DE4402442C1 - Verfahren zur Verbesserung der Abwasserreinigung in Tropfkörperanlagen - Google Patents

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.