WO2003008344A1 - Abwasserbecken, insbesondere belebtschlammbecken, sowie verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

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Willi Brunner
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Definitions

  • Wastewater basins in particular activated sludge basins, and methods for their operation
  • the invention relates to a waste water basin, in particular activated sludge basin for a sewage treatment plant, with a filter device which has a multiplicity of filter elements which are immersed side by side in the waste water basin and whose filtrate sides are connected to at least one suction pump via a line system.
  • the invention further relates to a method for operating such a wastewater basin.
  • wastewater is now cleaned in a three-stage wastewater treatment plant.
  • a preliminary clarification is carried out in the first mechanical stage.
  • the wastewater enters a activated sludge basin.
  • Microorganisms suspended in it take over the degradation of the wastewater constituents.
  • the microorganisms are supplied with oxygen with the aid of aeration devices, the aeration devices also simultaneously mixing the activated sludge basin.
  • the microorganisms are concentrated to intensify the process by sedimetation in the third stage, ie the secondary clarifier, and by returning the sedimented microorganisms to the activated sludge tank.
  • a disadvantage of such sewage treatment plants is the large space requirement and also the fact that the separation by sedimentation in the third stage is never complete, so that solids are still present in the process.
  • Membrane activation systems have been developed to avoid these disadvantages.
  • the microorganisms are no longer separated by sedimentation, but by membrane filtration in the activated sludge tank (Günder, B. and Krauth, K., use of membrane separation technology in small sewage treatment plants, reports from water quality and waste management, Technical University of Kunststoff, 1998, report no. 138, pp. 105 to 129; Günder, B., replacement of the clarification by membrane filtration, results of the pilot tests in Immenstadt, Stuttgart Reports on Urban Water Management, volume 149, 1998, pp. 121 to 143; Günder, B.
  • a filter device is arranged in the activated sludge basin, which is connected to a permeate suction pump on the filtrate side.
  • the filter device has one or more filter elements, the filter-effective walls of which have a pore size of 0.1 to 0.4 ⁇ m, so that even the smallest microorganisms are retained. In this way, no more solids get into the system drain. Since there is no clarification tank for the third stage, the space requirement of such a sewage treatment plant is significantly less.
  • a tubular filter with a filter-effective tube wall from which the filtrate emerges radially outward, a plurality of plate filters or a hollow fiber filter are proposed as filter elements.
  • the filter elements are completely immersed in the activated sludge basin.
  • the permeate is drawn off from the top of the filter elements.
  • ventilation devices are available which generate a suspension flow past the filter-effective surfaces. Insofar as the filtration is static, i.e. no cross flow is generated, a deposited filter cake forms on the filter-effective surfaces, which must be periodically flushed back and removed.
  • the arrangement and design of the filter elements previously proposed is still in need of improvement, particularly with regard to energy consumption and costs.
  • the invention is therefore based on the object of designing the filter device for a waste water basin of the type mentioned at the outset in such a way that the energy consumption is lower and lower costs are incurred.
  • This object is achieved in that a plurality of tube filters with filter-effective tube walls are used as filter elements, the interior of which have a connection to the power system and thus to the suction pump.
  • the pipe filter should preferably be arranged in the lower half of the wastewater basin be, and appropriately standing, then the connection to the power system is made on the underside.
  • the basic idea of the invention is therefore to arrange a multiplicity of tube filters in the waste water basin, in which the flow direction is reversed to the previously proposed single tube filter, that is to say from the outside inwards and accordingly the permeate is drawn off from the otherwise closed interior of the tube filter.
  • the static liquid pressure acting on the pipe walls from the waste water basin can be used to support the flow through the pipe walls, whereby the suction pump is relieved, with the result that less energy is required. This effect is greater the deeper the pipe filters are arranged in the waste water basin, which is why an arrangement as deep as possible is particularly advantageous.
  • This arrangement also favors the formation of a secondary filter layer on the surface of the pipe walls, because the heavier and larger sludge flakes preferentially reside in the lower part of an activated sludge pool and settle due to the suction effects on the surface of the pipe walls with formation of the secondary filter layer.
  • This achieves a refined filter effect.
  • This makes it possible to reduce the nominal filter fineness of the tubular filter without impairing the effective fineness of the filtration.
  • the tubular filters should be arranged upright, in which case the suction from the closed interior of the tubular filters takes place at their lower ends.
  • the line system can be connected to at least one pressure pump for the supply of air and / or liquid.
  • a countercurrent can be generated periodically in order to clean the deposit deposited on the outside of the tube walls if it has become too thick.
  • the ventilation which is necessary anyway, can at least be supported when used in an activated sludge basin. If there is a sufficient number of filter elements, the activated sludge tank can even be ventilated using the tubular filter alone. It is possible to fall back on the ventilation piping that is already available in most activated sludge tanks.
  • the line system should be connectable to the pressure pump in such a way that only one group of pipe filters is connected to the pressure pump and the other group to the suction pump. Due to the method used, which is also used According to the invention, the tubular filters are used in two ways, namely to separate the solids from the water and on the other hand to aerate the activated sludge basin. This enables a particularly inexpensive structural design of the filter device and ventilation device.
  • the interior of the tubular filter is penetrated by vertical suction pipes, preferably extending over the entire length of the tubular filter, which are provided with suction openings distributed over their length, for example in the form of bores or slots.
  • vertical suction pipes preferably extending over the entire length of the tubular filter, which are provided with suction openings distributed over their length, for example in the form of bores or slots.
  • the invention provides that the pipe walls are clamped at both ends via end plates, for example by providing a fixed end plate at one end and an axially movable end plate that can be clamped against the pipe wall by means of clamping screws at the other end. If the aforementioned intake pipes are present, the end plates can be arranged on these intake pipes.
  • the tube walls are constructed from tube segments stacked one above the other, that is to say the tube wall is composed of a plurality of tube segments in length. is set.
  • Such pipe segments are easier to manufacture and transport, especially if they are made of ceramic, and are not as fragile as one-piece pipe walls.
  • Sealing elements should be arranged between the pipe segments. If the aforementioned intake pipes are used, the sealing elements can be axially displaceably guided on the intake pipes. By appropriate shaping, the sealing elements can also serve to guide and align the pipe segments.
  • the tube segments can basically have any shape, provided the tube character of the tube filter is essentially retained.
  • the tube segments can have a cylindrical shape or a spherical shape.
  • a truncated cone-shaped design with a narrow and a wide opening has proven to be particularly expedient, since it promotes slipping of the covering and thus cleaning.
  • the pipe segments should be stacked on top of one another in such a way that two narrow openings and two wide openings alternate. This arrangement is particularly advantageous for bracing the pipe segments from the ends of the pipe filter, since the pipe segments can each be supported with the end faces.
  • the tube segments are identical to each other, so that the narrow and wide openings are each the same size.
  • the stacking of the frustoconical tube segments should take place in such a way that the top and bottom tube segments with their small openings form the free ends of the tube walls.
  • Materials that can be used to achieve the fineness required here and that are stable in the activated sludge basin are suitable as material for the tube walls. They should preferably have such inherent stability that no additional stiffening or support measures are necessary, especially if - as suggested above - they are clamped between end plates, that is to say they are pressurized. In addition, the tube walls must be able to withstand considerable impact loads, at least in part, during backwashing.
  • a suitable material for this is porous ceramic material, since the filter fineness required here can be easily achieved with this material and, with the appropriate thickness, there is also sufficient strength.
  • the tube walls can also have a multi-layer structure, for example in such a way that they each have a porous support wall which is provided on the outside with at least one porous, thin membrane layer.
  • the support walls ensure the stability of the tube walls and are therefore preferably made of porous ceramic material.
  • the thin membrane layer which has the low porosity required for filtering, acts as a filter. With the help of the membrane layer, a surface filter tion can be achieved, which promotes cleaning of the tubular filter.
  • a cleaning device with high-pressure nozzles is provided, via which a cleaning medium can be applied to the tube walls under water and which are connected to at least one pressure pump.
  • a cleaning device With such a cleaning device, an even more thorough cleaning of the outer sides of the tube walls can be achieved if the cleaning by means of the backwashing described above is not sufficient.
  • the pressure pump can be the same one that also causes the backwash.
  • the high-pressure nozzles can be arranged stationary in the activated sludge tank. However, a large number of high-pressure nozzles are then required. It is therefore more expedient to arrange the high-pressure nozzles so that they can move along the tube walls, so that the tube walls can be loaded and cleaned lengthways by moving the high-pressure nozzles.
  • the high-pressure nozzles or groups of high-pressure nozzles can be arranged together on a frame which can be moved accordingly, that is to say can be raised or lowered when the tubular filter is oriented vertically.
  • the frame can have immersion baskets which can be slipped over the tubular filter from one end face and the high-pressure nozzles are arranged at their free ends.
  • At least one high-pressure nozzle is then preferably assigned to each tubular filter.
  • the high-pressure nozzles can be designed as a high-pressure nozzle ring be applied to the tubular filter on all sides. Instead, the high-pressure nozzles can be rotated around the tubular filter, so that one high-pressure nozzle per tubular filter is sufficient.
  • Figure 1 is a vertical section through an activated sludge basin and through a series of tube filters and
  • FIG. 2 shows a plan view of the activated sludge basin according to FIG. 1.
  • the activated sludge tank 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a rectangular plan with two parallel longitudinal side walls 2, 3 and also parallel front side walls 4, 5 and a bottom 6.
  • the water level is designated by 7 in FIG.
  • each with eight pipe filters, for example 8, 9, are arranged parallel to the end walls 4, 5, so that a total of 124 pipe filters are present, which are essentially evenly distributed over the bottom 6 (see FIG. 2 ).
  • the tubular filter 8, 9 are arranged vertically so that their lower ends are only a short distance from the bottom 6.
  • the tubular filters 8, 9 are essentially the same built. Its structure is explained below using one of the tubular filters 8, 9, namely the tubular filter 8.
  • the tube filter 8 has a tube wall, designated overall by 10, which encloses an interior 11 which is penetrated in the middle by an intake tube 12 extending over the entire height of the tube filter 8.
  • the tube wall 10 consists of six tube segments stacked one above the other, designated by way of example at 13, which have identical shapes and consist of porous ceramic material.
  • the tube segments 13 are frustoconical, that is to say they have a narrow circular opening at one end and a wide circular opening at the other end. They are stacked on top of each other in such a way that two narrow openings and two wide openings alternate. The arrangement is such that the small openings of the top and bottom tube segments 13 form the free ends of the tube wall 10.
  • tubular filters 8 of one type alternate with tubular filters 9 of the other type.
  • the end faces of the tube segments 13 are not directly on top of one another. Between them, the respective diameter of the opposite openings are sealed Discs, designated by way of example with 15, 16, are arranged which are axially movably guided on the intake pipe 12 on the inside and not only perform a seal on the outside but are provided with step shoulders which guide the pipe segments 13 radially and consequently hold the center of the longitudinal axis of the pipe filter 8 ,
  • the underside sealing washer 16 lies on a stationary support washer 17.
  • the system of six pipe segments 13 and sealing washers 15, 16 is clamped by means of a clamping nut 18 which is screwed onto a thread at the upper end of the suction pipe 12 and against the support washer there 16 presses.
  • the clamping nut 18 is countered by a lock nut 19.
  • the lower ends of the intake pipes 12 of all pipe filters 8, 9 are connected to a line system 20 which is sufficiently stable to hold the pipe filters 8, 9 in their vertical position.
  • the line system has a collecting line 21 which leads to a central suction pump 22.
  • the intake pipes 12 have vertical rows of holes 23 distributed around the circumference within the pipe walls 10.
  • a ventilation device with a compressor 23 is also connected to the collecting line 21, via which Air, gases or a suspension of air and water can be added in countercurrent into the manifold 21.
  • the medium thus supplied then passes through the suction pipes 12 and their rows of holes 24 into the interior 11 of the pipe filters 8, 9, flows through the porous pipe segments 13 and thus reaches the activated sludge basin 1.
  • the medium introduced serves to maintain aerobic conditions for the microorganisms and at the same time ensures microbiological cleanliness in the interior of the tube segments 13, 14.
  • Automatic valves can be used to switch from suction to pressure mode.
  • the line system 20 is created in such a way that, by means of appropriate valves and feed lines, every other row of tube filters 8, 9 is operated alternately in suction mode and the other rows of tube filters 8, 9 in pressure mode, which changes periodically. In this way, enough wastewater is drawn off from the activated sludge tank on the one hand and enough oxygen is made available for the microorganisms on the other hand.
  • a tube-like immersion basket which is open at the bottom and is designated 31 by way of example, is placed over the tube filters 8, 9.
  • the immersion baskets 31 hang on the top on a support bracket 32, which in turn is suspended centrally at the lower end of a lifting rod 33 is.
  • this lifting rod 33 and a crane-shaped drive (not shown here in more detail), the immersion baskets 31 can, if necessary, be immersed in the activated sludge pool 1 up to the position shown.
  • a plurality of high-pressure nozzles 34 are arranged, each of which is distributed almost over the circumference and which radiate almost radially. are directed inside the tube wall 10. They can be supplied with a cleaning medium via a pump 35, for example with water or air or a suspension of both. The cleaning medium then ensures that the outer sides of the tube walls 10 are cleaned, the entire surface of the tube walls 10 being coated during the immersion and / or removal movement of the immersion baskets 31. Since the high-pressure nozzles 34 are also directed a little in the circumferential direction, the cleaning medium ensures that the immersion baskets 31 rotate about their vertical axes. For this purpose, the baskets 31 are rotatably suspended from the support bracket 32.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Abwasserbecken, insbesondere Belebtschlammbecken (1) mit einer Filtereinrichtung, die eine Vielzahl von Filterelementen (8, 9) aufweist, die nebeneinander in das Abwasserbecken (1) eingetaucht sind und deren Filtratseiten über ein Leitungssystem (20) mit wenigstens einer Saugpumpe (22) verbunden sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Filterelemente als Rohrfilter (8, 9) mit filterwirksamen Rohrwandungen (10) ausgebildet sind, deren Innenräume (11) Verbindung zu dem Leitungssystem (20) haben.

Description

Beschreibung:
Abwasserbecken, insbesondere Belebtschlammbecken, sowie Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft ein Abwasserbecken, insbesondere Belebtschlammbecken für eine Kläranlage, mit einer Filtereinrichtung, die eine Vielzahl von Filterelementen aufweist, die nebeneinander in das Abwasserbecken eingetaucht sind und deren Filtratseiten über ein Leitungssystem mit wenigstens einer Saugpumpe verbunden sind. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Abwasserbeckens.
Grundsätzlich erfolgt die Reinigung von Abwasser heutzutage in einer dreistufigen Kläranlage. In der ersten mechanischen Stufe wird eine Vorklärung vorgenommen. Danach gelangt das Abwasser in ein Belebtschlammbecken. Darin suspendierte Mikroorganismen übernehmen den Abbau der Abwasserinhaltsstoffe. Die Mikroorganismen werden mit Hilfe von Belüftungseinrichtungen mit Sauerstoff versorgt, wobei die Belüftungseinrichtungen gleichzeitig auch das Belebtschlammbecken durchmischen. Die zur Intensivierung des Prozesses notwendige Aufkonzentrierung der Mikroorganismen erfolgt durch Sedimetation in der dritten Stufe, d.h. dem Nachklärbecken, und durch Rückführung der sedi- mentierten Mikroorganismen in das Belebtschlammbecken. Nachteilig bei solchen Kläranlagen ist der große Raumbedarf und ferner der Umstand, daß die Abtrennung durch Se- dimetation in der dritten Stufe nie vollständig ist, im Ablauf also noch Feststoffe vorhanden sind.
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Membranbelebungsanlagen entwickelt worden. Hierbei erfolgt die Abtrennung der Mikroorganismen nicht mehr durch Sedimentation, sondern durch Membranfiltration im Belebtschlammbecken (Günder, B. u. Krauth, K., Einsatz der Membrantrenntechnik bei Kleinkläranlagen, Berichte aus Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Technische Universität München, 1998, Berichtsheft Nr. 138, S. 105 bis 129; Günder, B., Ersatz der Nachklärung durch Membranfiltration, Ergebnisse der Pilotversuche in Immenstadt, Stuttgarter Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft, Band 149, 1998, S. 121 bis 143; Günder, B. u. , Krauth, K., Kleinkläranlagen mit Membranfiltration - Konzeption, Bemessung und Betrieb, WAP 2000, Heft 1, S. 19 bis 24). Hierzu wird im Belebtschlammbecken eine Filtereinrichtung angeordnet, die fil- tratseitig mit einer Permeatsaugpumpe verbunden ist. Die Filtereinrichtung weist eine oder mehrere Filterelemente auf, deren filterwirksame Wandungen eine Porengröße von 0,1 bis 0,4 μm haben, so daß auch kleinste Mikroorganismen zurückgehalten werden. Auf diese Weise gelangen keine Feststoffe mehr in den Ablauf der Anlage. Da das Klärbek- ken für die dritte Stufe entfällt, ist der Flächenbedarf einer solchen Kläranlage wesentlich geringer. Als Filterelemente werden ein Rohrfilter mit einer filterwirksamen Rohrwandung, aus dem das Filtrat radial nach außen austritt, eine Vielzahl von Plattenfiltern oder ein Hohlfaserfilter vorgeschlagen. Die Filterelemente sind vollständig in das Belebtschlammbecken eingetaucht. Das Permeat wird von der Oberseite der Filterelemente abgesaugt. Zur Erzielung einer Querstromfiltration sind Belüftungseinrichtungen vorhanden, die einen Suspensionsstrom an den filterwirksamen Flächen vorbei erzeugen. Soweit die Filtration statisch ist, also kein Querstrom erzeugt wird, bildet sich auf den filterwirksamen Flächen ein abgelagerter Filterkuchen, der periodisch zurück gespült und entfernt werden muß.
Die Anordnung und Ausbildung der bisher vorgeschlagenen Filterelemente ist noch verbesserungswürdig, insbesondere mit Blick auf den Energieverbrauch und die Kosten. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Filtereinrichtung für ein Abwasserbecken der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Energieverbrauch geringer ist und geringere Kosten verursacht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Filterelemente eine Vielzahl von Rohrfiltern mit filterwirksamen Rohrwandungen verwendet werden, deren Innenräume Verbindung zu dem LeistungsSystem und damit zu der Saugpumpe haben. Dabei sollten die Rohrfilter vorzugsweise in der unteren Hälfte des Abwasserbeckens angeordnet sein, und zwar zweckmäßigerweise stehend, wobei dann die Verbindung mit dem Leistungssystem untenseitig erfolgt.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, in dem Abwasserbecken eine Vielzahl von Rohrfiltern anzuordnen, bei denen die Fließrichtung umgekehrt zu dem bisher vorgeschlagenen Einzelrohrfilter ist, also von außen nach innen geht und demgemäß das Permeat aus dem ansonsten geschlossenen Innenraum der Rohrfilter abgezogen wird. Dabei kann der auf die Rohrwandungen wirkende statische Flüssigkeitsdruck aus dem Abwasserbecken zur Unterstützung des Durchflusses durch die Rohrwandungen herangezogen werden, wodurch die Saugpumpe entlastet wird mit der Folge, daß ein geringerer Energieaufwand erforderlich ist. Diese Wirkung ist um so größer, je tiefer die Rohrfilter im Abwasserbecken angeordnet werden, weshalb eine Anordnung so tief wie möglich besonders vorteilhaft ist.
Diese Anordnung begünstigt auch die Bildung einer sekundären Filterschicht auf der Oberfläche der Rohrwandungen, weil sich im unteren Teil eines Belebtschlammbeckens bevorzugt die schwereren und größeren Schlammflocken aufhalten und sich durch die Saugwirkungen an der Oberfläche der Rohrwandungen unter Bildung der sekundären Filterschicht absetzen. Hierdurch wird eine verfeinerte Filterwirkung erzielt. Dies ermöglicht, die nominelle Filterfeinheit der Rohrfilter zu reduzieren, ohne daß hierdurch die effektive Feinheit der Filtration beeinträchtigt wird. Hinsichtlich der Ausrichtung der Rohrfilter bestehen grundsätzlich keine Beschränkungen, d.h. auch eine liegende Anordnung vorzugsweise in Nähe des Bodens - und auch in mehreren Ebenen übereinander - ist möglich. Um eine große Filterfläche zu erhalten, sollten die Rohrfilter jedoch stehend angeordnet werden, wobei dann die Absaugung aus den geschlossenen Innenräumen der Rohrfilter an deren unteren Enden erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Leitungssystem mit wenigstens einer Druckpumpe für die Zuführung von Luft und/oder Flüssigkeit verbindbar ist. Mit Hilfe der Druckpumpe kann periodisch ein Gegenstrom erzeugt werden, um den auf der Außenseite der Rohrwandungen abgelagerten Belag abzureinigen, wenn dieser zu dick geworden ist. Sofern der Gegenstrom aus Luft besteht oder Luft enthält, kann beim Einsatz in einem Belebtschlammbecken die ohnehin notwendige Belüftung zumindest unterstützt werden. Bei ausreichender Anzahl von Filterelementen kann die Belüftung des Belebtschlammbek- kens sogar allein über die Rohrfilter erfolgen. Dabei kann auf die in den meisten Belebtschlammbecken ohnehin vorhandene Belüftungsverrohrung zurückgegriffen werden. Um eine kontinuierliche Belüftung des Belebtschlammbek- kens sicherzustellen, sollte das Leitungssystem derart mit der Druckpumpe verbindbar sein, daß jeweils nur eine Gruppe von Rohrfiltern mit der Druckpumpe und die andere Gruppe mit der Saugpumpe Verbindung hat. Aufgrund des dabei zur Anwendung kommenden Verfahrens, das ebenfalls zur Erfindung gehört, werden die Rohrfilter in zweifacher Hinsicht genutzt, nämlich einmal zur Abtrennung der Feststoffe aus dem Wasser und zum anderen zum Belüften des Belebtschlammbeckens . Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige konstruktive Gestaltung von Filtereinrichtung und Belüftungseinrichtung.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Innenräume der Rohrfilter von vertikalen, sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Rohrfilter erstreckenden Ansaugrohren durchsetzt sind, die mit über ihre Länge verteilten Ansaugöffnungen versehen sind, beispielsweise in Form von Bohrungen oder Schlitzen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Unterdruckbeaufschlagung - und bei Gegenstrom Überdruckbeaufschlagung - über die gesamte Länge der Rohrfilter sichergestellt.
Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Rohrwandungen an beiden Enden über Endscheiben verspannt sind, beispielsweise indem an einem Ende eine ortsfeste Endscheibe und an dem anderen Ende eine axial bewegliche und über Spannschrauben gegen die Rohrwandung verspannbare Endscheibe vorgesehen sind. Sofern die vorerwähnten Ansaugrohre vorhanden sind, können die Endscheiben auf diesen Ansaugrohren angeordnet werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgeschlagen, daß die Rohrwandungen aus übereinander gestapelten RohrSegmenten aufgebaut sind, die Rohrwandung also der Länge nach aus einer Mehrzahl von Rohrsegmenten zusammen- gesetzt ist. Solche Rohrsegmente lassen sich insbesondere dann, wenn sie aus Keramik bestehen, leichter herstellen und transportieren und sind nicht so bruchempfindlich wie einstückige Rohrwandungen. Dabei sollten zwischen den Rohrsegmenten Abdichtelemente angeordnet sein. Sofern die vorerwähnten Ansaugrohre zur Anwendung kommen, können die Abdichtelemente axial an den Ansaugrohren verschieblich geführt sein. Durch entsprechende Formgebung können die Abdichtelemente auch zur Führung und Ausrichtung der Rohrsegmente dienen.
Die Rohrsegmente können grundsätzlich eine beliebige Formgebung haben, sofern der Rohrcharakter der Rohrfilter im wesentlichen erhalten bleibt. So können die Rohrsegmente Zylinderform oder eine ballige Form aufweisen. Als besonders zweckmäßig hat sich eine kegelstumpfförmige Ausbildung mit einer schmalen und einer breiten Öffnung erwiesen, da sie das Abrutschten des Belages und damit die Abreinigung begünstigt. In diesem Fall sollten die Rohrsegmente derart aufeinander gestapelt sein, daß sich abwechselnd zwei schmale Öffnungen und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen. Diese Anordnung ist insbesondere für das Verspannen der Rohrsegmente von den Enden der Rohrfilter her günstig, da sich die RohrSegmente jeweils mit den Stirnseiten abstützen können. Es versteht sich, daß in diesem Fall die Rohrsegmente unter sich identisch ausgebildet sind, so daß die schmalen und die breiten Öffnungen jeweils gleich groß sind. Die Stapelung der ke- gelstumpfförmigen Rohrsegmente sollte so erfolgen, daß jeweils das oberste und unterste Rohrsegment mit ihren kleinen Öffnungen die freien Enden der Rohrwandungen bilden.
Als Material für die Rohrwandungen kommen solche Materialien in Frage, mit denen sich die hier erforderlichen Feinheiten erzielen lassen und die im Belebtschlammbecken beständig sind. Vorzugsweise sollten sie eine solche Eigenstabilität haben, daß keine zusätzlichen Versteifungsoder Stützmaßnahmen erforderlich sind, insbesondere wenn sie - wie oben vorgeschlagen - zwischen Endscheiben verspannt werden, also mit Druck beaufschlagt werden. Außerdem müssen die Rohrwandungen zumindest teilweise bei der Rückspülung erhebliche stoßartige Belastungen aushalten können. Ein hierfür geeignetes Material ist poröses Keramikmaterial, da sich mit diesem Material die hier erforderlichen Filterfeinheiten ohne weiteres erreichen lassen und bei entsprechender Dicke auch eine ausreichende Festigkeit gegeben ist.
Die Rohrwandungen können auch mehrschichtig aufgebaut sein, beispielsweise in der Weise, daß sie jeweils eine poröse Trägerwandung aufweisen, die außenseitig mit wenigstens einer porösen, dünnen Membranschicht versehen ist. Dabei stellen die Trägerwandungen die Stabilität der Rohrwandungen sicher und sind deshalb vorzugsweise aus porösem Keramikmaterial hergestellt. Filterwirksam ist die dünne Membranschicht, die die für die Abfilterung erforderliche, geringe Porosität hat. Mit Hilfe der Membranschicht kann im wesentlichen eine Oberflächenfiltra- tion erzielt werden, die ein Abreinigen der Rohrfilter begünstigt.
Nach der Erfindung ist des weiteren vorgeschlagen, daß eine Reinigungseinrichtung mit Hochdruckdüsen vorhanden ist, über die die Rohrwandungen unter Wasser mit einem Reinigungsmedium beaufschlagbar sind und die an wenigstens eine Druckpumpe angeschlossen sind. Mit einer solchen Reinigungseinrichtung kann eine noch gründlichere Abreinigung der Außenseiten der Rohrwandungen erzielt werden, sollte die Abreinigung mittels der oben beschriebenen Rückspülung nicht ausreichen. Die Druckpumpe kann die selbe sein, die auch die Rückspülung bewirkt.
Die Hochdruckdüsen können stationär im Belebtschlammbek- ken angeordnet sein. Allerdings sind dann eine Vielzahl von Hochdruckdüsen erforderlich. Deshalb ist es zweckmäßiger, die Hochdruckdüsen entlang der Rohrwandungen verfahrbar anzuordnen, so daß die Rohrwandungen durch Verfahren der Hochdruckdüsen der Länge nach beaufschlagt und gereinigt werden können. Hierzu können die Hochdruckdüsen oder Gruppen von Hochdruckdüsen gemeinsam an einem Gestell angeordnet sein, das entsprechend verfahrbar ist, bei vertikaler Ausrichtung der Rohrfilter also anhebbar oder absenkbar ist. Dabei kann das Gestell Tauchkörbe aufweisen, die von einer Stirnseite über die Rohrfilter stülpbar sind und an deren freien Enden die Hochdruckdüsen angeordnet sind. Vorzugsweise ist dann jedem Rohrfilter wenigstens eine Hochdruckdüse zugeordnet. Dabei können die Hochdruckdüsen als Hochdruckdüsenring ausgebildet sein, die die Rohrfilter allseitig beaufschlagen. Statt dessen können die Hochdruckdüsen um die Rohrfilter drehbar sein, so daß eine Hochdruckdüse pro Rohrfilter ausreicht.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch ein Belebtschlammbecken und durch eine Reihe von Rohrfiltern und
Figur 2 eine Draufsicht auf das Belebtschlammbecken gemäß Figur 1.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Belebtschlammbek- ken 1 hat einen rechteckigen Grundriß mit zwei parallelen Längsseitenwandungen 2, 3 und ebenfalls parallelen Stirnseitenwandungen 4, 5 sowie einem Boden 6. Der Wasserspiegel ist in Figur 1 mit 7 bezeichnet.
In dem Belebtschlammbecken 1 sind parallel zu den Stirnseitenwandungen 4, 5 sechzehn Reihen mit jeweils acht Rohrfiltern, beispielhaft mit 8, 9 bezeichnet, angeordnet, so daß insgesamt 124 Rohrfilter vorhanden sind, die über den Boden 6 im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind (siehe Figur 2). Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die Rohrfilter 8, 9 senkrecht stehend so angeordnet, daß ihre unteren Enden nur geringen Abstand zum Boden 6 haben. Die Rohrfilter 8, 9 sind im wesentlichen gleich auf- gebaut. Ihr Aufbau sei nachstehend anhand eines der Rohrfilter 8, 9, nämlich des Rohrfilters 8, erläutert.
Das Rohrfilter 8 hat eine insgesamt mit 10 bezeichnete Rohrwandung, die einen Innenraum 11 umschließt, der mittig von einem über die gesamte Höhe des Rohrfilters 8 gehenden Ansaugrohr 12 durchsetzt ist. Die Rohrwandung 10 besteht aus sechs übereinander gestapelten Rohrsegmenten, beispielhaft mit 13 bezeichnet, die identische Formgebung haben und aus porösem Keramikmaterial bestehen. Die Rohrsegmente 13 sind kegelstumpfförmig ausgebildet, haben also an einem Ende eine schmale kreisrunde Öffnung und am anderen Ende eine breite kreisrunde Öffnung. Sie sind derart übereinander gestapelt, daß sich abwechselnd zwei schmale Öffnungen und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die kleinen Öffnungen der obersten und untersten Rohrsegmente 13 die freien Enden der Rohrwandung 10 bilden.
Nur insoweit besteht ein Unterschied zu dem neben dem Rohrfilter 8 angeordneten Rohrfilter 9. Dort ist die Anordnung so vorgenommen worden, daß die breiten Öffnungen der obersten und untersten Rohrsegmente 13 die freien Enden der Rohrwandung 14 bilden. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, wechseln sich Rohrfilter 8 des einen Typs mit Rohrfiltern 9 des anderen Typs ab.
Die Stirnseiten der Rohrsegmente 13 liegen nicht direkt aufeinander. Zwischen ihnen sind dem jeweiligen Durchmesser der gegenüberliegenden Öffnungen angepaßte Dicht- Scheiben, beispielhaft mit 15, 16 bezeichnet, angeordnet, die innenseitig axial beweglich auf dem Ansaugrohr 12 geführt sind und außenseitig nicht nur eine Abdichtung vornehmen, sondern mit Stufenabsätzen versehen sind, die die Rohrsegmente 13 radial führen und folglich mittig zur Längsachse des Rohrfilters 8 halten. Die untenseitige Dichtscheibe 16 liegt auf einer ortsfesten Stützscheibe 17. Gegen diese Stützscheibe 17 wird das System aus sechs Rohrsegmenten 13 und Dichtscheiben 15, 16 mittels einer Spannmutter 18 verspannt, die auf ein Gewinde am oberen Ende des Ansaugrohrs 12 aufgeschraubt ist und gegen die dortige Stützscheibe 16 drückt. Die Spannmutter 18 ist durch eine Kontermutter 19 gekontert.
Die unteren Enden der Ansaugrohre 12 aller Rohrfilter 8, 9 sind an ein Leitungssystem 20 angeschlossen, das ausreichend stabil ist, um die Rohrfilter 8, 9 in ihrer vertikalen Stellung zu halten. Das Leitungssystem hat eine Sammelleitung 21, die zu einer zentralen Saugpumpe 22 führt. Die Ansaugrohre 12 weisen innerhalb der Rohrwandungen 10 über den Umfang verteilt vertikale Lochreihen 23 auf. Bei Betrieb der Saugpumpe 22 wird Wasser aus dem Belebtschlammbecken 1 durch die Rohrsegmente 13 in die Innenräume 11 und dann weiter über das Leitungssystem 20 in die Saugpumpe 22 gesaugt. Da es praktisch vollständig von Feststoffen befreit ist, kann es ohne weitere Behandlung in einen Vorfluter gegeben werden.
An die Sammelleitung 21 ist auch eine Belüftungseinrichtung mit einem Kompressor 23 angeschlossen, über die Luft, Gase oder eine Suspension aus Luft und Wasser im Gegenstrom in die Sammelleitung 21 gegeben werden kann. Das so zugeführte Medium gelangt dann über die Ansaugrohre 12 und deren Lochreihen 24 in die Innenräume 11 der Rohrfilter 8, 9, durchströmt die porösen Rohrsegmente 13 und gelangt so in das Belebtschlammbecken 1. Hierdurch wird zweierlei erreicht. Zum einen werden Schlammflocken und Mikroorganismen, die sich im Saugbetrieb auf den Außenseiten der Rohrsegmente 13 abgesetzt haben, abgereinigt. Zum anderen dient das eingeführte Medium zur Aufrechterhalten aerober Bedingungen für die Mikroorganismen und sorgt gleichzeitig für eine mikrobiologische Sauberkeit im Inneren der Rohrsegmente 13, 14.
Die Umschaltung von Saug- auf Druckbetrieb kann durch automatische Ventile erfolgen. Dabei ist das Leitungssystem 20 so geschaffen, daß mittels entsprechender Ventile und Zuleitungen abwechselnd jede zweite Reihe von Rohrfiltern 8, 9 im Saugbetrieb und die anderen Reihen von Rohrfiltern 8, 9 im Druckbetrieb gefahren werden, wobei dies periodisch wechselt. Auf diese Weise wird einerseits genügend Abwasser aus dem Belebtschlammbecken abgezogen und andererseits genügend Sauerstoff für die Mikroorganismen zur Verfügung gestellt.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß über die Rohrfilter 8, 9 jeweils ein rohrartiger, unten offener Tauchkorb, beispielhaft mit 31 bezeichnet, gestülpt ist. Die Tauchkörbe 31 hängen obenseitig an einem Tragbügel 32, der wiederum zentral am unteren Ende einer Hubstange 33 aufgehängt ist. Mit Hilfe dieser Hubstange 33 und einem hier nicht näher dargestellten, beispielsweise kranförmigen Antrieb können die Tauchkörbe 31 aus einer Stellung außerhalb des Belebtschlammbeckens 1 bei Bedarf in dieses bis zu der gezeigten Stellung eingetaucht werden.
Im unteren Bereich der Tauchkörbe 31 sind jeweils über den Umfang verteilt mehrere Hochdruckdüsen 34 angeordnet, die nahezu radial nach . innen auf die Rohrwandung 10 gerichtet sind. Über eine Pumpe 35 können sie mit einem Reinigungsmedium versorgt werden, beispielsweise mit Wasser oder Luft oder einer Suspension von beidem. Das Reinigungsmedium sorgt dann für eine Abreinigung der Außenseiten der Rohrwandungen 10, wobei die gesamte Fläche der Rohrwandungen 10 bei der Eintauch- und/oder Austauchbewegung der Tauchkörbe 31 bestrichen wird. Da die Hochdruckdüsen 34 auch ein wenig in Umfangsrichtung gerichtet sind, sorgt das Reinigungsmedium für eine Drehbewegung der Tauchkörbe 31 um ihre Hochachsen. Hierzu sind die Tauchkörbe 31 drehbar an dem Tragbügel 32 aufgehängt.

Claims

Ansprüche;Abwasserbecken, insbesondere Belebtschlammbecken, sowie Verfahren zu dessen Betrieb
1. Abwasserbecken, insbesondere Belebtschlammbecken (1) mit einer Filtereinrichtung, die eine Vielzahl von Filterelementen (8, 9) aufweist, die nebeneinander in das Abwasserbecken (1) eingetaucht sind und deren Filtratseiten über ein Leitungssystem (20) mit wenigstens einer Saugpumpe (22) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente als Rohrfilter (8, 9) mit filterwirksamen Rohrwandungen (10) ausgebildet sind, deren Innenräume (11) Verbindung zu dem Leitungssystem (20) haben.
2. Abwasserbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfilter (8, 9) in den unteren 3/4n des Abwasserbeckens (1) angeordnet sind.
3. Abwasserbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfilter (8, 9) stehend angeordnet sind und untenseitig Verbindung mit dem Leitungssystem (20) haben.
4. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (20) mit wenigstens einer Druckpumpe (23) für die Zuführung von Luft und/oder Flüssigkeit verbindbar ist.
5. Abwasserbecken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (20) derart mit der Druckpumpe (23) verbindbar ist, daß jeweils nur eine Gruppe von Rohrfiltern (8, 9) mit der Druckpumpe (23) und die andere Gruppe mit der Saugpumpe (22) Verbindung hat.
6. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume (11) der Rohrfilter (8, 9) von sich in Längsrichtung erstrek- kenden Ansaugrohren (12) durchsetzt sind, die mit über ihre Länge verteilten Ansaugöffnungen (24) versehen sind.
7. Abwasserbecken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansaugrohre (12) über die gesamte Länge der Rohrfilter (8, 9) erstrecken.
8. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung (10) an beiden Enden über Endscheiben (15, 16) verspannt sind.
9. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen (10) aus übereinander gestapelten Rohrsegmenten (13) aufgebaut sind.
10. Abwasserbecken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrsegmenten (13) Abdichtelemente (15, 16) angeordnet sind.
11. Abwasserbecken nach den Ansprüchen 6 oder 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente (15, 16) an den Ansaugrohren (12) axial verschieblich geführt sind.
12. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente Zylinderform haben.
13. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (13) kegelstumpfförmig mit einer schmalen und einer breiten Öffnung ausgebildet sind.
14. Abwasserbecken nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (13) derart aufeinandergesetzt sind, daß sich abwechselnd zwei schmale Öffnungen und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen.
15. Abwasserbecken nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das oberste und unterste Rohrsegment (13) derart angeordnet sind, daß die kleinen Öffnungen die freien Enden der Rohrwandungen (10) bilden.
16. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen (10) zumindest teilweise aus porösem Keramikmaterial bestehen.
17. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen jeweils eine poröse Trägerwandung aufweisen, die außenseitig mit wenigstens einer porösen Membranschicht versehen ist.
18. Abwasserbecken nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranschichten eine geringere Porosität haben als die Trägerwandungen.
19. Abwasserbecken nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranschichten weniger dick sind als die Trägerwandungen.
20. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungseinrichtung (31, 32, 33) mit Hochdruckdüsen (34) vorhanden ist, über die die Rohrwandungen (10) mit einem Reinigungsmedium beaufschlagbar sind und die an wenigstens eine Druckpumpe (35) angeschlossen sind.
21. Abwasserbecken nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen (34) entlang der Rohrwandungen (10) verfahrbar sind.
22. Abwasserbecken nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen (34) oder Gruppen von Hochdruckdüsen (34) gemeinsam an einem Gestell (31, 32, 33) angeordnet sind.
23. Abwasserbecken nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell Tauchkörbe (31) aufweist, die von einer Stirnseite über die Rohrfilter (8, 9) stülpbar sind und im Bereich von deren freien Enden die Hochdruckdüsen (34) angeordnet sind.
24. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen (34) als Hochdruckdüsenring ausgebildet sind, die die Rohrfilter (8, 9) allseitig beaufschlagen.
25. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen um die Rohrfilter drehbar sind.
26. Abwasserbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasserbecken als Be lebtschlammbecken (1) ausgebildet ist.
27. Verfahren zum Betrieb eines Belebtschlammbeckens (1) nach wenigstens den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfilter (8, 9) über das Leitungssystem (20) abwechselnd mit Unterdruck und mit Überdruck beaufschlagt werden.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beaufschlagung mit Überdruck Luft oder Gase in die Innenräume (11) der Rohrfilter (8, 9) eingeblasen wird.
29. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur eine Gruppe von Rohrfiltern ( 8 , 9 ) mit Unterdruck und die andere Gruppe mit Überdruck beaufschlagt wird.
30. Verfahren zum Betrieb eines Abwasser-, insbesondere Belebtschlammbeckens (1) nach wenigstens Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfilter (8, 9) von außen mittels auf sie gerichtete Reinigungsstrahlen gereinigt werden.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Rohrfilter (8, 9) mit Reinigungsstrahlen unter Wasser erfolgt.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstrahlen entlang der Rohrwandungen (10) verfahren werden.
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