DE7148354U - DEVICE FOR TREATING WASTE CONTAINING LIQUIDS - Google Patents
DEVICE FOR TREATING WASTE CONTAINING LIQUIDSInfo
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Description
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipi..-Phys. Dr. K. Finckb D1PL.-ING. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipi ..- Phys. Dr. K. Finckb D1PL.-ING. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
G 71 43 354.0 POSTFACH 860320G 71 43 354.0 POST BOX 860320
Vorrichtung zur Behandlung von Abfall enthaltendenDevice for the treatment of waste containing
Flüssigkeiten ρ Liquids ρ
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Abfall enthaltenden Flüssigkeiten, beispielsweise rohe Abwässer oder vorbehandelte Abfälle. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Belüften einer Abfälle enthaltenden Flüssigkeit zu dem Zweck, Bakterienkulturen in dem Abwasser zu verteilen, währenddieses kontinuierlich durch ein biochemisches Filtersystem im Umlauf gehalten wird.The invention relates to an apparatus for treating liquids containing waste, for example raw wastewater or pretreated waste. In particular, the invention relates to a method of venting a liquid containing waste for the purpose of dispersing bacterial cultures in the waste water, while this is kept circulating continuously through a biochemical filter system.
Filtersysteme zur Behandlung von flüssigem Abfall sind bereits seit vielen Jahren bekannt. Jedoch haben die offensichtlichen Unzulänglichkeiten dieser Systeme immer mehr Beachtung gefunden, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß die Wasserverschmutzung überall kritische Ausmaße angenommen hat. Die ständig wachsenden Bedürfnisse einer explodierenden Bevölkerung und der immer geringer werdende Vorrat an unverseuchtem Wasser konnten nur teilweise durch ziemlich begrenzte Verbesserungen an den herkömmlichen Abwässerbehandlungssystemenaufgefangen werden.Filter systems for treating liquid waste have been known for many years. However, the obvious have The shortcomings of these systems received more and more attention, especially with regard to the fact that water pollution has reached critical levels everywhere. The ever growing needs an exploding population and the ever decreasing supply of unpolluted water could only partially be made up for by fairly limited improvements to conventional sewage treatment systems.
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Die in der U.S.A.-Patentschrift 3 563 888 vom 16.02.71 vorgeschlagenen Lösungen haben sich zwar als ziemlich brauchbar erwiesen. Doch liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung und Weiterbildung des Gegenstandes der Hauptanmeldung vorzusehen. Die Erfindung geht von den neuen Grundgedanken der in der Hauptanmeldung niedergelegten Erfindung aus, verbessert aber dieses Verfahren dadurch, daß die Strömung durch und in Kontakt mit den Submersfiltermedien von dem vertikalen Modus in einen horizontalen Modus, d. h. horizontale Durchflußrichtung geändert wird. Dieser horizontale Strömungsmodus erhöht, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, die innere Sedimentationsfähigkeit in dem Prozeß und macht dadurch die Behandlung stabiler und für konzentrierte Industrieabfälle, Abwässer und kombinierte Abwässer und feste Abfälle (Garbage) und auch für teilbehandelte Abfälle wirksamer. The information disclosed in U.S. Patent 3,563,888 dated 02/16/71 proposed solutions have proven to be quite useful. Yet the present invention lies the underlying task is to provide an improvement and further development of the subject matter of the main application. the The invention is based on the new basic ideas of the invention laid down in the main application, but improves this A method in that the flow through and in contact with the submerged filter media from the vertical mode to a horizontal mode, d. H. horizontal flow direction is changed. This horizontal flow mode increases as has been found in practice, the internal sedimentation capacity in the process and thereby makes the treatment of stable and for concentrated industrial waste, sewage and combined sewage and solid waste (Garbage) and also more effective for partially treated waste.
In der horizontalen Betriebsart gemäß der Erfindung ist der Abfall in Kontakt mit den Kulturen, während er sich horizontal durch die Filtermedien bewegt. Auf diese Weise kommt es neben der Abfallbeseitigung durch Aufprall auf das Filtermedium auch noch zur Ausfällung des Abfalls durch Sedimentation infolge der Schwerkraft. Bei der Behandlung von Abfällen mit hohem Feststoffgehalt, etwa rohen Abwässern, können in den Filtermedien verhältnismäßig weite offene horizontale Kanäle benutzt werden, um eine effektive Absonderung zu erzielen. Ein Zwischenprozeß könnte die horizontale Betriebsart der vorliegenden Erfindung beispielsweise mit Steinen oder anderen kugeligen oder etwa kugeligen Materalien als" Filtermedien verwenden, wodurch man die angestrebte hohe Turbulenz für die Behandlung von vorbehandelten Abwässern bis zu einem hohen Grad an Sauberkeit erzielt.In the horizontal mode of operation according to the invention, the waste is in contact with the crops while it is horizontal moved through the filter media. In this way, in addition to the disposal of waste through impact on the filter medium, the waste also precipitates through sedimentation due to gravity. When treating waste with a high solid content, such as raw wastewater, relatively wide open horizontal channels can be used in the filter media in order to achieve effective separation. An intermediate process could be the horizontal mode of operation of the present invention with stones, for example or other spherical or roughly spherical materials as "filter media use, whereby one the desired high Turbulence for the treatment of pretreated wastewater achieved to a high degree of cleanliness.
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Aus einigen einschlägigen Untersuchungen trat zutage, daß beim Umgang mit konzentrierten Abfällen ein kritischer Konstruktionsfaktor in der Sauerstoffübertragung liegt. Zunächst konzentrierten sich die Anstrengungen auf solche Gegebenheiten wie ein mechanisches Verstopfen usw. Der Bedarf an Sauerstoff wird verständlicher, wenn die Einrichtung in drei Teilen betrachtet wird: 1) Sauerstoffaufnähme, 2) Sauerstoff ausnützung und 3) hydraulische Zirkulation. Bisher erfolgte in der dritten Stufe unter Anwendung der in der Hauptanmeldung offenbarten Erfindung die Sauerstoffübertragung bei durchperlender Luft und einer ruhigen Wasseroberfläche. Bei der horizontalen Betriebsart bewegt sich die umlaufende Flüssigkeit horizontal entlang der oberfläche oberhalb der Filtermedien und außer Kontakt mit diesen. Dadurch wird die Sauerstoffübertragung aufgrund der längeren Zeit, während der die GrenzflSche freiliegt, und aufgrund der Turbulenz verbessert. Für aufgehäuften Abfall ist dies jedoch nur nebensächlich und es hat sich als notwendig erwiesen, die Sauerstoffübertragung durch Erhöhen der Turbulenz (Gefälleverlust) in der Rückleitung, d.h. dem Kanal oberhalb der Filtermedien zu verbessern. Wenn ein zu starker Gefälleverlust eintritt, verlangsamt sich das Aufsteigen der Luft. Um die Turbulenz zu verbessern, wurden in dem Rückführungskanal am Oberende jeder Zelle eine Reihe von Leitblechen rund um das Ende installiert und dies ergab- befriedigende Ergebnisse.A number of relevant studies have revealed that a critical design factor in the handling of concentrated waste lies in the oxygen transfer. Initially, efforts focused on such situations like mechanical clogging, etc. The need for oxygen becomes more understandable when the facility is considered in three parts: 1) oxygen uptake, 2) oxygen utilization and 3) hydraulic circulation. So far, the third stage has been carried out using the The main application disclosed the oxygen transfer with bubbling air and a calm water surface. In the horizontal operating mode, the circulating liquid moves horizontally along the surface above and out of contact with the filter media. This makes the oxygen transfer due to the longer Time during which the interface is exposed and improved due to the turbulence. For heaped rubbish, this is however only incidental and it has been found necessary to reduce the oxygen transfer by increasing the turbulence (Loss of gradient) in the return line, i.e. the channel above the filter media. When too strong If there is a loss of gradient, the ascent of the air slows down. In order to improve the turbulence, in the return duct at the top of each cell a number of baffles were installed around the end and this resulted in a satisfactory result Results.
Das neue Submersfiiterverfahren der vorliegenden Erfindung kombiniert wie das Verfahren nach der Hauptanmeldung Elemente verschiedener Prozesse - aktivierte Bakterienkulturen, eine große Oberfläche und Filtration, die im erweiterten Sinn eine Form der Sedimentation ist. Das biologische Submersfilter weist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Zelle auf, in der Filtermedien so angeordnet sind, daßThe new submerged filter method of the present invention combines elements like the procedure according to the main application different processes - activated bacterial cultures, a large surface area and filtration, which in the extended Sense is a form of sedimentation. The biological submerged filter has in one embodiment of the invention a cell in which filter media are arranged so that
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ein horizontaler Strömungsweg für die Flüssigkeit geschaffen wird, der mit einer Lufthebepumpe und einer Flttssigkeitszu-und -ableitung in Verbindung steht. Die Zelle wird bis zu einer passenden Höhe über dem Filter mit Abfall gefüllt und die Lufthebepumpe wird in Gang gesetzt. Der Abfall beginnt rasch in horizontaler Richtung durch das Filter zur Lufthebepumpe zu zirkulieren, von wo er wieder ausgestoßen wird, um über das Kopfende der Filtermedien hinweg zurückzufließen und dann nach unten und wieder horizontal durch die Filtermedien zu fließen und so fort. Während der Rückleitung wird etwas Flüssigkeit aus der Zelle abgeführt, und fließt in eine weitere gleiche Zelle, um dort weiter behandelt zu werden.a horizontal flow path for the liquid is created, which is connected to an air lift pump and a liquid inlet and outlet -Deduction is related. The cell is filled with waste to a suitable height above the filter and the air lift pump is started. The waste begins rapidly in a horizontal direction through the filter to circulate to the airlift pump, from where it is ejected again, to over the top of the filter media flow back and then flow down and back horizontally through the filter media and so on. During the Return line, some liquid is drained from the cell and flows into another same cell for further treatment there to become.
Während der Abfall zirkuliert, werden Partikel duch das Filter ausgesondert, wobei die größeren Partikel sich durch ihr Eigengewicht am Boden der Filtermedien absetzen, während sich im ganzen Filter eine dichte, ausflockende, aerobe Bakterienkultur entwickelt. Die Submerskultur ist porös und hat eine ausflockende Wirkung; sie haftet nicht als eine dicke Schleimschicht an den Filtermedien, wie dies in dem herkömmlichen Rieselfilter der Fall ist.As the waste circulates, particles are removed by the filter, with the larger particles moving through settle their own weight on the bottom of the filter media, while a dense, flocculent, aerobic bacterial culture builds up throughout the filter developed. The submerged culture is porous and has a flocculating effect; she is not liable as one thick layer of slime on the filter media, as is the case in the conventional trickle filter.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind zwei oder mehr solche Submersfilter enthaltende Zellen hintereinandergeschaltet, so daß jede Zelle sich auf die in der vorausgehenden Einheit verbleibende. Abfallkonzentration einstellt und einen weiteren Stoffwechsel durchführt. Die Größe des FiI-termeddlums oder des Kanals durch das Filter kann in der ersten Zelle größer oder gröber sein und in jeder folgenden Zelle stromabwärts feiner, wie dies im Hauptpatent beschrieben ist.In one embodiment of the invention there are two or more cells containing such submerged filters are connected in series, so that each cell relates to the cells in the preceding cell Unit remaining. Adjusts waste concentration and carries out another metabolism. The size of the fiI-termeddlum or the channel through the filter can be larger or coarser in the first cell and in each subsequent cell Cell finer downstream, as described in the main patent.
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Um die oben begonnene Beschreibung des Ausführungsbeispiels fortzusetzen: Die Lufthebepumpe treibt den Abfall rasch durch das System. Bei jedem Zyklus wird 1) der Abfall den aktiven Bakterienkulturen ausgesetzt, 2) das Wasser neu belüftet und der gelöste Sauerstoff rasch auf die Bakterienkulturen übertragen und 3) gasförmige Stoffwechselendprodukte, wie etwa CO,, zur Umgebung entlüftet. Im Laufe der Behandlung wird der Abfall zweckmäßigerweise viele Male (beispielsweise einige hundertmal) umgewälzt und vorzugsweise wird in der Zelle ein hohes Verhältnis des Umlaufs zu Durchsatz vorgesehen, wie auch im Hauptpatent offenbart ist. Das ümlaufverhältnis ist gleich der Flüssigkeits- oder Wasser-1· menge, die durch die Lufthebewirkung in der Zeiteinheit in dem Kessel umgewälzt wird, dividiert durch die Flüssigkeitsoder Wassermenge, die pro Zeiteinheit durch das Behandlungsverfahren geht, d. i. vollständig durch den Kessel läuft. Dieses Verhältnis kann von rund 200 bis etwa 1000 schwanken. Dies ergibt eine große Sauerstoffzufuhr, lüftet das Medium und gibt den Organismen viele Gelegenheiten, die Verunreinigungen umzuwandeln.To continue the description of the exemplary embodiment commenced above: The air lift pump drives the waste quickly through the system. In each cycle, 1) the waste is exposed to the active bacterial cultures, 2) the water is re-aerated and the dissolved oxygen is rapidly transferred to the bacterial cultures, and 3) gaseous metabolic end products such as CO 2 are vented to the environment. In the course of the treatment, the waste is expediently circulated many times (for example a few hundred times) and a high ratio of circulation to throughput is preferably provided in the cell, as is also disclosed in the main patent. The ümlaufverhältnis is equal to the fluid or volume of water 1 * which is circulated by the airlift effect in the time unit in the boiler, divided by the liquid or amount of water that goes through the treatment process per unit of time, ie, runs entirely through the boiler. This ratio can vary from around 200 to around 1000. This gives a large supply of oxygen, ventilates the medium and gives the organisms many opportunities to convert the contaminants.
Die Anzahl der Zellen in der Behandlung kann je nach dem Verschmutzungsgrad des Zuflusses (d.i. die zuströmende Abfallflüssigkeit) und dem angestrebten Filtrierungsgrad des Abflusses variiert werden. Zwar werden die meisten Verunreinigungen, wie Insektizide, Detergentien, Antibiotika und ähnliche organische Moleküle in den belüfteten Filtern beseitigt, doch kann auch noch eine Aktivkohleeinheit oder ein Filtertank mit vertikaler Durchströmung, wie er in der Patentschrift des Hauptpatentes beschrieben ist, in einem nachgeschalteten Verfahren als besondere Reinigungsstufe angewandt werden, damit solche Verunreinigungen vollständiger entfernt und auch noch Geruch und Farbe beseitigt werden.The number of cells in the treatment can depend on the degree of contamination of the inflow (i.e. the incoming waste liquid) and the desired degree of filtration of the drain can be varied. Although most of the impurities removes insecticides, detergents, antibiotics and similar organic molecules in the ventilated filters, however, an activated carbon unit or a filter tank with vertical flow, as described in the patent, can also be used of the main patent is described, applied in a downstream process as a special purification stage so that such contaminants are more completely removed and also odor and color are eliminated.
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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the attached drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtersystems in einer Ausführungsform,·1 shows a schematic view of a filter system according to the invention in one embodiment,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Submersfilter, wobei die Filtermedien schematisch gezeigt sind;2 shows a vertical section through a submerged filter according to the invention, the filter media being schematic are shown;
Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie 3-3 der Fig.Fig. 3 is a horizontal section along the line 3-3 of FIG.
Fig. 1 zeigt schematisch zwei Tanks A und B, die in Reihe geschaltet sind. In den Tanks sind Filtermedien F vorgesehen, die in horizontaler Richtung durchströmt werden.Fig. 1 shows schematically two tanks A and B which are connected in series. Filter media F are provided in the tanks, which are traversed in the horizontal direction.
Die Tanks A und B sind gleich konstruiert und können irgendeine passende Form haben. In dem erfindungsgemäßen Verfahren finden in diesen Tanks biochemische Reaktionen statt. Zu diesem Zweck ist in den Poren des Filtermediums eine aktive Bakterienkultur angeschlämmt. Das Filtermedium besteht aus Steinen, Flußsand oder Sand oder aus parallelen, beabstandeten, horizontalen Platten oder parallelen, beabstandeten horizontalen Bogenstücken aus einem thermoplastischen Material, gewelltem Fiberglas oder einem sonstigen geeigneten Material. Der Abfall wirrl in den,Behältern aerobisch umgewandelt und zusätzlich ist das System so ausgelegt, daß die beim Stoffwechsel entwickelten Gase, beispielsweise Kohlendioxid (CO2), wirkungsvoll ins Freie entlüftet werden. Falls in den Verunreinigungen Stickstoff vorhanden ist, wird dieser unter den herrschenden aeroben Verhältnissen zu Nitrat oxidiert, das löslich ist.Tanks A and B are constructed alike and can be of any suitable shape. In the method according to the invention, biochemical reactions take place in these tanks. For this purpose, an active bacterial culture is suspended in the pores of the filter medium. The filter medium consists of stones, river sand or sand, or of parallel, spaced, horizontal plates or parallel, spaced horizontal arches of a thermoplastic material, corrugated fiberglass or other suitable material. The waste is aerobically converted in the containers and the system is also designed in such a way that the gases developed during metabolism, for example carbon dioxide (CO 2 ), are effectively vented to the outside. If nitrogen is present in the impurities, this is oxidized under the prevailing aerobic conditions to nitrate, which is soluble.
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Die spezifische Größe und Klassierung der Filtermedien in den Behältern kann je nach den Anforderungen des speziellen Systems variiert werden und die Filtermedien können von Tank zu Tank allmählich feiner werden, wie dies im Hauptpatent näher beschrieben ist.The specific size and classification of the filter media in The containers can be varied depending on the requirements of the particular system and the filter media can be made from Gradually become finer tank to tank, as described in more detail in the main patent.
Die Anzahl der Filtrationsstufen in dem erfindungsgemäßen System kann je nach dem Verschmutzungsgrad des Zustroms und der angestrebten Zusammensetzung des Abstromes geändert werden. Beispielsweise können die Tanks A und B dazu dienen, entweder Rohabwasser unmittelbar zu behandeln oder den Abstrom aus einem herkömmlichen Rieselungsfiltarsystem mit belebtem Schlamm (nicht gezeigt) zu behandeln und aufzubereiten. Im erstgenannten Fall können mehr als zwei Tanks A, B hintereinandergeschaltet werden.The number of filtration stages in the system according to the invention can depend on the degree of contamination of the inflow and the desired composition of the effluent can be changed. For example, tanks A and B can be used to either treating raw sewage directly or using the effluent from a conventional trickle filter system to treat and process activated sludge (not shown). In the former case, more than two tanks can be used A, B can be connected in series.
Wie Fig. 1 und 2 zeigen, sind die beiden Tanks A und B ähnlich oder gleich konstruiert und weisen einen Einlaß 20, einen Auslaß 22, Filtermedien F, eine Lufthebepumpe 24 und einen Rücklaufkanal 26 oberhalb der Filtermedien F auf. Am einen Ende der Filtermedien F ist in dem Tank eine Einlaßkammer 30 ausgebildet und am anderen Ende eine Auslaßkammer 32. In einem rohrförmigen Durchgang 34, der an seinem oberen Ende in den Rücklaufkanal 26 mündet und zum Auslaß 22 hin offen ist, ist eine Lufthebeeinrichtung vorgesehen. Wenn die Tanks in Reihe geschaltet sind, ist eine Leitung 36 vorgesehen, die den Auslaß des einen Tanks mit dem Einlaß des stromabwärts nächsten Tanks verbindet.As shown in FIGS. 1 and 2, the two tanks A and B are constructed similarly or identically and have an inlet 20, an outlet 22, filter media F, an air lift pump 24 and a return duct 26 above the filter media F. An inlet chamber 30 is formed in the tank at one end of the filter media F and an outlet chamber at the other end 32. In a tubular passage 34 which opens at its upper end into the return channel 26 and to the outlet 22 is open, an air lifting device is provided. If the tanks are connected in series, there is a line 36 is provided which connects the outlet of one tank to the inlet of the next tank downstream.
Der Tank A in dem Beispiel der Fig. 2 und 3 ist im vertikalen und horizontalen Schnitt rechteckig und länger als hoch.The tank A in the example of FIGS. 2 and 3 is rectangular in vertical and horizontal section and longer than it is high.
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Für konzentriertere Abwässer ist ein größeres verhältnis Länge : Höhe zweckmäßig, um die Flächenlänge des Rücklaufkanals 26 zu vergrößern und so die Belüftungszeit in den Filtermedien F zu verlängern und die SauerstoffÜbergangszeit zu verkürzen. Die gasförmigen StoffWechselendprodukte, etwa CO2, werden aus der Oberfläche der durch den Rücklaufkanal 26 fließenden Flüssigkeit entlassen und in die Umgebungsluft abgeführt.For more concentrated wastewater, a larger length: height ratio is useful in order to increase the surface length of the return channel 26 and thus to lengthen the aeration time in the filter media F and to shorten the oxygen transition time. The gaseous metabolic end products, such as CO 2 , are released from the surface of the liquid flowing through the return channel 26 and discharged into the ambient air.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 weisen die Filtermedien F mehrere vertikal und horizontal beabstandete Platten 40 auf, wobei durch den horizontalen Abstand Durchlässe 42 gebildet werden, siehe Fig. 3. Eine durchgehende Platte 44 bedeckt das Oberende der Filtermedien. In dem Rücklaufkanal 26 sind mehrere Leitplatten 46 in der dargestellten Weise angeordnet. Diese Leitplatten unterstützen die Turbulenz, die in einigen Anlagen als wichtig angesehen wird, um die Sauerstoffübertragung während des Fließens durch den Rücklaufkanal 26 zu verbessern. Der Rücklaufkanal ist, wie Fig. 2 zeigt, abgestuft oder hat in der Richtung von rechts nach links dieser Figur einen abnehmenden Querschnitt. Oben ist er zur Umgebung offer.In the embodiment of FIGS. 2 and 3, the filter media F several vertically and horizontally spaced plates 40, with passages through the horizontal distance 42, see Figure 3. A continuous plate 44 covers the top of the filter media. By doing Return channel 26, a plurality of guide plates 46 are arranged in the manner shown. These guide plates support the turbulence, which in some systems is considered important to the oxygen transfer during the flow through the return channel 26 to improve. The return channel is stepped, as shown in Fig. 2, or has a decreasing cross section in the direction from right to left of this figure. Above it is offered to the environment.
Die Platten 40 können aus einem beliebigen geeigneten Material sein; sie können vertikal beabstandete, horizontale bogenförmige Teile aus einem thermoplastischen Kunststoff sein, die horizontal zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit derart angebracht sind, daß sie eine möglichst große Oberfläche darbieten. Die Lufthebeeinrichtung weist in dem dargestellten Beispiel einen Kompressor oder eine Pumpe 48 und eine Auslaßleitung 50, 52 auf, wobei sich das Leitungsstück 52 konzentrisch in dem rohrförmigen Durchgang 34 erstreckt und in einem Auslaß endigt, der oberhalb des Bodens 54 des Tanks A liegt. Der Durchgang 34 kann auf dem Boden 54 aufsitzen, wie in Fig. 2 gezeigt, und mit öffnungen 56 fürThe plates 40 can be made of any suitable material; they can be vertically spaced, horizontal Arch-shaped parts made from a thermoplastic material be, which are mounted horizontally to the direction of flow of the liquid in such a way that they have the largest possible surface perform. In the example shown, the air lifting device has a compressor or a pump 48 and an outlet conduit 50, 52, the conduit piece 52 extending concentrically in the tubular passage 34 and terminates in an outlet located above the bottom 54 of tank A. The passage 34 may be on the floor 54 sit on, as shown in Fig. 2, and with openings 56 for
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den Eintritt der Flüssigkeit versehen sein. Unter dem Durchgang 34 ist ein normalerweise geschlossenes Entleerungsventil angeordnet. Das obere Ende des Durchgangs 34 ist mit der Platte 44 verbunden und zum Rücklaufkanal 26 sowie zum Auslaß 22 offen.the entry of the liquid must be provided. Below passage 34 is a normally closed drain valve arranged. The upper end of the passage 34 is connected to the plate 44 and is open to the return channel 26 and to the outlet 22.
Luft oder ein anderes geeignetes sauerstoffhaltiges Gas wird durch die Leitung 50, 52 eingepumpt und perlt in Blasen in dem Durchgang 34 im Zwischenraum zwischen dem Leitungsstück 52 und der Wand des Durchgangs 34 nach oben, wodurch eine Lufthebewirkung entsteht, wie sie im Hauptpatent beschrieben ist. Nach Wunsch kann auch eine Heizeinrichtung, etwa eine in Fig. 2 schematisch angedeutete Heizspirale 60, vorgesehen sein, um das durch die Leitung 50, 52 strömende Gas vorzuwärmen.Air or another suitable oxygen-containing gas is passed through the line 50, 52 is pumped in and bubbles in bubbles in the passage 34 in the space between the line piece 52 and the Wall of the passage 34 upwards, creating an airlift effect, as described in the main patent. As desired A heating device, for example a heating coil 60 indicated schematically in FIG Line 50, 52 to preheat flowing gas.
Anstelle der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Platten 40 können als Filtermedien auch Steine oder andere kugelige oder etwa kugelige Materialien verwendet werden. Mehrere Tanks A, beispielsweise zwei oder drei, können in Reihe angeordnet werden, und zwar derart, daß in jedem Tank eine horizontale Strömung durch die Filtermedien stattfindet, oder daß eine Kombination von hintereinander geschalteten Zellen mit einem Submersfilter von vertikalem Durchströmungsmodus gemäß dem Hauptpatent am Ende der Reihe verwendet wird. Selbstverständlich können verschiedene Submersfiltereinheiten des beschriebenen Typs parallel oder im Verbund oder in Reihe geschaltet werden. Auch kann nach Wunsch eine Rückführung von Abwasser zu weiter stromaufwärts gelegenen Einheiten vorgesehen sein. Derartige für den Fachmann naheliegende Modifikationen sind im Umfang der Erfindung inbegriffen.Instead of the plates 40 shown in FIGS. 2 and 3, stones or other spherical or something like filter media can also be used as filter media spherical materials are used. Several tanks A, for example two or three, can be arranged in series are, in such a way that in each tank there is a horizontal flow through the filter media, or that a Combination of cascaded cells with a submerged filter of vertical flow mode according to the Main patent at the end of the series is used. Of course, different submerged filter units can of the described Type can be connected in parallel or in a group or in series. If desired, sewage can also be returned to further upstream units may be provided. Such modifications obvious to the person skilled in the art are within the scope of Invention included.
In den erfindungsgemäßen Tanks mit horizontalem Strömungsmodus wird die zu behandelnde abfallhaltige Flüssigkeit in den ersten Tank durch den Einlaß 20 eingeleitet. Es wird ausreichend Abwas-In the tanks according to the invention with a horizontal flow mode, the waste-containing liquid to be treated is in the first Tank introduced through inlet 20. There is sufficient sewage
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sermenge eingeleitet, daß das Filter F vollständig untergetaucht ist. Die Pumpe 48 pumpt das sauerstoffhaltige Gas in den Durchgang 34, wodurch die Flüssigkeit horizontal durch das Filter F gesaugt und dann durch den Durchgang 34 nach oben getrieben v.ird, worauf ein Teil der Flüssigkeit durch den Rücklaufkanal 26 zurückgeleitet wird, um wieder durch das Filter F zu fließen, während ein anderer Teil der Flüssigkeit durch den Auslaß 22 entlassen wird. In dem Tank findet also eine fortwährende Zirkulation und Umwälzung statt.The amount of water initiated so that the filter F is completely submerged is. The pump 48 pumps the oxygen-containing gas into the passage 34, whereby the liquid is drawn horizontally through the filter F and then driven upwards through the passage 34, whereupon part of the liquid is returned through the return channel 26 to flow again through the filter F while another part of the liquid is discharged through the outlet 22. In the tank there is a constant circulation and circulation instead of.
Die Säule sauerstoffhaltigen Gases, die aus dem Auslaß des Leitungsstückes 52 austritt, nimmt nicht nur die Abfallflüssigkeit « nach oben mit. Erstens steigt sie mit einer Geschwindigkeit, die eine rasche Zirkulation und damit eine hohe Umwandlungsgeschwindigkeit gewährleistet. Zweitens durchdringt während des Hebens der Abfallflüssigkeit in dem Durchgang 34 der in der Luft enthaltene Sauerstoff die in der Luftsäule mitgeführte Abfallflüssigkeit. Auf diese Weise wird eine ausreichende Sauerstoff menge an den Abfall übergeben, um den Prozeß des aeroben Stoffwechsels immer wieder neu anzustoßen oder zu stärken. Während des aeroben Stoffwechsels wird der Sauerstoff rasch verbraucht. Dahei muß ständig Sauerstoff nachgeliefert werden, damit der Abfall wirksam umgewandelt werden kann.The column of oxygen-containing gas emerging from the outlet of the pipe section 52 leaks, not only takes the waste liquid " up with. First, it increases at a rate that ensures rapid circulation and thus a high rate of conversion. Second, permeates during of the lifting of the waste liquid in the passage 34, the oxygen contained in the air is entrained in the column of air Waste liquid. In this way a sufficient amount of oxygen is passed on to the waste to prevent the aerobic process To stimulate or strengthen the metabolism again and again. Oxygen is rapidly consumed during aerobic metabolism. Dahei Oxygen must be constantly replenished so that the waste can be effectively converted.
Wie im Fall der Submersfilter mit vertikalem Strömungsmodus gemäß dem Hauptpatent ist es wesentlich, daß ein großes Umlauf : Durchsatz-Verhältnis der Flüssigkeit in dem erfindungsgemäßen biologischen Submersprozeß erzielt wird. Dieses Verhältnis ist definiert als Quotient aus der Flüssigkeitsmenge, die durch den Durchgang 34 mit Fluidhebung in der Zeiteinheit zirkuliert, und der Flüssigkeitsmenge, die in der Zeiteinheit den Behandlungsprozeß durchläuft (durch den Auslaß 22 austritt). Dieser Quotient kann beispielsweise durch Verändern der Einströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit in den Behälter variiert werden. Der Quotient liegt, um ein Beispiel zu nennen, zwischen etwa 200 .und 1000 : 1. Dies bedeutet eine beträchtliche Verbesserung gegenüber herkömmli- As in the case of the submerged vertical flow mode filter according to the parent patent, it is essential that a large circulation: throughput ratio of the liquid be achieved in the submerged biological process of the present invention. This ratio is defined as the quotient of the amount of liquid that circulates through the passage 34 with fluid lift in the unit of time and the amount of liquid that passes through the treatment process in the unit of time (exits through the outlet 22). This quotient can be varied, for example, by changing the inflow velocity of the liquid into the container. To give an example, the quotient is between about 200 and 1000 : 1. This means a considerable improvement over conventional
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chen Systemen, bei denen sich das Verhältnis im Bereich zwischen 1 und 5 : 1 bewegt.chen systems in which the ratio is in the range between 1 and 5: 1.
Da die Filtermedien ganz untergetaucht und daher nicht unmittelbar der Atmosphäre ausgesetzt sind, ist die Bakterienkultur stark porös und flockig und die Zirkulation wird nicht verzögert, wie dies in einem Rieselfiltersystem der Fall ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage bleiben, da die Abfallumwandlung im ersten Tank A hoch ist, nur viel kleinere Abfallmengen übrig und in den nachgeschalteten Tanks tritt eine geringere Bakterienproduktion ein, weshalb in diesen nachgeschalteten Tanks feinere Filtermedien verwendet werden können. Dadurch werden die Ausgestaltung des Systems und die Filtereigenschaften verbessert, da der Abfall in einem kleineren Raum mehr Bakterien ausgesetzt wird, als dies in üblichen Systemen möglich ist. Das Umlauf : Durchsatz-Verhältnis kann daher in dem nachgeschalteten Tank bzw. den nachgeschalteten Tanks kleiner sein und dies ist insofern ausreichend, als die Flüssigkeit in dem Tank A bereits erstmals behandelt wurde, bevor sie in den Tank B kommt.Because the filter media is completely submerged and therefore not immediately exposed to the atmosphere, the bacterial culture is highly porous and flaky and the circulation becomes not delayed like this in a trickle filter system Case is. In the plant shown in Fig. 1, since the waste conversion in the first tank A is high, only much smaller ones remain Waste amounts are left over and there is less bacterial production in the downstream tanks, which is why in these Downstream tanks finer filter media can be used. This will change the design of the system and improves the filtering properties because the waste is exposed to more bacteria than in a smaller space this is possible in conventional systems. The circulation: throughput ratio can therefore be in the downstream tank or the downstream tanks be smaller and this is sufficient insofar as the liquid in the tank A for the first time has been treated before it enters tank B.
Da ferner der Abfall im Kontakt mit der Bakterienkultur sich horizontal durch die Fi1 termedien F jedes Tanks bewegt, kommt es zu einer Abfallausscheidung durch Sedimentation infolge der Schwerkraft und diese Sedimentation tritt vorteilhaft zusätzlich zu der Abfallbeseitigung durch Aufprall am Filtermedium auf.Further, since the waste in contact with the bacterial culture moves horizontally through the fi 1 termedien F of each tank, waste is discharged by sedimentation due to gravity, and this sedimentation occurs advantageously in addition to the waste disposal by impact with the filter medium.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, verbessern die Leitplatten 46 die Sauerstoffübertragung noch weiter und zwar aufgrund der Zeit, während der die Grenzfläche dem Sauerstoff ausgesetzt ist, und der Turbulenz. Mit der Zunahme der Turbulenz, erzeugt von den Leitplatten 46, wurde auch noch eine gleichzeitige Zunahme des hydraulischen Gefälleverlustes 47 in einer Versuchseinrichtung in dem Rücklaufkanal 26 beobachtet. InAs shown in FIGS. 2 and 3, the guide plates 46 improve the oxygen transfer even further, due to the Time the interface is exposed to oxygen and turbulence. With the increase in turbulence, generated from the guide plates 46, there was also a simultaneous increase in the hydraulic gradient loss 47 in a test facility observed in the return channel 26. In
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Fig. 2 ist dieser hydraulische Gefälleverlust stark übertrieben angedeutet. Wenn nämlich ein übermäßiger hydraulischer Gefälleverlust auftritt, sinkt die Leistung der Lufthebepumpe ab. Ein hydraulischer Gefälleverlust in der Größenordnung von etwa 25 mm (1 Zoll) hat sich als annehmbar erwiesen. Für manche Anwendungszwecke ist die Turbulenzsteigerung durch die Leitplatten 46 nicht notwendig, weshalb in einem solchen Fall die Leitplatten weggelassen werden können. This hydraulic gradient loss is greatly exaggerated in FIG. 2 indicated. Namely, if there is excessive hydraulic head loss, the airlift pump performance will decrease away. Hydraulic head loss on the order of about 25 mm (1 inch) has been found to be acceptable proven. For some purposes, the turbulence increase is not necessary due to the guide plates 46, which is why the guide plates can be omitted in such a case.
Dadurch,daß das Filter vollständig unter die Oberfläche der Abfallflüssigkeit untergetaucht ist sowie durch eine geeignete Anbringung des Luftheberohres ist es möglich, in dem System eine kontinuierliche Umwälzung aufrechtzuerhalten. Da das obere Ende des Durchgangs 34 stets unter dem Flüssigkeitsspiegel bleibt, ist es nicht notwendig, die Flüssigkeit über den Flüssigkeitsspiegel anzuheben. Daher ist der Energiebedarf für die Umwälzung vorteilhaft niedrig.In that the filter is completely below the surface of the Waste liquid is submerged as well as through a suitable By attaching the air lift tube, it is possible to maintain continuous circulation in the system. Since the upper end of the passage 34 always remains below the level of the liquid, it is not necessary to have the liquid to raise above the liquid level. Therefore, the energy requirement for the circulation is advantageously low.
Wie schon erwähnt, kann die vorliegende Erfindung angewandt werden, entweder um den Abstrom aus einem herkömmlichen System noch aufzubereiten, oder um konzentrierte Abfallflüssigkeiten zu behandeln oder um das Rohabwasser als solches zu behandeln.As mentioned, the present invention can be applied either to the effluent from a conventional system still to be treated, or to treat concentrated waste liquids or the raw sewage as such to treat.
Es wurde eine Gelände-Versuchseinrichtung installiert, die drei erfindungsgemäße Tanks in Reihe geschaltet und mit horizontaler Durchströmung jedes Tanks aufwies. Es wurde der Abstrom von einer Packungsanlage behandelt. Die Resultate nach dem Betreiben der Einrichtung vier Monate lang übertrafen die Erwartungen weit und beweisen die Eignung der Er-A field test facility was installed, the three tanks according to the invention connected in series and with horizontal Flow through each tank. The effluent from a packing plant was treated. The results after operating the facility for four months, far exceeded expectations and prove the suitability of the
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findung für die Behandlung konzentrierten Abfalls. Nachstehend ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse für die Viermonatsperiode aufgestellt:finding for the treatment of concentrated waste. The following is a summary of the results for the four month period set up:
Volumen des behandelten Abfalls pro Tag: 566 dm /TagVolume of waste treated per day: 566 dm / day
(150 Gallonen)(150 gallons)
Einbehaltungszeit: 48 StundenRetention time: 48 hours
Anzahl der analytischen BeobachtungenNumber of analytical observations
zuströmender Abfall 16incoming waste 16
abströmender Abfall 10outflowing waste 10
BSB (5 Tage, 200C)BOD (5 days, 20 0 C)
zuströmender Abfallincoming waste
im Mittel 1424 mg O2/Literon average 1424 mg O 2 / liter
Schwankungsbereich 607 - 4126Fluctuation range 607 - 4126
abströmender Abfalloutflowing waste
im Mittel 138 mg O2/Literon average 138 mg O 2 / liter
Schwankungsbereich 97 - 162Fluctuation range 97 - 162
% Reduktion 90,3 %% Reduction 90.3%
Im Vergleich mit einer üblichen Aktivschlaromanlage wird die vorliegende Einrichtung mit etwa der dreifachen organischen Ladung fertig. Die Ladungsintensitäten dienen zum Vergleich der beiden Systeme, wobei die Anzahl Gramm pro Kubikdezimeter und Tag angegeben werden. Dies wird als realistisches Maß angesehen.In comparison with a conventional active sludge system, the present device finished with about three times the organic charge. The charge intensities are used for comparison of the two systems, with the number of grams per cubic decimeter and day being given. This is considered realistic Measure viewed.
System LadungsintensitätSystem charge intensity
(Gramm BSB/dnv* . Tag)(Grams of BSB / dnv *. Day)
1. Aktivierter Schlamm a) Belüfter allein 0,431. Activated sludge a) Aerator alone 0.43
b) Belüfter + zweitesb) aerator + second
Absetzbecken 0,30Settling basin 0.30
2. Submersfilter gemäß2. Submerged filter according to
Erfindung 0,72Invention 0.72
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Wenn in dem Aktivschlammsystem noch Digerierer, Verdicker usw. enthalten sind, vermindert sich die Ladungsintensität noch weiter.If digesters, thickeners, etc. are still included in the activated sludge system, the charge intensity is reduced further.
In einer zweiten Versuchsanlage wurden zwei Tanks mit erfindungsgemäßem horizontalem Durchströmungsmodus hintereinandergeschaltet, um in der dritten Stufe ein in üblicher Weise (Aktivschlamm) behandeltes Abwasser mit einem 5-Tages-2O0C-BSB von annähernd 23 mg 0,/Liter zu behandeln. Die nachstehende Tabelle, für die die Messungen über einen Zeitraum von vier Monaten vorgenommen wurden, zeigt den Betrieb und die Resultate:In a second test facility two tanks were connected in series with an inventive horizontal flow mode to 0 treat treated in the third stage a in a conventional manner (active sludge), waste water with a 2O 5-day C-BOD of approximately 23 mg 0, / liter. The table below, for which the measurements were taken over a period of four months, shows the operation and the results:
m /Tagcrowd
m / day
zeit /StundenWithholding
time / hours
ppmCloudiness
ppm
5 Tage 200C
(mg O2/Liter)Outflow BOD
5 days 20 0 C
(mg O 2 / liter)
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Eine Anordnung von drei hintereinander geschalteten, horizontal durchströmten Filtern gemäß der Erfindung, wie im Beispiel I beschrieben, wurde für eine Zeitspanne von 7 Monaten beobachtet. Jede Einrichtung enthielt Kunststoffkörper aus Halbzylinderplatten mit einer Breite von 15,2 cm und einer Länge von 14 cm. Die Platten waren in dem Tank in einer Dichte von 44 Platten pro Kubikfuß (ca. 1,5 Platten pro dm3) gepackt, so daß eine äquivalente horizontale Oberfläche von 10 Quadratfuß pro Kubikfuß des Filtermediums zu-An arrangement of three successively connected, horizontal flow filters according to the invention, as described in Example I, was observed for a period of 7 months. Each device contained plastic bodies made from semi-cylindrical plates 15.2 cm wide and 14 cm long. The plates were packed in the tank at a density of 44 plates per cubic foot (approximately 1.5 plates per dm 3 ) so that an equivalent horizontal surface area of 10 square feet per cubic foot of the filter media would be required.
standekam (336 cm pro Kubikdezimeter). Eine Summe der Ergebnisse aus der Messung der BSB Reduktion ist nachstehend angegeben:came up (336 cm per cubic decimeter). A sum of the results from the measurement of the BOD reduction is shown below specified:
BSB (mg/1, 5 Tage, 200C)BOD (mg / 1.5 days, 20 0 C)
(Ab st rom)(From stream)
187 alle
Daten 120
187 all
Data
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Zustrom 1. Einheit 2. Einheit 3. EinheitInflow 1st unit 2nd unit 3rd unit
(Abstrom)(Outflow)
% Reduktion 0 62 79 90,5% Reduction 0 62 79 90.5
8585
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, behält die vorliegende Erfindung die wesentlichen Eigenschaften und Vorzüge des im Hauptpatent beschriebenen Filterungsverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung bei und gewährt noch zusätzliche Vorteile, wie oben ausgeführt wurde.As is apparent from the above description, the present invention retains the essential characteristics and merits the filtering process described in the main patent and the corresponding device and grants additional Advantages as outlined above.
Die Größe der verwendeten Filtermedien kann nach Wunsch verändert werden und es ist nicht erfindungswesentlich, daß sie vom einen Tank zum nächsten abgestuft wird. Wenn man will, kann man für alle Tanks den gleichen Flußsand als Filtermedium verwenden. Die Partikelgröße des Flußsandes wird so gewählt, daß zwischen den Partikeln Durchlässe von merklichen Dimensionen entstehen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die kleinste Steingröße zur Endaufbereitung von Wasser etwa 19 mm (0,75 Zoll) für große horizontale Einrichtungen betragen soll. Gemischte Filtermedien sollen nicht in der gleichen Einheit verwendet werden, ausgenommen wenn man eine Reihe von Einheiten vorsieht, in der jede Einheit ein Medium von gleicher oder geringerer Abmessung wie die vorausgehende Einheit enthält. Es wurde ferner festgestellt, daß feiner Sand ausgezeichnete chemische Resultate liefert, aber nicht zweckmäßig ist aufgrund seiner ungenügenden Fähigkeit, Lücken zu bilden.The size of the filter media used can be changed as desired and it is not essential to the invention that they is graduated from one tank to the next. If you want, you can use the same river sand as filter medium for all tanks use. The particle size of the river sand is chosen so that there are noticeable passages between the particles Dimensions arise. Experience has shown that the smallest stone size for the final treatment of water is about Should be 19 mm (0.75 in) for large horizontal facilities. Mixed filter media should not be used in the The same unit can be used, except when a series of units is provided, in which each unit is a medium of the same or smaller dimensions as the preceding unit. It was also found to be finer Sand gives excellent chemical results but is not practical due to its inadequate ability to To create gaps.
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Eventuell kann man in dem Tank für die untere Partie des Filiermediums F gröbere oder größere Partikel vorsehen und darüber feinere Partikel. Dies wurde dazu beitragen, den hydraulischen Widerstand herabzusetzen und den Boden blankgeschauert zu halten.Possibly one can provide coarser or larger particles in the tank for the lower part of the filtering medium F and finer particles above. This would help reduce hydraulic drag and break the ground to keep shivered.
An dem beschriebenen und gezeigten System sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen möglich.Changes to the system described and shown are possible within the scope of the invention.
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