DE4445440C1

DE4445440C1 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, insbesondere kommunaler Provenienz

Info

Publication number: DE4445440C1
Application number: DE19944445440
Authority: DE
Inventors: Alfons M Dr Wuesteneck; Slawoj Dr Dreweck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2014-12-21

Description

Die Verminderung der Umweltbelastung durch Abwässer, insbesondere durch häusliches Abwasser, ist eine Aufgabe von volkswirt schaftlicher Bedeutung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, insbesondere kommunaler Provenienz.

Nach dem Stand der Technik ist es möglich, einen biologischen Abbau in Reaktoren unter Zusatz von Mikroorganismen der orga nischen Ballaststoffe und Stickstoff-Ver bindungen durchzuführen mit Sauerstoff zuführung durch Eindrücken von Luft zur O₂-Limitierung.

Das Verfahren der Erfindung vermeidet diesen Investierungs- und höheren Betriebs aufwand des Rührens und der Luftzuführung.

Aufgabe des Verfahrens der Erfindung ist mit organischen Stoffen und Stickstoff-Verbindungen belastete Abwässer durch biologischen Abbau in technisch einfacher Weise so weit zu reinigen, daß diese in Fließwässer zur Entlastung der Selbstreinigungskraft einge leitet werden können.

Das Verfahren der Erfindung ist in den Patent ansprüchen 1 und 2 definiert. Die Unteransprüche beanspruchen die alternative und bevorzugte Ausgestaltung.

Ein technischer Effekt des Verfahrens der Erfindung beruht auf der Kombination der zu reinigenden Abwässer mit dem Wasser von Fließgewässern. Es ist überraschend, das der O₂-Gehalt von Fließwässern zur O₂-Versorgung von Bakterien zur Förde rung des Wachstums ausgenutzt werden kann durch Eindiffundieren durch die Poren eines biologischen Filters.

Ein weiterer technischer Effekt besteht in der Vergleichmäßigung der Einleitung des biologisch gereinigten Abwassers in dem Fließgewässer.

Sofern als biologisches Filter Drainage rohre mit Poren vorzugsweise verwendet werden sind diese mit Natur- und/oder Kunststoffasern umwickelt. Derartige Rohre werden von den Fränkischen Rohr werken, Königsberg/Bayern, hergestellt.

Diese perforierten Rohre verwenden eine oder mehrere Schichten aus anorganischem Material, wie Mineralwolle, oder aus organischem Material, wie Kokosfasern als Berieselungs- und Filterfläche des biologischen Filters.

Die verwendeten Stützelemente bei Drainage rohren können aus mehreren, konzentrischen Rohren, wie aus Edelstahlgitterrohren bestehen.

Unter einem biologischen Filter wird ein perforierter, rohrförmiger Körper aus anorganischem oder organischem Material verstanden, der von Abwässern durchflossen wird und in seinem Inneren und auf seiner umhüllenden Schicht nach einer Anfangsphase ein biologischen System mit natürlich im Abwasser vorhandenen Mikroorganismen aufbaut.

Es ist offenbar so, daß die Abwässer in dem biologischen Filter ein abgestuftes biologisches System auf bauen, das bereits in der äußeren Schicht zur Nitrifikation führt und in der inneren Schicht des biologischen Filters auch eine Denitrifikation erfolgt. Nach dem Verfahren der Erfindung kann beispielsweise mit einem kontinuier lichem Zulauf von 0,5-20 m³ kommu nalem Abwasser in 24 h ein biologisch gereinigtes Abwasser erzeugt werden. Die O₂-Versorgung der angesiedelten Mikroorganismen findet über den ständi gen Kontakt mit dem umgebenden Fließ wasser statt. Es können auch Vermischungen und Verdünnungen mit dem Fließwasser im Inneren des perforierten, rohrförmigen bilogischem Filter erfolgen. Es wird aber das biologische Filter stets von dem zugeführten Abwasser durchströmt bevor dieses auf der Länge des rohrförmigen Filters austritt.

Es erfolgt die maximale, biologische Abbauleistung im Inneren des biologischen Filters. Es baut sich im biologischen Filter vom Einlauf her bis zur Rohrmitte Schlamm auf, der bis zum Rohrende ein gutes Absatzverhalten aufgrund seiner Konsistenz aufweist. Dieser Schlamm wird periodisch durch ein zentrales inneres Rückspülrohr in die mechanische Vorklärstufe zurück gepumpt und daraus periodisch abgezogen.

Das Verfahren der Erfindung wird durch die folgenden chemischen Analysen erläutert:

Probe 1 zeigt einen hohen Gehalt an Ammonium (NH₄), entsprechend an NH₄-N. Dieser ist ab Probe 3 praktisch vollständig mikrobiell abgebaut und entspricht dem Fließwasser in Probe 9. Der Nitratgehalt nimmt dagegen von Probe 1 bis Probe 3 zu und bleibt danach praktisch konstant bis Probe 7 und entspricht dem Nitratgehalt des Fließwassers (Probe 9).

Der Nitritgehalt nimmt von Probe 1 bis Probe 2 zu und sinkt ab Probe 3 bis Probe 7 ab und entspricht dem Nitritgehalt des Fließwassers.

Da der Nitritgehalt intermediär zunimmt und der Nitratgehalt bei Probe 6 den des umgebenden Gewässers überschreitet, wird dadurch die Nitrifi kation und Denitrifikation bestätigt.

Die Proben 1-7 zeigen einen abnehmenden Phosphat/P- Gehalt (P₂O₅/P) entsprechend der Probe 9 des Fließwassers.

Die Proben 1-3 zeigen einen abnehmenden Chlorid-(Cl)- gehalt, der ab Probe 4 der Probe 9 des Fließwassers entspricht.

Der BSB 5-Gehalt nimmt von Probe 1 bis Probe 3 ab und liegt bei Probe 4 unter 5 mg/l.

Der Gehalt an CSB nimmt ab Probe 1 ab. Der CSB-Gehalt, filtriert entspricht in allen Proben der Probe 9 des Fließ wassers.

Der Meßwert BSB 5 bedeutet:
Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen.

Der Meßwert CSB bedeutet:
Chemischer Sauerstoffbedarf.

Es bedeutet in der Tabelle: Ventil 1/2 Schrauböffnungen im rohrförmigen biolo gischen Filter zur Probeentnahme aus dem Inneren des Rohres.

Das Verfahren der Erfindung wird auch durch die folgenden mikrobiologischen Untersu chungen erläutert.

Die mikrobiologischen Untersuchungen bestätigen das Ergebnis der chemischen Analysen.

Die Gesamtkeimzahl nimmt von Probe 2-4 stark ab. Es sind bei Probe 4 auch keine coliforme und fäkale Strepto kokken zu beobachten. Andere Mikroorga nismen wie grammnegative Stäbchen liegen in der Größenordnung des umgebenden Fließwassers.

Es bedeuten KBF: Kolonien-bildende Einheiten, Sp.: Sporenbildende Keime: - nicht, + nachgewiesene Keime.

Das Verfahren der Erfindung wird durch die folgenden Figuren erläutert:

Fig. 1 Verfahrensschema mit Teilvorrichtungen und der biologischen Abbaueinheit,

Fig. 2 Konstruktive Ausbildung der Quer schnitte der Drainagerohre,

Fig. 3 Kennzeichnung der Probenahmestellen chemischer Analysen,

Fig. 4 Kennzeichnung der Probenahmestellen mikrobieller Untersuchungen.

Es bedeuten in den Figuren die Ziffern:

Bezugszeichenliste

1 Mechanische Vorklärstufe/Mehr kammerklärgrube
2 Pufferbecken
3 Dosierpumpe
4 Biologische Abbaueinheit/Dranageeinheit
5 Stützelemente (fehlt in Fig. 2)
6 Rückspülrohr
7 Rückspülpumpe
A1 Perforiertes Rohr
A2 Filtermaterial
B1 Perforiertes Rohr
B2 Filtermaterial
C1 Perforiertes Rohr/Gitter als Schutzmantel
C2 Perforiertes Rohr
C3 Filtermaterial
D1 Perforiertes Rohr/Gitter als Schutzmantel
D2 Perforiertes Rohr
D3 Filtermaterial

Es bedeuten in den Figuren die Probe nahmestellen zu den Untersuchungen:

Fig. 3: Chemische Analysen

1 Zulauf Rohr bzw. Ablauf Mehrkammerklärgrube
2 Ventil 1
3 Ventil 2
4 Bachprobe nach Klärsystem
5 Bachprobe vor Klärsystem
6 aus Außenhaut Klärsystem in Zulaufnähe
7 aus Außenhaut Klärsystem 3 m vor Systemende
8 Bachwasser nach 10 cm hinter Klärrohr im Bereich des Zulaufs
9 Bachwasser nach 10 cm hinter Klärrohr 3 m vor Rohrende

Fig. 4: Mikrobielle Untersuchung

1 Bachwasser vor Klärsystem
2 Einlauf ins Klärrohr
3 Ventil 1
4 Ventil 2
5 aus der Außenhaut erster Bereich
6 aus der Außenhaut zweiter Bereich
7 aus der Außenhaut dritter Bereich

Das Verfahren der Erfindung bietet den Vorteil, daß durch einfache Maßnahmen mit geringem Investierungsaufwand und niedrigen Betriebskosten eine weitgehende bilogische Reinigung und eine Denitrifizierung ohne Aufwand an zusätzlichen Chemikalien bei kontinuierlichem Durchsatz von kontaminierten Abwässern erreicht wird, welche das Einleiten des gerei nigten Abwassers in Fließwässer gestattet.

Es ist damit auch eine Verbesserung für die Umwelt verbunden.

Claims

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, insbesondere kommunaler Provenienz, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer aus einer mechanischen Vorklärstufe (1), vorzugsweise einer Mehrkammerklärgrube, kontinuierlich oder diskontinuierlich in ein Pufferbecken (2) überführt werden, oder im freien Fall überfließen und aus diesem mit einer Dosierpumpe (3) in ein biolo gisches Filter (4), vorzugsweise aus einem oder mehreren, konzentrischen, umwickelten, perforierten Drainage rohren, eingeleitet werden, das flach liegend in einem Fließgewässer ange ordnet ist, und der mikrobielle C-Abbau der belastenden, organischen Masse und der N-Abbau belastender N-haltiger Verbindungen durch Nitrifikation und Denitrifikation derart erfolgt, daß in der Natur gegenwärtige Bakterien der benötigte Sauerstoff aus dem O₂-Gehalt des Fließgewässers durch ständiges Hineindiffundieren durch die Poren des biologischen Filters zugeführt wird, und durch das biologische Filter eine Vergleichmäßigung der praktisch biolo gisch gereinigten Abwässer erfolgt, die über die gesamte Länge des biologischen Filters in das Fließgewässer abfließen.

2. Verfahren in Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biologische Filter (4) in einem Behälter mit belüftetem Fließ wasser angeordnet ist und der mikrobi elle C-Abbau und der N-Abbau in einem Bypass zum Fließgewässer erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das biologische Filter (4) aus perforier ten Drainagerohren einer Länge von 10-20 m und einem inneren Durchmesser von 5-20 cm besteht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Drainagerohr (A1) einen angeschlossenen, inneren Ring aus Filtermaterial (A2) aufweist,
oder das perforierte Drainagerohr (B1) zusätzlich einen inneren, abgestützten konzentrischen Ring (B2) aus Filtermaterial (B2) aufweist,
oder das perforierte Drainagerohr (C1) aus einem Gitter als Schutzmantel besteht, insbesondere aus einem Edelstahlgitter, und zusätzlich einen inneren, abgestützten konzentrischen Ring (C2) aus Filtermaterial (C3) aufweist,
oder das perforierte Drainagerohr (D1) oder Gitter (D1) 2 innere, abgestützte perforierte Drainagerohre (D2; D3) mit angeschlossenem, innerem Ring aus Filtermaterial aufweist;
oder eine von der geometrischen Form des Drainagerohres abweichende Form verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere biologische Filter (4) als Strecken etwa parallel angeordnet sind.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Inneren des rohrförmigen, biologischen Filters sich gebildete Schlamm perio disch durch das Rückspülrohr (6) in die mechanische Vorklärstufe (1) zurückgepumpt und aus dieser abgezogen wird.