durch schwer abbaubare, insbesondere
mineralische Feststoffe, die mit einer vorhergehenden Sedimentation
betriebswirtschaftlich günstiger aus dem Abwasser entfernt werden können, nicht
unnötig in Anspruch genommen.
Vorzugsweise wird der technisch reine Sauerstoff in einem dem Tropfkörper
vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter in das Abwasser eingetragen. Die Verweilzeit
des Abwassers im Vorreinigungsbehälter wird so eingestellt, daß die toxischen
Abwasserinhaltsstoffe noch vor Eintritt des Abwassers in den nachfolgenden
Tropfkörper weitgehend oxidiert werden. Zweckmäßigerweise wird die Verweilzeit des
Abwassers im Vorreinigungsbehälter auf ca. 10 bis ca. 60 Minuten, vorzugsweise ca.
20 bis ca. 30 Minuten, eingestellt. Im Vorreinigungsbehälter wird bevorzugt eine
Sauerstoffkonzentration von ca. 8 bis ca. 15 g/m³, vorzugsweise ca. 10 bis ca. 12
g/m³, aufrechterhalten. Somit wird dem Tropfkörper mehr Sauerstoff zugeführt, als
durch eine Luftanreicherung möglich ist. Eine Luftanreicherung ergäbe typischerweise
eine Sauerstoffkonzentration von ca. 5 bis 7 g/m³. Da die vorgeschlagene
Anreicherung nur unwesentlich über der Luftsättigung liegt, ist nur mit geringen
Ausgasungsverlusten zu rechnen.
Durch Einbindung des Vorreinigungsbehälters in die Zulaufleitung zum Tropfkörper ist
keine Pumpe und damit kein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich.
Um den biologischen Abbau der Abwasserinhaltsstoffe im Tropfkörper weiter zu
verbessern, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das
Abwasser vor Eintritt in den Tropfkörper mit Sauerstoff gesättigt.
Ein möglichst hoher Sauerstoffanreicherungsgrad wird zweckmäßigerweise dadurch
erreicht, daß der technisch reine Sauerstoff bei einem Überdruck von ca. 1 bis ca. 10
bar und bei einer Abwassertemperatur von ca. 5 bis ca. 40°C in das Abwasser
eingespeist wird.
Zum Eintragen des technisch reinen Sauerstoffs in das Abwasser wird das Abwasser
vorzugsweise über mindestens einen am Boden des Vorreinigungsbehälters verlegten
perforierten Schlauch mit dem technisch reinen Sauerstoff begast. Es sind aber auch
andere Sauerstoffeintragsverfahren denkbar, beispielsweise ein Sauerstoffeintrag über
Belüftungsdüsen oder Sauerstoff-Reaktoren.
Um den biologischen Teilabbau der Abwasserinhaltsstoffe im Vorreinigungsbehälter zu
fördern, wird gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens der technisch reine
Sauerstoff in einem mit Aufwuchsflächen für Biomassen versehenen
Vorreinigungsbehälter in das Abwasser eingetragen. Vorzugsweise werden hierzu
Schaumstoffwürfel in das im Vorreinigungsbehälter befindliche Abwasser in einer
Menge eingegeben, daß sie frei beweglich im Abwasser schweben. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, feste Aufwuchskörper, z. B. Kunststoffplatten oder
Kunststoffpackungen, im Vorreinigungsbehälter vorzusehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Leistungssteigerung von allen
üblichen Tropfkörpern sowie zur Beseitigung von Geruchsproblemen, insbesondere bei
offenen Tropfkörperanlagen. Ganz besonders ist das Verfahren zur Sanierung von
überlasteten Tropfkörperanlagen geeignet.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit
einem Tropfkörper und einem vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter zur
Sauerstoffanreicherung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anlage.
In den Fig. 1 und 2 sind dieselben Anlagenteile mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet.
Kommunales oder in Gewerbebetrieben anfallendes Abwasser wird in einer
Sedimentationsstufe 1 vorgeklärt, um das Abwasser von absetzbaren Stoffen, die
häufig oxidativ schwer abzubauen sind, zu befreien.
Anschließend wird das vorgeklärte Abwasser mittels einer Pumpe 2 und über Leitungen
3 und 10 in den Vorreinigungsbehälter 4 gefördert. Die Verweilzeit des Abwassers im
Vorreinigungsbehälter 4 wird auf 15 Minuten eingestellt. Auf dem Boden des
Vorreinigungsbehälters 4 sind perforierte Begasungsschläuche 5 verlegt, die mit einer
außerhalb des Vorreinigungsbehälters 4 aufgestellten Sauerstoffversorgungsanlage 6
in Verbindung stehen. Die Sauerstoffversorgungsanlage 6 besteht im wesentlichen aus
einem Flüssigsauerstofftank 7 und einer Verdampfungseinrichtung 8. Der durch die
Verdampfungseinrichtung 8 aus dem vom Flüssigsauerstofftank 7 abgezogenen
Flüssigsauerstoff hergestellte gasförmige technisch reine Sauerstoff wird über Leitung
9 den perforierten Begasungsschläuchen 5 zugeführt. Das Sauerstoffgas tritt aus den
Poren des Begasungsschlauches feinblasig aus und reichert das im
Vorreinigungsbehälters 4 befindliche Abwasser mit Sauerstoff an. Die
Sauerstoffbegasung wird so eingestellt, daß das dem Vorreinigungsbehälter 4 über
Leitung 11 verlassende Abwasser eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff von ca.
12 g/m³ aufweist. Das so mit Sauerstoff angereicherte Abwasser wird über Leitung 12
dem Tropfkörper 13 zugeführt und mittels eines rotierenden Sprührechens 14 über dem
Tropfkörperfüllmaterial 15 versprüht. Das gereinigte Abwasser wird schließlich über
Leitung 16 aus dem Tropfkörper 13 abgeführt und einer Nachklärung in einer
Sedimentationsstufe 17 unterzogen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Abwasserbehandlung, bei dem das Abwasser in einem Tropfkörper
biologisch gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser vor Eintritt
in den Tropfkörper (13) mit technisch reinem Sauerstoff angereichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der technisch reine
Sauerstoff in einem dem Tropfkörper (13) vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter
(4) in das Abwasser eingetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im
Vorreinigungsbehälter (4) eine Verweilzeit des Abwassers von ca. 10 bis ca. 60
Minuten eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abwasser vor Eintritt in den Tropfkörper (13) mit Sauerstoff gesättigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der
technisch reine Sauerstoff bei einem Überdruck von ca. 1 bis ca. 10 bar in das
Abwasser eingetragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der
technisch reine Sauerstoff bei einer Temperatur von ca. 5 bis ca. 40°C in das
Abwasser eingetragen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der
technisch reine Sauerstoff über mindestens einen perforierten Begasungsschlauch
in das Abwasser eingetragen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der
technisch reine Sauerstoff in einem mit Aufwuchsflächen für Biomasse versehenen
Vorreinigungsbehälter (4) in das Abwasser eingetragen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß im
Vorreinigungsbehälter (4) eine Sauerstoffkonzentration im Abwasser von ca. 8 bis
ca. 15 g/m³ aufrechterhalten wird.
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