DE4444514A1 - Kläranlage mit Rotations-Bio-Reaktoren, insbesondere in Kaskaden- und Containerbauform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kläranlage mit einer bekannten Vor- und Nachklärung und einer biologischen Klärstufe mit rotierenden Tauchkörpern für die Behandlung von kommunalen und industriellen Abwässern. Diese ist besonders günstig in einer modularen Containerbauform anwendbar.

Bekannt sind rotierende Tauchkörper in Reaktoren in Kläranlagen zur aeroben biologischen Behandlung von Abwasser. Diese Reaktoren bestehen aus einem Behälter, in dem eine Welle horizontal angeordnete ist. Auf dieser sind vertikal, nebeneinander Scheiben, bzw. aus Abschnitten zusammengesetzte Scheiben drehfest befestigt (DE OS 3140372). Die Welle befindet sich etwa in Höhe des Flüssigkeitsspiegels, so daß durch die Rotation die auf den Scheiben angesiedelten Mikroorganismen abwechselnd mit dem Abwasser und der Umgebungsluft in Berührung kommen. Die Leistung dieser Anlagen ist wesentlich von der von den Mikroorganismen zu besiedelnden Oberfläche abhängig. Die bekannten Vorrichtungen besitzen im Abstand von etwa 1 cm auf der Welle gehaltene Kunststoffscheiben von ca. 1-2 cm Dicke mit einem Durchmesser von 2-3 m. Der Scheibendurchmesser und die Dicke ist aus bautechnischen Gründen begrenzt. Der Scheibenabstand darf einen Mindestwert nicht unterschreiten, da die Zwischenräume sonst durch die Mikroorganismen zuwachsen können. Weiterhin sind die Scheiben bei der erforderlichen Festigkeit möglichst leicht auszuführen, um Materialmenge und Antriebsenergie klein zu halten. Die Herstellung der Scheiben aus geschäumtem Kunststoff in einem Körper erfordert große und teure Werkzeuge. Derartige Scheiben sind sehr leicht, andererseits aber empfindlich gegen mechanische Einwirkungen. Aus Segmenten zusammengesetzte Scheiben sind handlicher, benötigen jedoch einen zusätzlichen Montageaufwand und Halterahmen. Mehrere Scheiben sind zu Paketen zusammengefaßt und werden von einer gemeinsamen Welle (DE AS 2806415) oder von je einer Welle (DE PS 3502762) getragen.

Zur Vergrößerung der Oberfläche und Senkung des Fertigungsaufwandes sind verschiedene Vorschläge bekannt. Entsprechend der DE PS 3140372 werden die Scheibenzwischenräume am Umfang abgedeckt, um Reaktionskammern zu schaffen.

Gemäß der DE OS 3532948 sind Kunststoffrohre achsparallel und in der DE PS 3513602 spiralförmig auf der Welle befestigt. Schließlich sind auch mit verschiedenartigen Aufwuchskörpern gefüllte zylinderförmige Trommeln bekannt.

Die Tauchkörper zeichnen sich durch geringen Energieverbrauch und relativ gute Abbauleistungen aus. Der effektive Sauerstoffeintrag ermöglicht eine umfassende Nitrifikation. Ein Abbau der Nitrate durch eine Denitrifikation ist aufgrund der aeroben Bedingungen in diesen Anlagen jedoch nicht möglich. Um eine zusätzliche Prozeßstufe einzusparen wurde in dem DE GM 7819138 vorgeschlagen, den Abwasserspiegel nach der Nitrifikation zeitweise bis zur Oberkante der Scheiben anzuheben, wobei die Anlage im oberen Bereich abgedichtet ist. Mit diesen Maßnahmen sollen anaerobe Verhältnisse geschaffen werden, um eine Denitrifikation zu bewirken. Die Anlage arbeitet somit diskontinuierlich und erfordert außerdem einen baulichen Mehraufwand.

Die üblichen Vorrichtungen in Containerbauweise bestehen aus einem oder mehreren containerförmigen Behältern (DE OS 3205237), in denen die Einrichtungen einer kleinen Kläranlage eingebaut sind. Anlagen mit einem Container sind in der Einsatzbreite begrenzt variabel (DE OS 3929510). Für größere Kapazitäten ist es üblich, mehrere Anlagen parallel zu betreiben. Mehrteilige Containeranlagen verwenden je einen Container für die Hauptprozeßstufen Vorklärung, biologische Reinigungsstufe und Nachklärung. Die biologische Reinigungsstufe besteht aus mehreren kaskadenförmig angeordneten, steuerbaren anaerob und aerob betriebenen Festbettreaktoren. Das Festbettmaterial in den Reaktoren ist einheitlich, z. B. aus Bionetz oder Gitterrohre ausgeführt. Der Vorteil dieser Vorrichtungen ist u. a. die gesteuerte Denitrifikation. Der Aufwand für die Belüftung ist dagegen relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kläranlage zu schaffen, die einen effektiveren biologischen Abbau durch optimale Umweltbedingungen für die Mikroorganismen, eine Senkung des Energieverbrauchs und eine kontinuierliche Denitrifikation ermöglicht. Eine weitere Aufgabe ist die variable Gestaltung der Kläranlage für verschiedene Leistungen und Abwasserzusammensetzungen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß mindestens zwei Rotations-Bio-Reaktoren kaskadenförmig mit je einem Tauchkörper angeordnet sind und diese Tauchkörper aus unterschiedlichem Festbettmaterial bestehen. Weiterhin sind die Reaktoren mittels höhenverstellbarer Überläufe und steuerbarer Einzelantriebe anaerob/aerob betreibbar. Dieser Gestaltung ermöglicht die Anwendung der effektiv arbeitenden Tauchkörper in einer Kläranlage mit kontinuierlicher Denitrifikation. Die gesteuerten Einzelantriebe und differenzierte Tauchkörper in jeder Kaskade bewirken optimale Bedingungen für die Mikroorganismen und damit hohe Abbauleistungen bei unterschiedlichen Belastungen. Mit der Ausbildung einzelner oder mehrerer Rotations-Bio-Reaktoren der Kaskade als jeweils ein Container ist eine Anpassung an die geforderte Leistung leicht möglich.

Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt die Rotations-Bio-Reaktoren in einer räumlichen Darstellung, teilweise aufgeschnitten.

Fig. 2 zeigt die Anordnung einer Containerkläranlage in der Draufsicht.

Die Kläranlage besteht aus den Modulen 1 bis 5. Im Modul 1, der aus einem Behälter besteht, der vor dem Container angeordnet ist und der mit Sandfang und Rechen ausgerüstet ist, befindet sich eine Teil der Vorklärung 13. Der weitere Teil der Vorklärung 13 befindet sich über den Rotations-Bio-Reaktoren 2, 3 und 4. In einem Containern sind die Rotations-Bio-Reaktoren 2, 3 und 4 als Module kaskadenförmig angeordnet. Bei größeren Anlagen sind diese jeweils als ein Container ausgebildet. Der Modul 5 enthält die Nachklärung 14.

Im Ausführungsbeispiel werden die 3 Rotations-Bio-Reaktoren 2, 3 und 4 im Container durch Stirnwänden voneinander getrennt. Im Rotations-Bio-Reaktor 2 ist auf einer waagerechten Welle 1 ein zylinderförmiger Körper befestigt. In diesem sind axial Gitterrohre als Festbettmaterial gestapelt. An der zum Modul 3 gerichteten Stirnwand ist ein Antriebsrad befestigt und mit einem Antrieb 5 über einen Zahnriemen verbunden. Im Rotations-Bio-Reaktor 3 und im Rotations-Bio-Reaktor 4 sind zylinderförmige Körper auf einer gemeinsamen Welle befestigt. Der nicht dargestellte Antrieb befindet sich an der rückseitigen Stirnwand des Containers und wirkt direkt auf die Welle. Am Umfang des zylinderförmigen Körpers des Rotations-Bio-Reaktor 3 sind Turbolenzgerinne 6 und am Rotations-Bio-Reaktor 4 Schöpfreaktoren 7 angeordnet. Weiterhin sind im Rotations-Bio-Reaktor 3 radial Gitterrohre und im Rotations-Bio- Reaktor 4 Kunststoffkugeln eingebracht. Die zylinderförmigen Körper sind aus Gittermaterial gefertigt, so daß das Festbettmaterial allseitig vom Abwasser umspült wird. Schlammrückhaftetaschen 8 sind zwischen dem ersten und zweiten, sowie hinter dem dritten Rotations-Bio-Reaktor im unteren Bereich eingebaut. Über eine Leitung wird der Rücklaufschlamm 9 in den Rotations-Bio-Reaktor 2 zurückgeführt. Der Überschußschlamm 10 wird abgezogen. Eine in der Höhe verstellbare Zahnschwelle befindet sich zwischen den Rotations-Bio-Reaktoren 2 und 3. An der Reaktorwanne 12 ist eine Heizung 11 im Bereich des Rotations-Bio-Reaktors 2 angeordnet. Zur Wärmeerhaltung ist der ganze Container an der Außenwand mit einer Thermoisolierung 15 versehen. Die Meß- und Steueranlage und die Energieversorgung für die Regelung der Drehzahl der Tauchkörper, der Füllstandshöhe sowie der Zu- und Abflußgröße sind in einem nicht dargestelltem Container angeordnet. Die Anlage ist weiterhin mit Pumpen für den Schlammabzug ausgerüstet.

Die Anlage arbeitet wie folgt. Von der Vorklärung 13 wird das Abwasser dosiert in den Rotations-Bio-Reaktor 2 gefördert. Die Zahnschwelle bewirkt einen Füllstand bis zur Oberkante des Tauchkörpers. Eine niedrige Umdrehungszahl des Antriebes 5 sichert eine Durchmischung des Abwassers im Festbett. Die Rückführung von Schlamm bewirkt bei anaeroben Verhältnissen ein Denitrifikation. Bei hoher Belastung wird die Füllstandshöhe nach Bedarf abgesenkt und die Drehzahl erhöht, so daß teilweise ein aerober Abbau erfolgt. Über die Zahnschwelle gelangt das Abwasser in den zweiten und von diesem in den dritten Rotations-Bio-Reaktor 3 bzw. 4. Der Füllstand liegt hier in Höhe der Welle. Durch die Rotation erfolgt ein aerober Abbau, wobei die unterschiedlichen Festbettkörper und Zusatzbelüftungen die optimalen Bedingungen entsprechend dem kaskadenförmigen Abbau ermöglichen. Entsprechend der Zuflußgröße erfolgt ein Abfluß zur Nachklärung 14. Weitere Ausführungsformen mit anderen Festbettkombinationen sind möglich, ohne daß das Wesen der Erfindung verlassen wird.

Claims (16)

1. Kläranlage mit Rotations-Bio-Reaktoren, insbesondere in Kaskaden- und Containerbauform, für die biologische Abwasserreinigung, bestehend aus auf mindestens einer annähernd waagerechten Welle gruppenförmig angeordneten Rotationstauchkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß

• - mindestens zwei Rotations-Bio-Reaktoren (2, 3) kaskadenförmig mit je einem Rotationstauchkörper angeordnet sind,
• - die Rotationstauchkörper aus unterschiedlichem Festbettmaterial bestehen,
• - die Rotations-Bio-Reaktoren (2, 3) mittels höhenverstellbarem Überlauf und Einzelantrieben wahlweise anaerob/aerob betreibbar sind.

2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - drei Rotations-Bio-Reaktoren (2, 3, 4) kaskadenförmig mit je einem Rotationstauchkörper angeordnet sind,
• - die Rotationstauchkörper aus unterschiedlichem Festbettmaterial bestehen,
• - und der Reaktor (2) mittels höhenverstellbarem Überlauf anaerob/aerob betreibbar ist,
• - die Reaktoren (3, 4) mittels regelbarem Antrieb gestuft aerob betreibbar sind.

3. Kläranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Reaktor (2) und dem Reaktor (4) aus Querbleche bestehende Schlammrückhaltetaschen (8) angeordnet sind.

4. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotations-Bio- Reaktor (2) der Rotationstauchkörper aus einem zylinderförmigen Behälter mit in diesem axial angeordneten rohrförmigen Festbettmaterial besteht.

5. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotations-Bio- Reaktor (3) der Rotationstauchkörper aus einem zylinderförmigen Behälter mit in diesem radial angeordneten rohrförmigen Festbettmaterial besteht.

6. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotations-Bio- Reaktor (4) der Rotationstauchkörper aus einem zylinderförmigen Behälter mit in diesem angeordneten kugelförmigen Festbettmaterial besteht.

7. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationstauchkörper aus einer Kombination von rohrförmigen und kugelförmigen Festbettmaterial bestehen.

8. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Rotationstauchkörpers aus Gittermaterial ausgebildet ist.

9. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel des Rotationstauchkörpers des Rotations-Bio-Reaktors (3) annähernd axiale Turbulenzgerinne (6) angeordnet sind.

10. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Rotationstauchkörper des Rotations-Bio-Reaktor (4) mit Schöpfreaktoren (7) ausgerüstet ist.

11. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rotations- Bio-Reaktoren (3, 4) Waterlifter angeordnet sind.

12. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch zwischen den Rotations-Bio-Reaktoren (2, 3, 4) angeordnete Zahnschwellen die Stauhöhe regelbar ist.

13. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammrückhaltetaschen (8) über Rohre mit dem Rotations-Bio-Reaktor (2) für den Rücklaufschlamm (9) und einem Schlammbehälter für den Überschußschlamm (10) verbunden sind.

14. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotations- Bio-Reaktor (2, 3, 4) als Container ausgebildet und die Kläranlage in modularer Bauweise beliebig erweiterbar ist.

15. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorklärung (13) zum Teil und die Nachklärung (14) in gesonderten Modulen (1, 5) vor bzw. nach den Rotations-Bio-Reaktoren angeordnet ist.

16. Kläranlage nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Teil der Vorklärung (13) in einem Behälter oberhalb der Rotations-Bio-Reaktoren (2, 3, 4) angeordnet ist.