WO1997021003A1 - Kanalsystem für ableitung sowie reinigung von verschmutzter flüssigkeit und/oder von kommunalem abwasser - Google Patents

Kanalsystem für ableitung sowie reinigung von verschmutzter flüssigkeit und/oder von kommunalem abwasser Download PDF

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WO1997021003A1
WO1997021003A1 PCT/HU1996/000074 HU9600074W WO9721003A1 WO 1997021003 A1 WO1997021003 A1 WO 1997021003A1 HU 9600074 W HU9600074 W HU 9600074W WO 9721003 A1 WO9721003 A1 WO 9721003A1
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WO
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loop
wastewater
channel system
channels
cleaning
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PCT/HU1996/000074
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French (fr)
Inventor
Ferenc Inotay
József NÁDUDVARI
Gyula NYÉKI
Original Assignee
Ferenc Inotay
Nadudvari Jozsef
Nyeki Gyula
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Publication date
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F3/00—Sewer pipe-line systems
    • E03F3/02—Arrangement of sewer pipe-lines or pipe-line systems

Definitions

  • the invention relates to a sewer system with loop flow for the discharge of dirty water and / or precipitation.It causes the continuous and uniform loading of the sewer system, a reduction in the drainage time, the maintenance of the aerobic state of the organic substances in the wastewater, which are exposed to decomposition, and that the system acts as a tube bioreactor Furthermore, the subject of this invention is a combined system for the potential increase in energy. It causes the pithy dirt particles (flotsam) contained in the draining water to be drained away quickly and also promotes the maintenance of organic and decomposed substances in aerobic and / or anoxic Status
  • the infrastructural development of settlements - including residential developments and industrial areas - involves the discharge, cleaning and damage-free disposal of municipal and industrial waste water, as well as precipitation.
  • the collection and discharge of waste water is secured via sewer networks the gravitational principle or in forced flow - the latter in turn under pressure or in vacuum - but there are also combinations of these modes of operation HU-PS No. 182 345 or 196 636 is suitable for realizing a contemporary sewer system in which instead of conventional cleaning shafts Plastic cleaning elements specially designed for this task can be used
  • the sewer network sends the collected wastewater to the wastewater treatment plant, where it is cleaned mechanically, physico-chemically and biologically, or in a combination of these techniques
  • the cleaning plants can be open or closed systems, they can be above ground or underground, the flow of water can be horizontal or vertical, with regard to their functional technology, they can be in an aerobic - oxygen-rich - environment, or anoxic, or else in an anaerobic environment, without oxygen.
  • Such a contemporary wastewater treatment process is described, for example, in HU-PS No. 194 784, or in US-PS No. 180 967. In these cases it is an aerobic or an aerobic and non-aerobic, combined Wastewater treatment process
  • the Hungarian patent no. 851 734 contained the proposal to eliminate the environmental damage caused by odors in the sewers. It represented a method for cleaning the air humidity and for de-donation, but did not deal with the maintenance and cleaning functions in the sewer system Sewerage systems operated according to the gravitational principle required a restriction of the minimum flow rate and the minimum flotation depth in order to ensure the continuous transport of mechanical contaminants. This meant that the minimum values of sewer slope and diameter had to be defined. The value for the slope was 3%, and the given pipe diameter was 20 cm
  • the first combined system that combined the functions of wastewater handling and wastewater treatment within the sewage system is contained in a Hungarian patent application that was registered under number 21106/89.
  • reactors are pumped into the sewer network and / or to increase the supply pressure and / or installed as wastewater treatment plants, equipped with externally guided and / or internally attached recirculation lines.
  • wastewater treatment reactors are inserted into the system at appropriate intervals, it is possible, thanks to the pumping action, to create the sewer network in a relatively high position.
  • a disadvantage of this solution is that the depth of flotation of the sewers and the fulfillment of the wastewater treatment task could only be ensured by recirculation pipes installed inside and outside. This has contributed to a further increase in the installation costs of the sewer system, and at the same time has turned out to be a further source of error for the company. After the external recirculation was normally expanded for longer distances, its effects on energy consumption were also disadvantageous. At the same time, due to its channel structure, it could not ensure that the entire system was loaded evenly, i.e. some of the sewer lines were underused, while others were overloaded. It is unable to relieve overloaded channel sections.
  • the separators installed for separating different types of dirt were only able to intercept the flotsam locally on the grids, but not its further transport. The consequence: the flotsam collected had to be removed from the sewer system in inhabited settlement areas, which is objectionable for public health reasons and inadmissible.
  • the aim of the invention is to develop a sewer system with loop flow, which is able to ensure the continuous and uniform stressing of the individual sewer sections without recirculation lines, it enables the drainage time to be reduced, the organic substances which have accumulated in the sewage and are subjected to decomposition to keep in an aerobic state and to use the channel system as a tubular bioreactor
  • a further object of the invention was considered to be to provide a combined system for potential energy increase, which quickly separate the core contaminants (flotsam, collected on the grids) flowing off in the line network with loop flow, and quickly required them further, while doing so in the interior of the bioreactor To develop and maintain bioflora, to continuously maintain the loop flow in the sewer network by installing appropriate mechanical systems, to enable higher locations for the network by increasing the potential flow energy mechanically and thereby to reduce the investment costs
  • the invention is based on the following findings
  • the set object is achieved by a channel system operated as a tube bioreactor with loop flow, the foreground for the discharge and / or for the complete or partial cleaning of current ends
  • a channel system operated as a tube bioreactor with loop flow, the foreground for the discharge and / or for the complete or partial cleaning of current ends
  • the duct system with loop flow is carried out according to the principle of gravitation and / or in forced flow, possibly as a mixed system, its position can in turn be laid out horizontally and / or the network can be run according to a model deviating from the horizontal
  • the combined system serving the potential energy increase and / or the wastewater treatment corresponds to its tasks, as described in the invention, so that it contains a separating device for the flotsam, housed in the biological reactor space, as well as a corresponding capacity for the energy increase the flotation device, as a connecting element between the biological reactor space and the further interior for the potential energy increase, furthermore, in the biological reactor space, an air ventilation and / or mixing system for surface and / or deep operation, also the pump system for the demand the loop flow, while a mechanical system for transporting the wastewater and the propellant and / or a suction pipe are accommodated in the interior for the potential energy increase
  • Figure 1 Overview of the arrangement of the sewer system with loop flow, as well as the combined systems for potential energy increase and / or wastewater treatment - general design
  • FIGS. 2 and 3 overview and view of a channel system with loop flow, and the combined systems for potential energy increase and / or wastewater treatment - execution according to the gravitation principle
  • FIGS. 4 and 5 overview and view of a sewer system with loop flow, as well as the combined systems for potential energy increase and / or wastewater treatment - operating principle under operating pressure
  • FIGS. 6 and 7 overview and view of a sewer system with Loop current, as well as the combined systems for potential energy increase and / or wastewater treatment - operating principle mixed mode
  • FIG. 8 overview of another channel system according to the invention.
  • Figure 9 Overview of a possible form of a combined system for potential energy increase and / or wastewater treatment
  • FIG. 1 is an overview of a possible arrangement of the channel system with loop flow and the combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment.
  • main collection channels 2, loop channels 3 and side collection channels 4 are connected to one another according to the principle of loop flow of the sewer system with loop flow, the combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment are accommodated
  • a discharge pipe 5 of the loop system leads out of the last combined system 1, at the end of which there is a post-cleaning device 6
  • Figures 2 and 3 show a graphic representation of the top view and the view of a channel system with loop flow and of combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment, for the possible operating mode according to the gravitational principle.
  • the main collecting channels 2 and the loop channels 3 according to the principle of Loop flow connected to one another
  • the main collecting channel 2 and in the loop channels 3 there are built-in cleaning chutes and / or cleaning devices 7 and here the secondary collecting channels 4 are connected.
  • the combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment are accommodated in the nodes of the sewer system with loop flow, they consist of a biological reactor space 12, an interior space 13 for the potential energy increase as well as pumps for transporting wastewater and flotsam and / or from a suction pipe, finally from the pump 9 for maintaining the loop flow.
  • This combined system 1 is the starting point of a further main collection channel 2 or, in the case of the last combined system 1, there is a discharge pipe 5 which emerges from the Loop system leads out
  • FIGS. 4 and 5 show a top view and view of a channel system with loop flow and of combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment in the operating mode in which the system works under pressure.
  • the main collecting channels 2 and the loop channels 3 via a line connected to one another under pressure according to the principle of loop flow
  • Connected to the main collecting duct 2 and to the loop ducts 3 are lines under pressure for the secondary collecting ducts 4, with connected, own pumping stations 10.
  • Combined systems 1 are connected to the nodes of the duct system with loop flow in printing operation used for potential energy increase and / or wastewater treatment, they contain a biological reactor chamber 12, a further interior for the potential energy increase 13, a pump 8 to ensure the transport of wastewater and flotsam and / or a suction pipe, finally eie n Pump 9 for maintaining the loop flow
  • the starting point for another main collecting channel 2 is the combined system 1 or for the drain pipe 5 of the loop system, the last combined system 1
  • main collecting ducts 2 and grinding ducts 3 are connected in a loop flow network consisting of loops 1-VI according to different loop flows. Double arrows show the grinding flows and arrows show the flow of demands.
  • Such lines 3a are simultaneously part of several loops in the main collecting duct 2 and in the loop ducts 3 cleaning chutes and wastewater cleaners are installed, here the secondary collecting channels 4 connect.
  • the nodes of the loop flow network there are combined systems 1 for amplifying the potential energy and / or for wastewater treatment, which also include the space for accommodating the systems for the biological reactor, for amplifying the potential energy and for the mechanical device for transporting the wastewater and contain dirt particles.
  • the further main collecting duct and the loop duct system open from the combined systems 1 in the nodes; in the last combined system there is a discharge pipe 5 of the loop system.
  • the main collecting channels 2 and the loop channels 3 are connected to one another in the mixed operating mode as a loop flow according to the gravitational principle.
  • cleaning shafts 7 and / or cleaning devices are installed, where the connections of the secondary collecting channels 4 according to the gravitational and / or pressure operating principle are located at the same time.
  • the combined systems 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment are used in the nodes of the sewer system with loop flow.
  • Fig. 9 is a representation of a possible form of execution of a combined system 1 for the potential energy increase and / or wastewater treatment.
  • a biological reactor space 12 and a further interior space 13 for potential energy increase are located within the plant. Between the biolo- tical reactor chamber 12 and the interior 13 for potential energy increase there is a retention system 14 for the flotsam.
  • the biological reactor chamber 12 contains a pump 9 for maintaining the loop flow, the air ventilation system 15 and / or air mixing system 16, whereas the interior 13 for potential energy increase takes a pump 8 for the transport of waste water and flotsam
  • the waste water passes through the inlets through the secondary collection channels 4 into the main collection channels 2 or into the loop channels 3, where it mixes with the already partially cleaned, microorganism-containing waste water from the loop flow The water mixture Then, depending on the direction of the discharge, it arrives in the combined system 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment in the system's junction.
  • the flotsam is separated out and then the water is biologically cleaned.
  • the mechanical device ensures that it is fed into the sewer system with loop flow in constant quantities After the biological purification and the potential increase in energy, the excess of water comes into the subsequent main collecting duct 2, guided to the entrance level, is wholly or partly cleaned and passes through the duct system.
  • Aerobic and anoxically acting, biological cleaning processes can be carried out h Therefore set up in the sewer system with loop flow, alternatively set, not only is a biological degradation of the organic constituents of the wastewater fed into the sewer system accomplished, but also the nitrification of the ammonia and the denitrification, ie the degradation of the nitrates thus produced, as well as the biological phosphorus separation there is the possibility of letting the residual phosphorus content of the water fail under chemical influence within the sewer system.
  • the sewer system works with loop flow according to the gravitational principle.
  • the wastewater fed in at many outflows arrives via secondary collecting ducts 4 by gravitation, led through cleaning shafts and / or cleaning elements 7 into the loop ducts 3 and main collecting ducts 2 mix in the above-mentioned channel sections with the already partially cleaned, microorganism-containing wastewater from the loop flow and then come into the biological reactor space 12 of the combined system 1 for potential energy increase and / or wastewater treatment, which is located in the flow direction at the node of the Systems is located
  • a constant amount of water reaches the subsequent loop channel 3 with the help of the pump 9 to maintain the loop flow, passes through this loop system and takes part in the cleaning process l
  • the excess wastewater - depending on the inlet - is led from the interior 13 for potential energy increase under the action of the pump 8 for conveying the wastewater and the propellant into the subsequent section of the main collecting duct.
  • the discharge and cleaning process is identical to the
  • the wastewater discharge and purification processes can also be organized in forced flow and mixed operation and are identical to the descriptions in FIGS. 2 and 3.
  • the only difference is that the inlet of Wastewater according to Figures 4 and 5 via its own pumping stations 10, and the collection, the loop flow and the transport of the wastewater in the lines takes place under pressure
  • the solutions according to FIGS. 6 and 8 in turn enable the inlet, the collection, the loop flow and the transport of wastewater, depending on the system, either in the operating mode pressure or gravitation
  • the wastewater flows from the inlets with the help of the connecting and secondary collecting channels into the main collecting channels or into the channels of the loops. It mixes with the wastewater from the loop flow that has already been partially cleaned and contains microorganisms, and proceeds further according to the direction of flow , in the combined system (feeding units) at the loop nodes to increase the potential energy and / or wastewater treatment.There is mechanical cleaning of the flotsam via grids, the wastewater is then biologically cleaned and in constant amounts is mechanically fed back into the stream Excess wastewater after biological purification and increase of its potential energy in the subsequent main collecting channel, which is at the initial level and flows, partially or generally cleaned, in the sewer system.
  • the wastewater purified at this point and in this way is returned to a combined feed unit at the network node, where it takes place again the clear procedures already mentioned, and they get back into the sewer network with its loop current or after increasing the potential energy (lifting process) in the sewer system.
  • the wastewater is cleaned either under aerobic or anoxic conditions, depending on the cleaning technology used in the system at the node in question in the network
  • the cleaning effect develops in the subsequent loop channel and in the subsequent section of the main collecting channel under aerobic conditions, although in the biological clear room wastewater treatment without the presence of air after so-called anoxic biological wastewater in the subsequent Schliefen Canal and in the subsequent main collection channel anoxically-biologically cleaned.
  • oxygen from the ammonia content of the wastewater and from the nitrate content developing in the aerobic sections is used to purify the water flowing through.
  • the primary wastewater entering the sewer system can be clarified by degrading the organic biological components, moreover, even the nitrification of the ammonia and the degradation ie denitrification of nitrates that develop in the plant take place.
  • the primary wastewater entering the sewer system can be clarified by degrading the organic biological components, moreover, even the nitrification of the ammonia and the degradation ie denitrification of nitrates that develop in the plant take place.
  • the residual phosphorus there is also the possibility within the system of chemically precipitating the residual phosphorus. This can either be realized right at the beginning of the clarification process, or at any combined clarification plant, by adding iron compounds to the processes in the biological interior.
  • the currents in the loops have the additional advantage that the effect of any additive, which is fed in anywhere in the system, is effective everywhere in a very short time thanks to the balancing effect of the overall channel system.
  • the partially or completely cleaned wastewater passes through the sewer network with its loop currents and leaves it via an outlet pipe behind the last combined wastewater treatment plant with nutrient production and, if necessary, is passed into a wastewater treatment plant.
  • they can be treated further, or go through a final separation of solid flotsam and floating sludge, are disinfected and are placed in a collecting system.
  • a possible embodiment of the combined system 1 for potential energy increase and / or wastewater purification assumes that that which is carried in the channel system with loop flow and is already partially cleaned wastewater passes the separator 1 1 for flotsam in the combined system 1.
  • the wastewater flows into the biological reactor room 12, where, depending on the given task of the system, it is either aerobically or anoxically, biologically cleaned in the first case biological reactor chamber 12 the degradation of the biological-organic constituents, the oxygen content of the mixture being significantly increased by ventilation with the aid of the mixing device with a depth effect and ammonia nitrification being carried out.
  • a denitifying cleaning is carried out , ie the breakdown of the nitrate bonds in the biological space without the addition of oxygen, kept in constant motion by the mixing device 16 when the content of organic substances is reduced
  • the wastewater which has been partially or wholly biologically cleaned by this method, reaches the loop channel 3 in constant amounts with the help of the pump 9 to maintain the loop flow.
  • the excess of already cleaned wastewater generated in the course of this process reaches the interior 13 for potential energy increase via a downshift system 14 for trapping the flotsam
  • a downshift system 14 for trapping the flotsam
  • the flotsam caught on the grid of the flotsam separator 11 and removed by a screw device mixes with the excess wastewater, and reaches the subsequent section of the main collecting channel 2 via a system 8 for conveying wastewater and flotsam
  • the wastewater that has been biologically purified in this way and has already flowed through the system thanks to its content of microorganisms, takes part in the cleaning processes in the subsequent loop sections and leaves the system via the discharge ungsrohr 5 of the last combined system 1 to get to the post-treatment system afterwards
  • the flotsam carried along by the wastewater is separated in the feed unit via grids and from there it goes directly into the cleaning shaft of the main collecting duct without being able to get into the loop flow.
  • the solid contamination caught in this way is removed from the system either at the last infeed system or in the last one Cleaning stage behind the loop channel removed from the circuit
  • the wastewater mixed with living sludge can take up sufficient quantities of oxygen to initiate or carry out the degradation of nutrients in the loop system by means of turbo-injectors which are controlled by devices for measuring the dissolved oxygen
  • the length of stay in the individual loop sections is approximately 10-12 hours, depending on the loop flow regulation and the amount of raw sewage flowing in, the same in the overall loop system, depending on the number of loops and connections, at least 20 -24 hours reached, in some cases even 48-72 hours. This means that in most cases a wastewater treatment with full oxidation is realized in the tube bioreactors.
  • the residence time of the sludge can reach 30-40 days by securing the appropriate sludge concentration. The mixture the raw, living and excess sludge is in a state of continuous flow, there is no risk of sediment formation if the corresponding flow rate is ensured.
  • the removal of the excess sludge is guaranteed by being carried on to the next loop system and can be regulated g of the sludge concentration are controlled.
  • the removal of the excess sludge from the overall system takes place from the last feed unit, the excess sludge gets through the cleaned wastewater, treatment
  • water and sludge are separated from one another by means of phase separation (deposition, mechanical phase separation, etc.), with the water content being fed into the collection or use system in the event of chemical treatment (disinfection)
  • Biodegradation requires a certain temperature for both nitrification and denitrification in order to ensure the rapid multiplication of the nitrifying bacteria and the necessary reaction rate
  • the temperature shows a much smaller fluctuation, as is the case in open systems.
  • a uniform temperature range of 15-24 ° C can be maintained all year round.
  • the loop flow can load the entire sewer system evenly, overloaded sections can be relieved, under-stressed strands are clamped more intensively in the sewage system
  • the planned, combined systems for potential energy increase and / or wastewater treatment not only allow a corresponding wastewater discharge in the sewer system with loop flow, but also highly efficient wastewater treatment.
  • the sewer system as a pipe bioreactor allows theoretically optimal wastewater treatment Influences, its almost constant operating temperature, it can break down organic components in the most stable manner and at the highest To ensure efficiency and to achieve such nit ⁇ fication and denitification

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Abstract

Das Kanalsystem gemäß der Erfindung enthält ein aus Hauptsammelkanälen (2) und Schleifkanälen (3) bestehendes Rohrleitungssystem mit Schleifenströmung und kombinierte Anlagen (1) zur potenziellen Energieerhöhung und/oder Abwasserreinigung. Die kombinierte Anlage weist einen biologischen Reaktorraum (12) mit einer Abscheidevorrichtung (11) für Treibgut und einen Innenraum (13) zur potenziellen Energieerhöhung, wobei zwischen dem Reaktorraum (12) und dem Innenraum (13) eine Öffnung mit Rückhalteanlage (14) für das Treibgut angeordnet ist.

Description

KANALSYSTEM FÜR ABLEITUNG SOWIE REINIGUNG VON VERSCHMUTZTER FLÜSSIGKEIT UND/ODER VON KOMMUNALEM ABWASSER
Gegenstand der Erfindung ist ein Kanalsystem mit Schleifenstromung zur Ableitung von Schmutzwasser und/oder Niederschlag Es bewirkt die kontinuierliche und gleichmaßige Beanspruchung der Kanalisation, eine Kürzung der Abflußzeit, die Erhaltung des aeroben Zustandes der im Abwasser befindlichen organischen, der Zersetzung ausgesetzten Stoffe und daß das System als Rohrbioreaktor fungiert Desweiteren ist Gegenstand dieser Erfindung eine kombinierte Anlage zur potenziellen Erhöhung der Energie Sie bewirkt die schnelle Ableitung der im abfließenden Wasser enthaltenen kernigen Schmutzpartikel (Treibgut) und daneben begünstigt sie die Erhaltung der organischen und einer Zersetzung ausgesetzten Stoffe in aerobem und/oder anoxischem Zustand
Ahnlicherweise sorgt sie dafür, daß durch den schnellen Abfluß des Fordergutes eine entsprechende Spulung im Rohrleitungssystem mit Schleifenstromung stattfindet, sowie dafür, daß im Abwasser eine entsprechende Bioflora entsteht, wodurch es von den Verschmutzungen gänzlich oder teilweise befreit wird
Die infrastrukturelle Entwicklung von Siedlungen - darin Wohnsiedlungen und In¬ dustriegebiete - bringt die Ableitung, Reinigung und schadensfreie Deponierung von kommunalen und Industrieabwassern, sowie von Niederschlag mit sich Das Sammeln und die Ableitung von Abwassern wird über Kanalisationsnetze gesichert Diese können, je nach Betriebsart, nach dem Gravitationsprinzip oder in Zwangsstromung - letztere wiederum unter Druck oder im Vakuum - betrieben werden, aber es gibt auch Kombinationen dieser Betriebsarten Die HU-PS Nr 182 345 bzw 196 636, ist geeignet, so ein zeitgemäßes Abwasserkanalsystem zu realisieren, in dem statt konventioneller Reinigungsschachte speziell für diese Aufgabe konstruierte Reinigungselemente aus Kunststoff verwendet werden Das Kanalnetz befordert die gesammelte Abwasser in die Abwasserreinigungs¬ werke, wo diese mechanisch, physiko-chemisch und biologisch, oder in Kombination dieser Techniken gereinigt werden
Die Reinigungswerke können, nach deren Konstruktion, offene oder geschlossene Systeme sein, sie können überirdisch oder unterirdisch liegen, der Durchfluß des Wassers kann waagerecht oder senkrecht erfolgen, hinsichtlich ihrer Funktionstechnologie können sie in einer aeroben - sauerstoffreichen - Umgebung, oder anoxisch, oder aber auch in einer anaeroben Umgebung, ohne Sauerstoff wirken Ein solches, zeitgemäßes Abwasserreinigungsverfahren wird beispielsweise in der HU-PS Nr 194 784, bzw in US-PS Nr 180 967, dargestellt In diesen Fallen geht es um ein aerobes oder um ein aerobes und unaerobes, kombiniertes Abwasserremigungsverfahren
Früher gebaute Kanalisationssysteme haben also die Abwasser lediglich gesammelt und in die Abwasserreinigungswerke befordert Letztere haben wiederum die gesammelten und hingeführten Abwasser gereinigt Das heißt, die Sammel- und Beforderungsvorgange von Abwassern waren vom Reiniguπgsvorgang getrennt
Es ist eine bekannte Tatsache, daß in Kanalisationssystemen, die zur Ableitung von Abwassern dienen, die organischen Stoffe im Abwasser, abhangig von der Temperatur und von der Abflußzeit, in anaeroben Zustand geraten können So besteht die Möglichkeit, daß es sich chemische Bindungen entwickeln, die einerseits durch ihre kraftige Geruchsentwicklung die Umwelt ungunstig belasten, andererseits die einzelnen Anlagenteile (Schachte, Pumpstationen, mechanische Einrichtungen, Abwasserreinigungsanlagen) schwer schadigen (Beton- und Mettalkorrosion)
Solche Einwirkungen können vermehrt und verstärkt in regionalen Abwasser-kana- lisationssystemen auftreten, ferner in Kanälen mit wechselnder Durchflußbelastung (saisonale Siedlungen) und wenn sich der Wasserfluß in den Nachtstunden auf eine Mindestmenge reduziert Die ungarische PatentschnftNr 851 734 enthielt den Vorschlag, die Umweltschaden durch Geruchsbildung in den Kanälen zu beseitigen Sie stellte ein Verfahren zur Reinigung der Luftfeuchtigkeit und zur Desodonerung dar, beschäftigte sich aber nicht mit den Beforderungs- und Reinigungsfunktionen im Kanalisationssystem Bei dem überwiegenden Teil der nach dem Gravitationsprinzip betriebenen Kanalisationssysteme war eine Beschrankung der Mindestdurchflußgeschwmdigkeit und der minimalen Flotationstiefe notwendig, um die kontinuierliche Beförderung mechanischer Verunreinigun-gen zu sichern Dies hat nach sich gezogen, daß man die Minimalwerte von Kanalgefallen und -durchmessern festlegen mußte Der Wert für das Gefalle betrug 3 %, und das vorgegebene Rohrdurchmesser war 20 cm
Darauf ist es zurückzuführen, daß Gravitationskanale im allgemeinen tiefgelegt werden, was deren Ausfuhrungskosten stark in die Hohe treibt Eine Reduktion der Tieflage wäre durch Erhöhung der Anzahl von Pumpstationen möglich, nur, wenn diese lediglich Wasserbeforderungsaufgaben erfüllen, so tragen sie zur weiteren Erhöhung der Kosten bei
Es laßt sich daher feststellen, daß frühere Kanalisationssysteme lediglich Abwasser- beforderungsaufgaben bei verhältnismäßig hohen Investitionskosten und bei extremer Streuung der Belastungsintensitat wahrgenommen haben Man wußte die Speicherkapazität der Kanäle, deren Dimensionen zur Auffrischung der beforderten Abwasser und deren gänzliche oder teilweise Reinigung nicht richtig auszunutzen
Das erste kombinierte System, das die Funktionen Abwasserbeforderung und Abwasserreinigung innerhalb der Kanalisation miteinander kombinierte, ist in einer ungarischen Patentanmeldung enthalten, die unter Nummer 21106/89 registriert wurde Nach diesem System werden in das Kanalnetz Reaktoren als Pumpstationen und/oder zur Erhöhung des Beforderungsdruckes und/oder als Abwasserreinigungs¬ anlagen, ausgestattet mit außen geführten und/oder im Inneren angebrachten Rezirkulations-Ieitungen eingebaut Durch die Rückführung der in den Reaktoren gezüchteten Biomasse über die Außen- und/oder Innenleitungen der Rezirkulation ist es möglich, die entsprechende Flotationstiefe in den Kanälen zu erreichen, die Biomasse aufrechtzuerhalten und die für den Abwasserfluß zur Verfügung stehende Innenkapazität der Kanäle zur Abwasserreinigung zu nutzen.
Werden Abwasserreinigungsreaktoren in entsprechenden Abständen in das System eingesetzt, so ist es, dank der Pumpwirkung, möglich, das Kanalnetz in relativ hoher Lage anzulegen.
Als Nachteil dieser Lösung ist es zu werten, daß man die Flotationstiefe der Kanäle und die Erfüllung der Abwasserreinigungsaufgabe nur durch außen und innen angebrachte Rezirkulationsleitungen hat sichern können. Dies hat zu einer weiteren Erhöhung der Installationskosten des Kanalsystems beigetragen, und sich gleichzeitig als eine weitere Fehlerquelle des Betriebes herausgestellt. Nachdem die äußere Rezirkulation normalerweise für weitere Strecken ausgebaut wurde, waren ihre Auswirkungen auf den Energieverbrauch ebenfalls nachteilig. Gleichzeitig konnte sie, wegen ihrer kanalstrangweise angelegten Struktur, die gleichmäßige Belastung des gesamten Systems nicht sicherstellen, d.h. manche Kanalstränge waren unterbeansprucht, andere wiederum überbelastet. Sie ist nicht imstande, überbelastete Kanalabschnitte zu entlasten.
Die zum Abscheiden verschiedener Verschmutzungen eingebauten Separatoren vermochten es, lediglich das Treibgut lokal an den Gittern abzufangen, nicht aber dessen Weiterbeförderung. Die Konsequenz: Man mußte das aufgefangene Treibgut aus dem Kanalsystem in bewohnten Siedlungsgebieten entfernen, was aus volksgesundheitlichen Gründen zu beanstanden und unzuläßig ist.
Will man das Treibgut in einer Zerkleinerungsanlage behandeln, um anschließend im Abwasserstrom abfließen zu lassen, so ist dies zwar möglich, hat aber bestimmte nachteilige Auswirkungen.
Einerseits treibt die große Anzahl der nötigen Zerkleinerungsanlagen die Installationskosten in die Höhe, andererseits erweisen sie sich als beachtliche Fehlerquellen. Nicht zu vergessen: Das zerkleinerte Treibgut im Wasser verändert die Zusammensetzung der Biomasse im Reaktor und reduziert dadurch die Reinigungswirkung Gleichzeitig induziert es die Gefahr der Verstopfung in den äußeren und inneren Rezirkulationsleitungen
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Kanalsystem mit Schleifenstromung zu entwickeln, das imstande ist, die kontinuierliche und gleichmäßige Beanspru-chung der einzelnen Kanalabschnitte ohne Rezirkulationsleitungen zu sichern, es ermöglicht die Abflußzeit zu reduzieren, die im Abwasser angesammelten organischen, einer Zersetzung ausgesetzten Stoffe in einem aeroben Zustand zu halten, und das Kanalsystem als Rohrbioreaktor zu benutzen
Als weitere Aufgabe der Erfindung hat man angesehen, eine kombinierte Anlage zur potentiellen Energieerhohung zu schaffen, die die im Leitungsnetz mit Schleifen¬ stromung abfließenden, kernigen Verunreinigungen (Treibgut, aufgefangen an den Gittern) abzusondern, schnell weiterzubefordern und dabei im Inneren des Bioreaktors die notige Bioflora zu entwickeln und beizube-halten, ferner durch den Einbau ensprechender mechanischer Anlagen die Schleifenstromung im Kanalnetz kontinuierlich aufrechtzuerhalten, durch die maschinelle Erhöhung der potentiellen Fließenergie höhere Lagen für das Netz zu ermöglichen und dadurch die Investitionskosten zu senken
Die Erfindung fußt auf folgenden Erkenntnissen
• Wird das Kanaisystem zum Sammeln und Ableiten von Abwassern als ein Leitungsnetz mit Schleifenstromung ausgebildet, so kann man die notwendige, ideale Flotationstiefe im Kanal ohne extra einzubauende Rezirkulationsleitungen sichern, ebenfalls die Stromungsgeschwindigkeit, die gleichmäßige Belastung des gesamten Kanalsystems mit Schleifenstromung, sowie die Entlastung überbe¬ anspruchter Kanalabschnitte
Es besteht die Möglichkeit, die zur Abwasserreinigung nötige Biomasse herzustellen und beizubehalten, und zwar durch kombinierte Anlagen, die der potentiellen Energieerhohung und/oder der Abwasserreinigung dienen, und in die Knotenpunkte des Leitungssystems mit Schleifenstromung und/oder außerhalb der Knotenpunkte eingebaut werden Dadurch wird es möglich sein, das Leitungssystem mit Schleifenstromung als Rohrbioreaktor zu nutzen, das heißt, in den Innenraumen der kombinierten Anlagen und des Kanalsystems Abwasserreinigung mit akzeptablem Zeitbedarf zu bewerkstelligen
Für die Positionierung der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung in technisch notwendigen und zweck¬ mäßigen Abstanden voneinander ergibt sich die Möglichkeit, das gesamte Kanalsystem in optimaler Lage und am wirtschaftlichsten zu realisieren
• Werden in Systemen nach dem Zwangsstromungspπnzip die Druck- oder Vakuumstationen durch kombinierte Anlagen für die potentielle Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung ersetzt, so kann man eine gleichwertige Ab- wasserabfuhrung und -reinigung zusammen in einem Kanalsystem mit Schleifenstromung erzielen
• Wird das Kanalsystem mit Schleifenstromung als Rohrbioreaktor betrieben, so kann man den theoretisch optimalen Reinigungseffekt erreichen Dies trifft besonders auf die Situation zu, wenn Rohabwasser an unzahligen Stellen des Schleifenkanalnetzes in das System eingespeist wird In diesem Falle wirkt sich die fraktionierte Einspeisung ganz besonders gunstig aus
Dieses Kanalsystem, das mit Schleifenstromung als Bioreaktor funktioniert, erhalt konstante Temperaturverhaltnisse für den gesamten Abwasser-remigungsvorgang aufrecht Die Konsequenz Höhere Stabilität und höhere Reinigungsstufe Nit- rifikation und Denitrifikation verbessern sich Als Folge gestalten sich Abbauzeiten wesentlich kurzer und der notige Raumbedarf erheblich geringer, im Vergleich zu Reinigungsanlagen, die, ebenerdig oder über der Erde gefuhrt, den Unbillen des Wetters ausgesetzt sind
Im Sinne der Erfindung wird die gesetzte Aufgabe durch ein als Rohrbioreaktor betriebenes Kanalsystem mit Schleifenstromung gelost, das vordergrundig zur Ableitung und/oder zur ganzlichen oder teilweisen Reinigung von stromenden Flüssigkeiten in erster Linie von Abwassern, ohne äußere oder innere Rezirkulation, geeignet ist, und bei dem kombinierte Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung in die Knotenpunkte des Systems und/oder außerhalb dieser Knotenpunkte gesetzt sind
Abhangig von der Betriebsart wird das Kanalsystem mit Schleifenstromung nach dem Gravitationsprinzip und/oder in Zwangsstromung, gegebenenfalls als gemischtes System ausgeführt, seine Lage kann wiederum waagerecht angelegt sein und/oder das Netz kann nach einem vom waagerechten abweichenden Modell gefuhrt werden
Die der potentiellen Energieerhohung und/oder der Abwasserreinigung dienende, kombinierte Anlage entspricht ihren Aufgaben, wie in der Erfindung beschrieben, so daß sie eine Abscheidevorrichtung für das Treibgut, untergebracht im biologischen Reaktorraum, sowie ein entsprechendes Fassungsvermögen für die Energie¬ erhohung enthalt Hier befinden sich die Treibgut-Ruckhaltevorπchtung, als Verbindungselement zwischen dem biologischen Reaktorraum und dem weiteren Innenraum für die potentielle Energieerhohung, ferner, im biologischen Reak¬ torraum, eine Luftventilations- und/oder -mischanlage für den Oberflachen- und/oder Tiefenbetrieb, ebenfalls die Pumpanlage zur Forderung der Schleifenstromung, währenddessen im Innenraum für die potentielle Energieerhohung eine mecha¬ nische Anlage zur Beförderung des Abwassers und des Treibgutes, und/oder ein Absaugrohr untergebracht sind
Weitere Einzelheiten des Kanalsystems mit Schleifenstromunggemaß der Er¬ findung werden anhand von Zeichnungen ausgeführt In der Zeichnung zeigen
Figur 1 Übersicht der Anordnung des Kanalsystems mit Schleifen¬ stromung, sowie der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung - allgemeine Aus¬ fuhrung
Figuren 2 und 3 Übersicht und Ansicht eines Kanalsystems mit Schleifenstromung, sowie der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung - Ausfuhrung nach dem Gravitations¬ prinzip Figuren 4 und 5 Übersicht und Ansicht eines Kanalsystems mit Schleifenstromung, sowie der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung - Funktionsprinzip unter Betriebs¬ druck Figuren 6 und 7 Übersicht und Ansicht eines Kanalsystems mit Schleifenstromung, sowie der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung - Funktionsprinzip gemischte Betriebsart
Figur 8 Übersicht eines weiteren Kanalsystems gemäß der Erfindung, und
Figur 9 Übersicht einer möglichen Form einer kombinierten Anlage zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung
Figur 1 ist eine Übersicht einer möglichen Anordnung des Kanalsystems mit Schleifenstromung und der kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung Hier sind Hauptsammelkanale 2, Schleifen- kanale 3 und Seitensammelkanale 4 nach dem Prinzip der Schleifenstromung mit- einander verbunden In den Knotenpunkten des Kanalsystems mit Schleifen¬ stromung werden die kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung untergebracht
Aus der letzten kombinierten Anlage 1 fuhrt ein Ableitungsrohr 5 des Schleifen- Systems heraus, an dessen Ende sich eine Nachreinigungsvorrichtung 6 befindet
Figuren 2 und 3 zeigen eine zeichnerische Darstellung der Draufsicht und der Ansicht eines Kanalsystems mit Schleifenstromung sowie von kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung, für den möglichen Betriebsmodus nach dem Gravitationsprinzip Hier sind die Hauptsammelkanale 2 und die Schleifenkanale 3 nach dem Prinzip der Schleifenstromung miteinander verbunden Im Hauptsammelkanal 2 und in den Schieifenkanalen 3 befinden sich eingebaute Reinigungsschachte und/oder Reinigungsvorrichtungen 7 und hier werden die Nebensammelkanale 4 angeschlossen Die kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung sind in den Knoten¬ punkten des Kanalsystems mit Schleifenstromung untergebracht, sie bestehen aus einem biologischen Reaktorraum 12, einem Innenraum 13 für die potentielle Energieerhohung sowie aus Pumpen zur Beförderung von Abwasser und Treibgut und/oder aus einem Absaugrohr, schließlich aus der Pumpe 9 für die Aufrechterhaltung der Schleifenstromung Diese kombinierte Anlage 1 ist Ausgangs¬ punkt eines weiteren Hauptsammeikanals 2 oder, im Falle der letzten kombinierten Anlage 1 , gibt es ein Ableitungsrohr 5, das aus dem Schleifensystem herausfuhrt
Figuren 4 und 5 zeigen eine Draufsicht und Ansicht eines Kanalsystems mit Schleifenstromung sowie von kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung in der Betriebsart, in der das System unter Druck funktioniert Hier sind die Hauptsammelkanale 2 und die Schleifenkanale 3 über eine Leitung unter Druck nach dem Prinzip der Schleifenstromung miteinander verbunden Angeschlossen an den Hauptsammelkanal 2 und an die Schleifenkanale 3 befinden sich Leitungen unter Druck für die Nebensammelkanale 4, mit ange¬ schlossenen, eigenen Pumpstationen 10 In die Knotenpunkte des Kanalsystems mit Schleifenstromung im Druckbetrieb werden kombinierte Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung eingesetzt, sie enthalten einen biolo¬ gischen Reaktorraum 12, einen weiteren Innenraum für die potentielle Energie¬ erhohung 13, eine Pumpe 8 zur Sicherstellung der Beförderung von Abwasser und Treibgut und/oder ein Absaugrohr, schließlich eien Pumpe 9 zur Aufrechterhaltung der Schleifenstromung Ausgangspunkt eines weiteren Hauptsammelkanals 2 ist die kombinierte Anlage 1 oder für das Ablaßrohr 5 des Schleifensystems die letzte kom¬ binierte Anlage 1
Gemäß Fig 8 sind Hauptsammelkanale 2 und Schleifkanale 3 in einem aus Schleifen 1-VI bestehenden Schleifenstromungsnetzen nach unterschiedlichen Schleifenstromungen angeschlossen Doppelpfeile zeigen die Schleifstromungen und Pfeile die Forderstromungen Es sind solche Strecken 3a die gleichzeitig zu mehreren Schleifen gehören In dem Hauptsammelkanal 2 und in den Schleifenkanalen 3 werden Reinigungsschachte und Abwasserreiniger eingebaut, hier schließen die Nebensammelkanale 4 an. In den Knotenpunkten des Schleifenströmungsπetzes befinden sich kombinierte Anlagen 1 zur Verstärkung der potenziellen Energie und/oder zur Abwasserreinigung, die auch den Raum für die Unterbringung der Anlagen für den biologischen Reaktor, für die Verstärkung der potenziellen Energie und für die maschinelle Einrichtung zur Beförderung vom Abwasser und von Schmutzpartikeln enthalten.
Aus den kombinierten Anlagen 1 in den Knotenpunkten öffnet sich der weitere Hauptsammelkanal und das Schleifenkanalsystem, bei der letzten kombinierten Anlage befindet sich hier ein Ableitungsrohr 5 des Schleifensystems.
Hier sind die Hauptsammelkanale 2 und die Schleifenkanäle 3 im gemischten Betriebsmodus als Schleifenströmung nach dem Gravitationsprinzip miteinander verbunden. In den Hauptsammelkanal 2 und in die Schleifenkanäle 3 sind Reinigungsschächte 7 und/oder Reinigungsvorrichtungen eingebaut, wo sich gleichzeitig die Anschlüsse der Nebensammelkanale 4 nach dem Gravitations¬ und/oder Druckbetriebsprinzip befinden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Nebensammelkanale 4 direkt an die Haupsammelkanäle 2 und an die Schleifenkanäle 3 im Druckbetriebsmodus anzuschließen, sie sind mit eigenen Pumpstationen 10 ausgestattet. In die Knotenpunkte des Kanalsystems mit Schleifenströmung werden die kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhöhung und/oder Abwasserreinigung eingesetzt. Sie bestehen aus einem biologischen Reaktorraum 12, einem Innenraum für die potentielle Energieerhöhung 13, aus der maschinellen Einrichtung zur Beförderung von Abwasser und Treibgut 8 und/oder das Absaugrohr, ferner die Pumpstation 9 für die Aufrechterhaltung der Schleifenströmung. Ausgehend aus der kombinierten Anlage 1 gibt es einen weiteren Hauptsammelkanal 2, bzw. bei der letzten kombinierten Anlage 1 ein Ableitungsrohr 5 des Schleifensystems.
Fig. 9 ist die Darstellung einer möglichen Form der Ausführung einer kombinierten Anlage 1 für die potentielle Energieerhöhung und/oder Abwasserreinigung. Innerhalb der Anlage befinden sich ein biologischer Reaktorraum 12, sowie ein weiterer Innenraum 13 zur potentiellen Energieerhöhung. Zwischen dem biolo- gischen Reaktorraum 12 und dem Innenraum 13 zur potentiellen Energieerhohung gibt es eine Ruckhalteanlage 14 für das Treibgut Der biologische Reaktorraum 12 enthalt eine Pumpe 9 zur Aufrechterhaltung der Schleifenstromung, die Luftventilationsanlage 15 und/oder Luftmischanlage 16, wogegen der Innenraum 13 zur potentiellen Energieerhohung nimmt eine Pumpe 8 zur Beförderung von Ab¬ wasser und Treibgut auf
Einige mögliche Ausfuhrungen der Funktionsweise des Kanalsystems mit Schleifen¬ stromung und der kombinierten Anlage zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung, sowie den Vorgang der Abwasserableitung und der Abwasser¬ reinigung, wie in dieser Erfindung beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt, mochten wir hier naher erleutem
Bei einer möglichen Variante, wie in der Figur 1 dargestellt, gelangt das Abwasser über die Einlasse durch die Nebensammelkanale 4 in die Hauptsammelkanale 2, bzw in die Schleifenkanale 3 Hier vermischt es sich mit den bereits teilweise gereinigten, Mikroorganismen enthaltenden Abwassern aus der Schleifenstromung Das Wassergemisch gelangt anschließend, der Abflußrichtung entsprechend, in die kombinierte Anlage 1 zur potentiellenEnergieerhohung und/oder Abwasserreinigung im Knotenpunkt des Systems Hier wird das Treibgut abgesondert und anschließend das Wasser biologisch gereinigt Die maschinelle Einrichtung sorgt für die Ein- speisung in das Kanalsystem mit Schleifenstromung in konstanten Mengen Der Wasseruberschuß kommt nach der biologischen Reinigung und der potentiellen Er¬ höhung der Energie in den anschließenden Hauptsammelkanal 2, gefuhrt auf Ein- gangsniveau, wird gänzlich oder teilweise gereinigt und passiert das Kanalsystem In diesem Abschnitt vermischt es sich mit den hier eingespeisten Rohabwassern und wird, dank seiner Biomassengehalt, bereits hier einer gründlichen biologischen Reinigung unterworfen Danach gelangen die bereits auf diese Art und Weise gerei¬ nigten Abwasser wieder in eine kombinierte Anlage 1 zur potentiellen Energie- erhohung und/oder Abwasserreinigung, um nach den bereits beschriebenen Reinigungsvorgangen erneut in das Kanalsystem mit Schleifenstromung eingespeist zu werden, wo sie nach potentieller Energieerhohung das Kanaisystem passieren In den einzelnen Kanalabschnitten des Kanalsystems mit Schleifenstromung findet die aerobe oder anoxische Reinigung des Abwassers, in Abhängigkeit von der Reinigungstechnologie der kombinierten Anlage 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung, statt Erfolgt im biologischen Raum der kombinierten Anlage 1 ein biologischer Abbau mit Luft, so vollzieht sich die Reinigung im anschließenden Abschnitt des Schleifenkanals 3 und des Hauptsammelkanals 2 unter aeroben Bedingungen, Lauft die biologische Reinigung dagegen im biologischen Raum der kombinierten Anlage 1 ohne Luft in einem sogenannten Mischraum, so ist die Reinigung im anschließenden Abschnitt des Schleifenkanals 3 und des Hauptsammelkanals 2 biologisch anoxisch Das heißt, im letzteren Fall entwickelt sich in den Aerob-Abschnitten Nitrat aus dem Ammoniak, und der dabei anfallende Sauerstoffgehalt wird zur Reinigung der Rohabwasser verwendet Aerob und anoxisch wirkende, biologische Reiniguπgsvorgange lassen sich daher im Kanalsystem mit Schleifenstromung einrichten, alternativ eingestellt, wird nicht nur ein biologischer Abbau der organischen Bestandteile der in das Kanalsystem eingespeisten Abwasser bewerkstelligt, sondern die Nitπfikation des Ammoniaks, sowie die Denitrifikation, d h der Abbau der so entstandenen Nitrate ebenfalls Neben der biologischen Phosphor-abscheidung besteht die Möglichkeit, innerhalb des Kanalsystems den Restphosphorgehalt des Wassers unter chemischer Einwirkung ausfallen zu lassen Diese Möglichkeit besteht, wenn man in die kom¬ binierte Anlage 1 am Einlauf des Systems Eisenbindungen, entsprechend dosiert, in den biologischen Raum gibt Durch die Schleifenstromung gelangt namlich eine an einem Punkt in das System eingeführte Chemikahe, durch die ausgleichende Wirkung des Kanalsystems, innerhalb kürzester Zeit überall hin und kann wirken
Die Abwasser, im Kanalsystem mit Schleifenstromung teilweise oder gänzlich gereinigt, verlassen, aus der kombinierten Anlage 1 kommend, über das Ablaßrohr 5 des Schleifensystems das Abfluß- und Reinigungssystem, und erreichen die Anlage 6, in der die Nachreinigung stattfindet Hier vollzieht sich, abhangig von der Reinigungswirkung des Kanalsystems, entweder eine anschließende, nachträgliche Reinigungsphase oder das gereinigte Wasser gelangt einfach, nach einer Desinfek¬ tion, die auf die Schlammabscheidung folgt, in die Auffangbecken Aus dieser Beschreibung läßt es sich folgern, daß, durch entsprechende Gestaltung des Kanalsystems mit Schleifenstromung und der kombinierten Anlagen 1 zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung, die Möglichkeit besteht, die Abwasser über hochgefuhrte Kanäle abzuleiten, und darüber hinaus - insbesondere bei kleineren und mitleren Siedlungen und in Gartenstädten - die kommunalen Abwasser bei guter Wirtschaftlichkeit und hohem Wirkungsgrad zu reinigen
Nach einer anderen möglichen Losungsalternative gemäß Figuren 2 und 3 arbeitet das Kanalsystem mit Schleifenstromung nach dem Gravitationsprinzip Danach gelangt das an vielen Abflüssen eingespeiste Abwasser über Nebensammel-kanale 4 per Gravitation, gefuhrt durch Reinigungsschachte und/oder Remigungselemente 7 in die Schleifenkanale 3 und Hauptsammelkanale 2 Sie vermischen sich in den erwähnten Kanalabschnitten mit den bereits teilweise gereinigten, Mikroorganismen enthaltenden Abwassern aus der Schleifen-stromung und kommen sodann in den biologischen Reaktorraum 12 der kombinierten Anlage 1 zur potentiellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung, die sich in der Fließrichtung im Knotenpunkt des Systems befindet Nach erfolgter biologischer Reinigung, wie beschrieben, gelangt eine konstante Wassermenge mit Hilfe der Pumpe 9 zur Aufrechterhaltung der Schleifenstromung in den anschließenden Schleifenkanal 3, passiert dieses Schleifensystem und nimmt am Reinigungsvorgang teil Der Abwasseruberschuß - abhangig vom Einlaß - wird aus dem Innenraum 13 zur potentiellen Energie¬ erhohung unter Einwirkung der Pumpe 8 zur Beförderung des Abwassers und des Treibgutes in den anschließenden Abschnitt des Hauptsammelkanals geleitet Im weiteren ist der Ableitungs- und Reinigungsvorgang identisch mit der Methode, dar¬ gestellt in Figur 1
Die Abwasserableitungs- und -reinigungsvorgange, wie in Figuren 4 und 5 darge¬ stellt, lassen sich auch im Zwangsstromungs- und in gemischtem Betrieb organi- sieren und sind mit den Beschreibungen in Figuren 2 und 3 identisch Der einzige Unterschied ist, daß der Einlaß von Abwassern gemäß Figuren 4 und 5 über eigene Pumpstationen 10, und das Sammeln, die Schleifenstromung und die Beförderung der Abwasser in den Leitungen unter Druck erfolgt Die Losungen gemäß Figuren 6 und 8 wiederum ermöglichen den Einlaß, das Sammeln, die Schleifenstromung und die Beförderung von Abwassern, abhangig vom System, entweder im Betriebsmodus Druck oder Gravitation
Das Abwasser gelangt aus den Einlassen mit Hilfe der Anschluß- und Neben¬ sammelkanale in die Hauptsammelkanale, bzw in die Kanäle der Schleifen Es vermischt sich hier mit dem bereits partiell gereinigten und Mikroorganismen ent¬ haltenden Abwassern us der Schleifenstromung und gelangt weiter, entsprechend der Stromungsrichtung, in die kombinierte Anlage (Speiseeinheiten) an den Schleifenknotenpunkten zur Erhohung der potentiellen Energie und/oder der Abwasserreinigung Hier vollzieht sich eine maschinelle Reinigung vom Treibgut über Gitter, die Abwasser werden anschließend biologisch gereinigt und in konstant gehaltenen Mengen in die Schhfenstromung wider maschinell eingespeist Das überschüssige Abwasser kommt nach der biologischen Reinigung und Erhohung dessen potentieller Energie in den anschließenden Hauptsammelkanal, der auf Anfangsniveau liegt und fließt, partiell oder generell gereinigt, im Kanalsystem weiter Hier vermischt es sich mit den an dieser Stelle in das System eingespeisten primären Abwassern, und - dank seines hohen Geahlts an Mikroorganismen - sorgt dafür, daß die rohen Abwasser im gegebenen Kanalabschnitt biologisch gereinigt werden Die an dieser Stelle und auf diese Art und Weise gereinigten Abwasser kommen wider in eine kombinierte Speiseeinheit am Netzknotenpunkt, dor vollziehen sich erneut die bereits erwähnten Klarvorgange, und sie gelangen wider in das Kanalnetz mit seiner Schleifenstromun, bzw nach Erhohung der potentiellen Energie (Umhebevorgang) wieter im Kanalsystem In den einzelnen Kanalab- schnitten des Netzes vollzieht sich die Reinigung des Abwassers entweder unter aeroben oder anoxischen Bedingungen, abhangig von der angewendeten Reinigungstechnologie der Anlage im fraglichen Knotenpunkt des Netzes
Wenn im biologischen Klarraum der kombinierten Anlage die klarung des Wassers biologisch und im Beisein von Luft erfolgt, so entwickelt sich der Reinigungseffekt im anschließenden Schleifenkanal und im nachfolgenden Abschnitt des Hauptsam¬ melkanals unter aeroben Bedingungen wenn allerdings im biologischen Klarraum Abwassserreinigung ohne Beisein von Luft nach dem sogenannten anoxischen biologischen Abwässer im anschließenden Schliefenkanal und im nachfolgenden Hauptsammelkanal anoxisch-biologisch gereinigt. Mit anderen Worten verwendet man Sauerstoff aus dem Ammoniagehalt des Abwassers und aus dem in den Aerobabschnitten sich entwickelnden Nitragehalt zur Reinigung des durchströmenden Wassers.
Auf diese Art und Weise besteht daher die Möglichkeit, in einem Kanalsystem mit Schleifenströmung aerobe und anoxische biologische Klärvorgänge einzuleiten, und durch deren entsprechende abwächselnde Anwendung können die primären Abwässer, die in das Kanalsystem gelangen, durch Abbau der biologischen orga¬ nischen Bestandteile geklärt werden, darüber hinaus kann sogar die Nitrifikation des Ammoniaks sowie der Abbau d.h. die Denitrifikation von Nitraten, die sich in der Anlage entwickeln, erfolgen. Neben der teilweisen Entfernung des biologischen Phosphors besteht innerhalb des Systems die Möglichkeit, den Restphosphor chemisch ausfallen zu lassen. Dies läßt sich entweder gleich am Anfang des Klärvorganges realisieren, oder an einer beliebigen kombinierten Kläranlage, durch Zugabe von Eisenverbindungen in die Vorgänge im biologischen Innenraum. Die Strömungen in den Schleifen haben nämlich den zusätzlichen Vorteil, daß die Wirkung eines beliebigen Zusatzes, eingespeist an einer beliebigen Stelle in das System, dank der ausgleichenden Wirkung des Gesamtkanalsystems, innerhalb kürzester Zeit überall wirksam wird.
Die so teilweise oder komplett gereinigten Abwässer passieren das Kanalnetz mit seinen Schleifenstromungen und verlassen es über ein Ablaßrohr hinter der letzten kombinierten Kläranlage mit Nährstoffherstellung, und werden notfalls in eine Nach¬ kläranlage geleitet. Hier können sie, abhängig von der bereits erzielten Reinigungswirkung des Kanalsystems, weiter behandelt werden, oder durchlaufen eine letzte Abspaltung von festem Treibgut und schwebendem Schlamm, werden desinfiziert und kommen in eine Auffanganlage.
Eine mögliche Ausführung der kombinierten Anlage 1 zur potentiellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung, wie in Figur 9 dargestellt, geht davon aus, daß das im Kanalsystem mit Schleifenströmung geführte und bereits teilweise gereinigte Abwasser die Abscheidevorrichtung 1 1 für Treibgut in der kombinierten Anlage 1 passiert Durch die Spalten fließt das Abwasser in den biologischen Reaktorraum 12, wo es, der gegebenen Aufgabe der Anlage entsprechend, entweder aerob oder anoxisch, biologisch gereinigt wird Im ersten Fall vollzieht sich im biologischen Reaktorraum 12 der Abbau der biologisch-organischen Bestand¬ teile, wobei der Sauerstoffgehalt des Gemischs, durch Ventilation mit Hilfe der Mischvorrichtung mit Tiefenwirkung, eine wesentliche Erhohung erfahrt und eine Ammoniak-Nitπfikation erfolgt Vollzieht sich die biologische Reinigung anoxisch, so lauft eine denitnfizierende Reinigung, d h der Abbau der Nitrat-Bindungen im biologischen Raum ohne Sauerstoffzufuhr, durch die Mischvorrichtung 16 in konstanter Bewegung gehalten, beim Abbau des Gehalts an organischen Stoffen
Das nach diesem Verfahren teilweise oder ganzlich biologisch gereinigte Abwasser gelangt, mit Hilfe der Pumpe 9 zur Aufrechterhaltung der Schleifenstromug, in konstanten Mengen in den Schleifenkanal 3 Der im Zuge dieses Verfahrens entstehende Überschuß an bereits gereinigtem Abwasser erreicht den Innenraum 13 zur potentiellen Energieerhohung über eine Ruckschalteanlage 14 zum Abfangen des Treibgutes Hierher gelangt ebenfalls das am Gitter der Treibgut- Abscheidevorπchtung 11 abgefangene und durch eine Schneckenvorrichtung entfernte Treibgut, vermischt sich dort mit den überschüssigen Abwassern, und erreicht den anschließenden Abschnitt des Hauptsammelkanals 2 über eine Anlage 8 zur Beförderung von Abwasser und Treibgut Das auf diese Art und Weise biologisch gereinigte und bereits über das System geflossene Abwasser nimmt, dank seines Gehalts an Mikroorganismen, an den Reimgungsvorgangen in den anschließenden Schleifenabschnitten teil, und verlaßt das System über das Ableitungsrohr 5 der letzten kombinierten Anlage 1 , um hinterher in die Nachklaranlage zu gelangen
In Kanalsystement mit Schleifen können wir eine kontinuierliche Strömung rund um die Uhr im Rohrbioreaktor sichern, wobei im gesamten Netz überall gemischte Abwasser, Gewässer mit Roh- und lebendigem Schlamm sowie bei entsprechender Sauerstoffzufuhr der Mixtur entsprechend in den Einspeiseanlagen gegen sind Die Einspeiseanlagen befinden sich im Schleifennetz an den Knotenpunkten in Ab- standen von 1 -1 ,5 km Ihre vordergrundige Aufgabe ist es, für die Sauerstoffzufuhr des rohen und gemmischten Abwassers zu sorgen, darüber hinaus bewirken sie deren Rückführung in das Schleifensystem und die Beförderung des Wasseruberschusses in die nächste Schleife
Das vom Abwasser mitgefuhrte Treibgut wird in der Speiseeinheit über Gitter abgesondert und von dort gelangt es direkt in die Reinigungsschacht des Hauptsammelkanals, ohne in die Schleifenstromung gelangen zu können Die so abgefangene, feste Verunreinigung wird aus dem System entweder bei der letzten Einspeisanlage oder in der letzten Reinigungsstufe hinter dem Schleifenkanal aus dem Kreislauf entfernt
Das mit lebendigem Schlamm vermischte Abwasser kann über Turboinjektoren die mit Geraten zur Messung des gelosten Sauerstoffs geregelt werden, genugende Mengen Sauerstoff aufnehmen, um den Nahrstoffabbau in dem Schleifensystem einzuleiten, bzw durchzufuhren
Die Verweildauer in den einzelnen Schleifenabschnitten betragt - abhangig von deren Lange - durch die Regelung der Schleifenstromung und von der Menge des einfließenden Rohabwassers abhangig etwa 10-12 Stunden, wobei dieselbe in dem Gesamtschleifensystem, abhangig von der Zahl der Schleifen und der Anschlüsse, wenigstens 20-24 Stunden erreicht, in manchen Fallen sogar 48-72 Stunden Dies bewirkt, daß in den Rohrbioreaktoren in den meisten Fallen eine Abwasserreinigung bei voller Oxydation realisiert wird Die Verweildauer des Schlammes kann durch die Sicherung der entsprechenden Schiammkonzentration auch 30-40 Tage erreichen Das Gemisch der rohen, lebendigen und überschüssigen Schlamme befindet sich im Zustand kontinuierlicher Strömung, die Gefahr einer Sediment- bildung besteht bei Sicherung der entsprechenden Stromungsgeschwindigkeit nicht Die Entfernung des überschüssigen Schlammes ist durch Weiterfuhrung in das nächste Schleifensystem gewährleistet und kann durch Regulierung der Schlammkonzentration geregelt werden Die Entfernung des überschüssigen Schlammes aus dem Gesamtsystem erfolgt aus dem letzten Speiseeinheit, der über¬ schüssige Schlamm gelangt, durch das gereinigte Abwasser befordert, in die Nach- behandlung Hier werden Wasser und Schlamm mittels Phasenabtrennung (Ablagerung, maschinelle Phasenabtrennung, unsw ) voneinander getrennt, wobei der Wassergehalt bei eventueller chemischer Behandlung (Desinfektion) in die Auffangs- oder Verwendungsanlage gefuhrt wird
Beim Auffang in dem Innenrohr-Biorektorsystem wird - abhangig von dessen Qualitatsstufe - durch Anwendung von anoxischen und anaeroben Schleifen, bzw durch gehczeitiger Zufuhrung von Chemikalien eine Denitrifikation und eine Entfernung des Phosphorgehalts vorgenommen
Beim biologischen Abbau wird sowohl zur Nitrifizierung als auch zur Denitrifizierung eine bestimmte Temperatur benotigt, um die schnelle Vermehrung der nitrifizirenden Bakterien und die notwendige Reaktionsgeschwindigkeit zur gewährleisten In dem Innenrohr-Biorektor, der eine geschlossene Einheit darstellt und in dem sich das Abwasser mit der abbauenden Bakterienpopulation sofort vermischt, weist die Temperatur eine weitaus kleinere Schwankung auf, wie es in offenen Anlagen der Fall ist In den Kanälen kann das ganze Jahr hindurch ein gleichmäßiger Temperaturbereich von 15-24 °C bewahrt werden Demzufolge sind die Umstände un die Möglichkeiten für den Abbau von Stickstoffverbindungen weitaus besser als beim Abbau derselben in anderen Anlagentypen
Obwohl wir an den vorgestellten Beispielen nur einige der vielen technischen Losungen dieser Erfindung dargestellt haben, ist es offenkundig, daß unzählige weitere technische Losungen nach dem gleichen Prinzip entwickelt werden können, die Gegenstand dieser Erfindung sind Andern kann man die Anordnung und die Kombination des Kanalsystems mit Schleifenstromung zur Ableitung und Reinigung von Abwassern, das Reinigungssystem und die Reinigungstechnologie der kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasser¬ reinigung, sowie deren Positionierung im System, genauso wie die Gestaltung, die mechanische Austattung und die Automatik der kombinierten Anlage
Das alles ändert nichts am eigentlichen Sinn und an der entscheidenden Gestaltung des Systems, das sowohl die Ableitung als auch die Reinigung von Abwassern in einem und demselben Kanalsystem mit Schleifenstromung und in kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasser-remigung erfolgt
Als besondere Vorteile des Systems zur Ableitung und Reinigung von Abwassern sind die folgenden Punkte zu berücksichtigen
• Durch die Anwendung des Kanalsystems mit Schleifenstromung erübrigt sich der Ausbau äußerer und/oder innerer Rezirkulationsleitungen, es ist keine Rezirkulation notig, um den Abwasserfluß über das gesamte Kanalsystem mit entsprechender Fließtiefe zu sichern
• Durch die Schleifenstromung kann man das gesamte Kanalsystem gleichmaßig belasten, überbelastete Abschnitte können entlastet werden, unterbeanspruchte Strange werden intensiver in die Abwasserfuhrung eingespannt
Durch den Ausgleicheffekt der Schleifenstromung erfolgt eine qualitative Nivel- lierung der an den unterschiedlichen Abschnitten des Netzes eingespeisten
Abwasser verschiedenen Schmutzgrades Dadurch wird die Beanspruchung der Biomasse gleichmaßig
• Durch die konstante Schleifenstromung können frühzeitige Ablagerungen in den einzelnen Kanalabschnitten auch bei unterschiedlichen, geführten Wasser- mengen vermieden werden Somit verringert sich der Reinigungsbedarf der
Kanäle, ebenso, wie die Instandhaltung und Verstopfungen können vermieden werden
• Durch Benutzung des Kanalsystems mit Schleifenstromung als Rohrbioreaktor hören korrosive Schädigungen an Kanälen und Anlagen auf, umweltschadigende Geruchsbelastungen durch Verrottungsvorgaπge im System treten nicht auf
• Durch die vorgesehenen, kombinierten Anlagen zur potentiellen Energieerhohung und/oder Abwasserreinigung kann man im Kanalsystem mit Schleifenstromung nicht nur eine entsprechende Abwasserableitung, sondern auch eine hochef- fiziente Abwasserreinigung erreichen • Das Kanalsystem als Rohrbioreaktor gestattet eine theoretisch optimale Abwasserreinigung Ein Rohrbioreaktor ist unabhängig von äußerlichen Einflüssen, seine nahezu konstante Betriebstemperatur vermag es den Abbau von organischen Bestandteilen auf stabilste Art und Weise und bei höchstem Wirkungsgrad zu gewährleisten und eine ebensolche Nitπfikation und Denit¬ rifikation zu erzielen
• Die potentielle Energie des Systems laßt sich nicht nur in der Beförderung von Abwassern, sondern auch im Reinigungsvorgang, sowie in der erhöhten Kanal- fuhrung nutzbar machen
Durch den konstanten Wasserstrom des Kanalsystems mit Schleifenstromung sind Kanalnetze mit ganz waagerechter Fuhrung, bzw bei minimalem Gefalle möglich Die hohe Lage des Netzes wirkt sich auf die Kosten im Sinne von erheblichen Einsparungen in der Investition aus • Nachdem die Abwasserreinigung bereits im Kanalsystem mit Schleifenstromung stattfindet, können die Ausfuhrungskosten für Abwasserklaranlagen gänzlich entfallen oder zumindest erheblich gesenkt werden
• Die Einsparungen der Investitionskosten können durch die hohe Netzfuhruπg und durch die Abwasserreinigung im Kanal selbst sogar um 30-50 % reduziert werden Dies ist für die kommunale Entwicklung im ganzen Lande ein sehr beachtlicher
Erfolg
• Bestehende Kanalsysteme lassen sich, im Sinne unserer Erfindung, umbauen Die Folgen sind Verbesserungen im Betrieb, verminderter Instandhaltungsbedarf, geringerer Reinigungsbedarf, Herabsetzung der Beanspruchung überbelasteter Klaranlagen und dies kann dazu fuhren, daß ein eventueller Erweiterungsbedarf entfallt

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1 Kanalsystem für Ableitung sowie Reinigung von verschmutzter Flüssigkeit und/oder von kommunalen Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß es ein aus Hauptsammelkanalen (2) und Schleifkanalen (3) bestehendes Rohrleitungssystem mit Schleifenstromung und kombinierte Anlagen (1) zur potenziellen Energie¬ erhohung und/oder Abwasserreinigung enthalt
2 Kanalsystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in bestimmten Strecken die Schleifenkanale (3) mit Forderstromungen und in anderen Strecken mit Schleifenstromungen ausgestaltet sind
3 Kanalsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß be¬ stimmte Strecke (3a) der Schleifenkanalen (3) zur zwei Schleifen gehören
4 Kanalsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Anlagen (1) in den Knotenpunkten des Kanalsystems angeordnet sind
5 Kanalsystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsam¬ melkanale (2) und die Schleifkanale (3) als Gravitazionssystem ausgestaltet sind
6 Kanalsystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsam¬ melkanale (2) und die Schleifkanale (3) als Druck- oder Vakuumsystem ausgestaltet
7 Kanalsystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsam¬ melkanale (2) und die Schleifkanale (3) teilweise unter Druck- oder Vakuum und teilweise als Gravitationssystem ausgestaltet sind
8 Kanalsystem gemäß Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Schleifkanalen (3) waagerecht angelegt ist 9 Kanalsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ableitungsrohr (5) aus der letzten kombinierten Anlage (1) herausfuhrt, an dessen Ende sich eine Nachreinigungsvomctung (6) befindet
10 Kanalsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem mit Reinigungsschachte und/oder Reinigungsvorrichtungen (7) versehen ist
11 Kombinierte Anlage zur potenziellen Energiehohung und/oder Abwasser- reinigung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen biologischen Reaktorraum (12) mit einer Abscheidevorrichtung (11) für Treibgut und einen Innenraum (13) zur potenziellen Energieerhohung aufweist
12 Anlage gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorraum (12) eine Luftventillationsanlage (15) oder eine Luftmischanlage (16) angeordnet ist
13 Anlage gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Reaktrorraum (12) mit einer Pumpe (9) zur Aufrechterhaltung der Schleifenstromung versehen ist
14 Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktrorraum (12) und dem Innenraum (13) eine Öffnung mit Ruckhalteanlage (14) für das Treibgut angeordnet ist
15 Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (13) eine Pumpe (8) zur Beförderung von Abwasser und Treibgut an¬ geordnet ist
16 Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (13) einen Sauganschluß aufweist
17 Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidevorrichtung (11) für Treibgut eine Treibgutforderanlage aufweist 18 Anlage gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibgutfor- deranlage eine Forderschnecke ist
19 Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidevorrichtung (11) eine schräge Rohrleitung mit Spalten ist
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