WO2006133467A2 - Einrichtung zur anaeroben biologischen abwasserreinigung - Google Patents

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WO2006133467A2
WO2006133467A2 PCT/AT2006/000226 AT2006000226W WO2006133467A2 WO 2006133467 A2 WO2006133467 A2 WO 2006133467A2 AT 2006000226 W AT2006000226 W AT 2006000226W WO 2006133467 A2 WO2006133467 A2 WO 2006133467A2
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wastewater
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Richard Moosbrugger
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a device for anaerobic biological wastewater treatment, which wastewater can be supplied through a feed line and exits the purified wastewater through a drain line and gas formed by a Gasabrios Gustav, with a main chamber which can be fed in a lower area to be clarified wastewater and from the in a relatively higher area at least one lever line for discharging gas formed and purified, sludge-containing waste water emanates, which opens into a return tank for separating gas and purified, sludge-containing wastewater and the outlet opening in the return tank is higher than its inlet opening in the main chamber.
  • these consist of a single reactor chamber into which the wastewater to be purified flows in at the bottom.
  • a sludge bed which is the biologically active zone for the purification of the wastewater and through which the introduced wastewater passes.
  • biogas consisting essentially of methane and carbon dioxide
  • the device known from DE 33 30696 A1 can be used both for sludge fermentation and for anaerobic wastewater treatment.
  • the main chamber in which the essential organic activity is present, has lateral overflow openings, which lead into a separation chamber surrounding the main chamber. At the outer edge of the separation chamber there is an overflow channel, from which the discharge line for the treated substrate emerges. By a bottom open partition in the separation chamber, a flow is first formed down and then upwards. At the bottom of the separation chamber, organically active sludge settles, which can be pumped back by means of a pump through a return line into the main chamber. Also in this device, there are accumulations of scum in the main chamber and in the inner region of the separation chamber, whereby maintenance is required. Furthermore, the retention of biologically active sludge is not optimal. Excessive discharge of biologically active sludge will unduly diminish biological activity in the main chamber.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned, in which the maintenance effort is low and a discharge of biologically active sludge is effectively counteracted. According to the invention, this is achieved by a device having the features of claim 1.
  • the secondary chamber into which the wastewater lifted into the return tank flows according to the invention forms a calming zone for the waste water, so that settable biologically active sludge can effectively settle.
  • Floating sludge and other floating fragments eg oil-containing particles
  • the retained sunken sludge can be recycled via the connection of the secondary chamber with the main chamber in turn into the main chamber. It is thus provided a very effective, low-maintenance device.
  • a device according to the invention may conveniently be designed without separators for the gas separation.
  • the settling zone conventionally located above the separators is not required in a device according to the invention since the settling of the biologically active sludge takes place in the secondary chamber.
  • the main chamber in the region above the inlet opening in the at least one lifting line is tightly closed and optionally opening into this area in the main chamber lines are shut off by valves.
  • the main chamber in the region above the inlet opening in the at least one lever arm is tightly closed and optionally opening into this area in the main chamber lines are shut off by valves.
  • the outlet opening for discharging the purified wastewater from the secondary chamber is higher than the inlet opening into the at least one lifting line, preferably at least 2 m higher, this results in a pressure above atmospheric pressure of the gas located in the upper region of the main chamber. Then there is a pumping effect through the gas flowing into the lifting line, through which wastewater containing sludge particles is taken.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a device according to a preferred embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic section along the line A-A of Fig. 1
  • Fig. 3 is a detail view in the region of the lower end of the lifting line.
  • the device according to the invention shown in the figures has a reactor or a main chamber 1, in which opens in a lower region of the feed line 4 for the wastewater to be clarified.
  • the supply of waste water takes place in any case in the lower quarter of the main chamber 1, with a distance from the bottom of less than 1 m is preferred.
  • the feed line 4 has a plurality of outlets 21.
  • the supply line could also be formed by a plurality of branches guided separately into the main chamber 1.
  • the active zone 5 can also be formed as a so-called fixed bed, which is formed by a bed of a filter medium with a biofilm grown thereon and interposed biologically active sludge.
  • liquid and gas zone 6 whereby the liquid level 7 which is established in steady-state operation (continuous operation) is indicated by a dashed line. Above the liquid level 7 is due to the liquid ascended biogas.
  • the normally relatively sharp boundary 8 between the active zone 5 and the liquid and gas zone 6 may change depending on the operating conditions during operation.
  • purified wastewater which, however, in particular contains sludge particles From the active zone 5 sludge particles v. a. taken by the rising gas. Apart from those particles which can settle in a quiet environment, there is normally also a constituent of substances which can be floated, for example particles of floating sludge or fat particles.
  • the inlet opening 10 in the lifting line 9 is advantageously located at a distance below the upper boundary wall of the main chamber, which is smaller than a quarter of the height of the main chamber. A distance from the upper boundary wall of less than 15% of the height of the main chamber 1 is preferred.
  • the inlet opening 10 in the lifting line 9 comprises in the embodiment shown a plurality of slots in the vicinity of the lower end of the lifting line 9, the window-like openings in the wall of the lifting line 9 represent. There are a plurality of circumferentially spaced apart slots. Furthermore, the lower end of the lifting line 9 is formed open. A closed design of the lower end is conceivable and possible.
  • the return tank 2 is completely above the main chamber 1, as shown in FIG. 2 can be seen.
  • Gas and purified, sludge-containing wastewater pass through the lifting line 9 into the return tank 2, as will be described below.
  • a separation of particle-containing wastewater and gas In the return tank 2, a separation of particle-containing wastewater and gas. Gas enters through a gas outlet tion 13, which is formed in the illustrated embodiment of the open upper end of the return tank 2, out of the return tank 2 and enters the secondary chamber. 3
  • the cleaned, sludge-containing wastewater flows through the return line 12 leaving the return tank 2 into the secondary chamber 3.
  • the return line 12 preferably proceeds from the return tank 2 from a point lower than the outlet opening 11 of the lifting line 9
  • Return line 12 is preferably lower than the point at which it emanates from the return tank 2. In the embodiment shown, this mouth 14 down.
  • the sub-chamber 3 is connected to the main chamber 1 via a valve which is formed by a check valve 15 in the intermediate wall 22 between the sub-chamber 3 and the main chamber 1.
  • this connection is less than 1 m above the bottom of the auxiliary chamber 3 and the main chamber. 1
  • the purified wastewater is discharged, and indeed in the illustrated embodiment, an upwardly open drainage channel 23 is present, from which the discharge line 24 emanates for the treated wastewater.
  • the outlet opening 25 for the purified waste water from the auxiliary chamber 3 is thus formed by the opening of the drainage channel 23.
  • liquid level 16 in the auxiliary chamber 3 is shown by a dashed line.
  • liquid level 17 in the return tank 2 can be slightly higher (due to hydrodynamic effects).
  • biogas which flows in from the return tank 2 and can also be formed to a lesser extent in the secondary chamber 3 itself.
  • the auxiliary chamber 3 which is higher than the outlet opening 25 for the treated wastewater, there is an outlet opening 29 for the biogas to dissipate this in the gas discharge line 18.
  • the biogas formed is utilized. Flaring is conceivable and possible.
  • biologically active sludge particles can settle and pass back through the check valve 15 back into the main chamber, so that biologically active sludge is possible not lost. Floatable particles, however, are discharged through the drain line 24, so that scum deposits are avoided.
  • the secondary chamber 3 comprises an inflow section 19, in which the return line 12 opens and an overlying expansion portion 20, the horizontal cross-sectional area is substantially larger, preferably more than three times as large as the horizontal cross-sectional area of the inflow 19.
  • the inflow 19 There is already in the inflow 19 a calmed zone before, the entrained for settling of the wastewater Mud particles serves. The upward flow, however, can still take lighter, dedustable sludge particles with it.
  • the expansion section 20 there is a further reassurance, so that these sludge particles can settle.
  • Biologically active sludge settling on the bottom of the expansion section 20 is returned by a backwash described below.
  • a connecting line 26 in which an openable and closable shut-off valve is arranged and which opens into the upper region of the auxiliary chamber 3 (also an opening in the Gasabriostechnisch 18, from the upper area the auxiliary chamber 3 goes out is conceivable and possible).
  • a connection between the main chamber 1 and the auxiliary chamber 3 is also present, which connects the main chamber 1 with the auxiliary chamber 3 in a region above half the height of the main chamber 1 and above the active zone 1, but below the inlet opening 10 in the lifting line 9
  • This connection could be formed by a line.
  • it is formed by an opening 28 in the intermediate wall 22 between the main chamber 1 and the auxiliary chamber 3.
  • the opening cross section of this opening 28 is smaller than the opening cross section of the open check valve 15th
  • the shut-off valve 27 is opened.
  • the liquid level 16 in the auxiliary chamber 3 decreases in the sequence and the liquid level 7 in the main chamber increases until they are at the same level.
  • a corresponding amount of liquid flows through the non-return flap 15 from the auxiliary chamber 3 into the main chamber 1.
  • thorough mixing of the sludge bed in the main chamber 1 is achieved.
  • sedimented sludge is returned to the main chamber 1.
  • settled sludge is backwashed into the inflow section 19 of the auxiliary chamber 3.
  • connection formed between the main chamber 1 and the secondary chamber 3 in the illustrated embodiment of the opening 28 could also be omitted. After a backwashing, however, no gas would then initially be conveyed through the gas discharge line 18. In the presence of the opening 28, the gas delivery is thus more uniform.
  • the gas outlet opening 13 of the return tank 2 could also lead into a line through which gas is fed directly to the gas discharge line 18.
  • the check valve 15 could be arranged instead of their arrangement in the intermediate wall 22 in a connecting the lower region of the auxiliary chamber 3 with the lower region of the main chamber 1 connecting line. Instead of a check valve 15 could be present in the intermediate wall 22 or in a connecting line between the auxiliary chamber 3 and the main chamber 1 and an openable and closable shut-off valve.
  • the secondary chamber 3 may comprise a plurality of individual chambers.

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Abstract

Eine Einrichtung zur anaeroben biologischen Abwasserreinigung, welcher Abwasser durch eine Zulaufleitung (4) zuführbar ist und aus der gereinigtes Abwasser durch eine Ablaufleitung (24) und gebildetes Gas durch eine Gasabführleitung (18) austritt, besitzt eine Hauptkammer (1), der in einem unteren Bereich zu klärendes Abwasser zuführbar ist und von der in einem demgegenüber höherliegenden Bereich mindestens eine Hebeleitung (9) zum Abführen von gebildetem Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser ausgeht, die in einen Rücklauftank (2) zur Trennung von Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser mündet und deren Austrittsöffnung (11) im Rücklauftank (2) höher als ihre Eintrittsöffnung (10) in der Hauptkammer (1) liegt. Der Rücklauftank (2) steht mit einer Nebenkammer (3) in Verbindung, wobei über die mindestens eine Hebeleitung (9) in den Rücklauftank (2) gehobenes gereinigtes, schlammpartikelhaltiges Abwasser aus dem Rücklauftank (2) in die Nebenkammer (3) abfließt. Aus einem oberen Bereich der Nebenkammer (3) fließt gereinigtes Abwasser in die Ablaufleitung (24) ab und die Nebenkammer (3) ist in einem unteren Bereich über ein Ventil, vorzugsweise eine Rückschlagklappe (15), oder eine Pumpe mit einem unteren Bereich der Hauptkammer (1) verbunden.

Description

Einrichtung zur anaeroben biologischen Abwasserreinigung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur anaeroben biologischen Abwasserreinigung, welcher Abwasser durch eine Zulaufleitung zuführbar ist und aus der gereinigtes Abwasser durch eine Ablaufleitung und gebildetes Gas durch eine Gasabführleitung austritt, mit einer Hauptkammer, der in einem unteren Bereich zu klärendes Abwasser zuführbar ist und von der in einem demgegenüber höherliegenden Bereich mindestens eine Hebeleitung zum Abführen von gebildetem Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser ausgeht, die in einen Rücklauftank zur Trennung von Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser mündet und deren Austrittsöffnung im Rücklauftank höher als ihre Eintrittsöffnung in der Hauptkammer liegt.
Einrichtungen zur anaeroben biologischen Abwasserreinigung sind bekannt Üblicherweise bestehen diese aus einer einzelnen Reaktorkammer, in welche im Bodenbereich das zu reinigende Abwasser einströmt. In einem unteren Bereich der Reaktorkammer liegt ein Schlammbett vor, welches die biologisch aktive Zone zur Reinigung des Abwassers darstellt und durch welches das eingebrachte Abwasser tritt. Während der Schlammbettdurchströmung wird das Abwasser gereinigt, wobei eine Reduktion seiner organischen Anteile erfolgt und sich Biogas (im Wesentlichen bestehend aus Methan und Kohlendioxyd) bildet Das gebildete Biogas steigt durch das Schlammbett und die darüber liegende Zone auf und wird von Abscheiderblechen aufgefangen und einer Gasabführleitung zugeführt. Oberhalb der Abscheiderbleche befindet sieh eine Beruhigungszone, die dazu dient, dass biologisch aktive mitgenommene Schlammpartikel ausfallen und sich wieder absetzen können. Vom oberen Ende der Beruhigungszone wird das gereinigte Abwasser abgeführt.
Probleme treten bei dieser Einrichtung u.a. durch Schwimmschlammansammlungen unterhalb der Abscheider auf. Auch ist aufgrund von Ausgasungen in der Beruhigungszone eine Filte- rung der Abluft erforderlich, da es andernfalls zu starken Geruchsbelästigungen kommen würde. Weiters kann es aufgrund der mangelnden Durchmischung des Schlammbetts zu ungleichmäßigen Durchströmungen im Schlammbett kommen, wodurch die Reinigungsleistung der Einrichtung verringert wird.
Einrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der EP 0 170 332 A1 und EP 0 539430 B1 bekannt. Es sind hier von einem oberhalb der Zulaufleitung für das Abwasser (und oberhalb des Schlammbetts) und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Hauptkammer liegenden Bereich ausgehende Hebeleitungen vorhanden, denen von Abscheiderblechen abgefangenes, aufsteigendes Gas zugeführt wird. Durch den Druck des Gases wird Gas und gereinigtes, aber noch schlammpartikelhaltiges Abwasser durch die mindestens eine Hebeleitung in einen Rücklauftank angehoben. Im Rücklauftank erfolgt eine Trennung von Biogas und dem mitgenommenen Abwasser. Das Biogas wird in eine Gasabführleitung abgeleitet und das Abwasser zusammen mit den enthaltenen Schlammpartikeln strömt aus dem Rücklauftank durch eine Rück- laufleitung in die Hauptkammer zurück, und zwar in den Bodenbereich derselben, wodurch es zu einer Durchmischung im Schlammbett kommt. Oberhalb der Hebeleitungen mit den zugehörigen Abscheiderblechen befindet sich eine beruhigte Zone und gegebenenfalls sind dort weitere Abscheiderbleche vorhanden. Die Abströmung des gereinigten Abwassers erfolgt im oberen Bereich der Hauptkammer. Auch bei dieser Einrichtung treten Probleme u.a. durch Schwimmschlammansammlungen in den Abscheidern und im Bereich der Abwasserentnahme auf, was einen hohen Wartungsaufwand zur Folge hat.
Zu unterscheiden von Einrichtungen zur Abwasserreinigung sind solche zur Schlammvergärung für Schlämme mit hohem organischen Anteil, der biologisch abbaubar ist, wie sie in der Landwirtschaft oder Industrie anfallen. Solche Schlämme weisen vor der Behandlung 10 bis 20% Trockensubstanz auf (nach der Behandlung entsprechend weniger, z.B. 5 bis 6%). Bei Abwasser liegt der Trockensubstanzanteil dagegen unter 1%, normalerweise im Bereich von 0,1%. Üblicherweise sind die Einrichtungen zur Schlammvergärung nicht zur Abwasserreinigung geeignet und umgekehrt. Einrichtungen zur Schlammvergärung sind beispielsweise aus der DE 32 11 888 A1 , DE 82 11 869 U1 und US 4,302,329 A bekannt.
Die aus der DE 33 30696 A1 bekannte Einrichtung ist sowohl zur Schlammvergärung als auch zur anaeroben Abwasserreinigung einsetzbar. Die Hauptkammer, in der die wesentliche orga- nische Aktivität vorliegt, weist seitliche Überlauföffnungen auf, die in eine die Hauptkammer umgebende Trennkammer führen. Am Außenrand der Trennkammer befindet sich eine Überlaufrinne, von der die Ablaufleitung für das behandelte Substrat ausgeht. Durch eine unten offene Zwischenwand in der Trennkammer wird zunächst eine Strömung nach unten und dann nach oben ausgebildet. Am Boden der Trennkammer setzt sich organisch aktiver Schlamm ab, der mittels einer Pumpe durch eine Rückführleitung in die Hauptkammer zurückgepumpt werden kann. Auch bei dieser Einrichtung kommt es zu Ansammlungen von Schwimmschlamm in der Hauptkammer und im inneren Bereich der Trennkammer, wodurch Wartungsarbeiten erforderlich werden. Weiters ist die Rückhaltung von biologisch aktivem Schlamm nicht optimal. Bei einer zu starken Austragung von biologisch aktivem Schlamm wird die biologische Aktivität in der Hauptkammer aber in unzulässiger Weise vermindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der der Wartungsaufwand gering ist und einer Austragung von biologisch aktivem Schlamm effektiv entgegengewirkt wird. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Nebenkammer, in die erfindungsgemäß das in den Rücklauftank gehobene Abwasser abfließt, bildet eine Beruhigungszone für das Abwasser, so dass sich absetzbarer biologisch aktiver Schlamm effektiv absetzen kann. Schwimmschlamm und andere aufschwimmende Frag- mente (z.B. ölhaltige Partikel) können dagegen zusammen mit dem gereinigten Abwasser abfließen. Der zurückgehaltene abgesunkene Schlamm kann über die Verbindung der Nebenkammer mit der Hauptkammer wiederum in die Hauptkammer rückgeführt werden. Es wird somit eine sehr wirkungsvolle, wartungsarme Einrichtung bereitgestellt. Eine erfindungsgemäße Einrichtung kann günstigerweise ohne Abscheider für die Gasab- scheidung ausgebildet sein. Die herkömmlicherweise oberhalb der Abscheider sich befindende Beruhigungszone ist bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung nicht erforderlich, da die Absetzung des biologisch aktiven Schlamms in der Nebenkammer erfolgt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist hierbei die Hauptkammer im Bereich oberhalb der Eintrittsöffnung in die mindestens eine Hebeleitung dicht geschlossen und gegebenenfalls in diesem Bereich in die Hauptkammer mündende Leitungen sind durch Ventile absperrbar. Im Dauerbetrieb kommt es somit im oberhalb der Eintrittsöffnung der mindestens einen Hebelei- tung liegenden Bereich der Hauptkammer zu einer Gasansammlung, wobei sich der Flüssigkeitsspiegel im Bereich der Eintrittsöffnung der mindestens einen Hebeleitung befindet.
Wenn vorteilhafterweise die Austrittsöffnung zum Austritt des gereinigten Abwassers aus der Nebenkammer höher als die Eintrittsöffnung in die mindestens eine Hebeleitung liegt, vor- zugsweise um mindestens 2m höher, so führt dies zu einem über Atmosphärendruck liegenden Druck des sich im oberen Bereich der Hauptkammer befindenden Gases. Es kommt dann zu einem Pumpeffekt durch das in die Hebeleitung einströmende Gas, durch welchen schlamm- partikelhaltiges Abwasser mitgenommen wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 und Fig. 3 eine Detaildarstellung im Bereich des unteren Endes der Hebeleitung.
Die in den Figuren dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung weist einen Reaktor bzw. eine Hauptkammer 1 auf, in die in einem unteren Bereich die Zulaufleitung 4 für das zu klärende Abwasser mündet. Die Zufuhr des Abwassers erfolgt jedenfalls im unteren Viertel der Hauptkammer 1, wobei ein Abstand vom Boden von weniger als 1 m bevorzugt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Zuführleitung 4 mehrere Ausläufe 21 auf. Beispielsweise könnte die Zulaufleitung auch von mehreren separat in die Hauptkammer 1 geführten Zweigen gebildet werden.
Ein unterer Teil der Hauptkammer 1 bildet eine Aktivzone 5, in welcher sich ein Schlammbett (=Schwebebett) befindet, in der biologisch aktiver Schlamm vorliegt. Die Aktivzone 5 kann auch als sogenanntes Festbett ausgebildet sein, welches von einer Schüttung eines Filtermediums mit einem daran angewachsenen Biofilm und dazwischen eingelagertem biologisch aktivem Schlamm gebildet wird.
In dieser Aktivzone 5 findet der Großteil der biologischen Aktivität und somit die wesentliche Abwasserreinigung statt. Beim Durchströmen der Aktivzone 5 werden im Abwasser enthaltene organische und biologisch abbaubare Bestandteile abgebaut. Hierbei wird als Biogas bezeichnetes Gas freigesetzt, welches aus der Aktivzone 5 nach oben aufsteigt.
Oberhalb der Aktivzone 5 befindet sich eine Flüssigkeits- und Gaszone 6, wobei der im statio- nären Betrieb (Dauerbetrieb) sich einstellende Flüssigkeitsspiegel 7 durch eine strichlierte Linie angedeutet ist. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 7 befindet sich durch die Flüssigkeit aufgestiegenes Biogas.
Die normalerweise relativ scharfe Grenze 8 zwischen der Aktivzone 5 und der Flüssigkeits- und Gaszone 6 kann sich in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen im Laufe des Betriebs andern.
In der Flüssigkeits- und Gaszone 6 befindet sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 7 gereinigtes Abwasser, welches aber insbesondere noch Schlammpartikel enthält Aus der Aktivzone 5 werden Schlammpartikel v. a. durch das aufsteigende Gas mitgenommen. Außer solchen Parti- kein, die sich in einer ruhigen Umgebung absetzen können, ist normalerweise auch noch ein Bestandteil an aufschwimmbaren Substanzen enthalten, beispielsweise Partikeln von Schwimmschlamm oder Fettpartikeln.
Von einem gegenüber dem Bereich der Zufuhr des Abwassers in die Hauptkammer 1 höher- liegenden Bereich der Hauptkammer 1 , der sich oberhalb der Aktivzone 5 befindet, geht eine Hebeleitung 9 aus, die in einen Rücklauftank (Rücklaufbehälter) 2 mündet. Diese Hebeleitung 9 führt hierbei ausgehend von der Hauptkammer 1 in den Rücklauftank 2 nach oben, d.h. die Eintrittsöffnung 10 in die Hebeleitung 9 liegt tiefer als ihre Austrittsöffnung 11 im Rücklauftank 2.
Die Eintrittsöffnung 10 in die Hebeleitung 9 liegt vorteilhafterweise in einem Abstand unterhalb der oberen Begrenzungswand der Hauptkammer, der kleiner als ein Viertel der Höhe der Hauptkammer ist. Ein Abstand von der oberen Begrenzungswand von weniger als 15% der Höhe der Hauptkammer 1 ist bevorzugt.
Die Eintrittsöffnung 10 in die Hebeleitung 9 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Schlitze in der Nähe des unteren Endes der Hebeleitung 9, die fensterartige Öffnungen in der Wand der Hebeleitung 9 darstellen. Es sind mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Schlitze vorhanden. Weiters ist das untere Ende der Hebeleitung 9 offen ausge- bildet. Eine geschlossene Ausbildung des unteren Endes ist denkbar und möglich.
Vorzugsweise liegt der Rücklauftank 2 vollständig oberhalb der Hauptkammer 1, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Durch die Hebeleitung 9 gelangen Gas und gereinigtes, schlammpartikelhaltiges Abwasser in den Rücklauftank 2, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. Im Rücklauftank 2 erfolgt eine Trennung von partikelhaltigem Abwasser und Gas. Gas tritt durch eine Gasaustrittsöff- nung 13, die im gezeigten Ausführungsbeispiel vom offenen oberen Ende des Rücklauftanks 2 gebildet wird, aus dem Rücklauftank 2 heraus und gelangt in die Nebenkammer 3.
Das gereinigte, schlammpartikelhaltige Abwasser fließt durch die vom Rücklauftank 2 abge- hende Rücklaufleitung 12 in die Nebenkammer 3. Die Rücklaufleitung 12 geht hierbei vom Rücklauftank 2 vorzugsweise von einer Stelle aus, die tiefer liegt als die Austrittsöffnung 11 der Hebeleitung 9. Die Mündung 14 der Rücklaufleitung 12 liegt vorzugsweise tiefer als die Stelle, an der sie vom Rücklauftank 2 ausgeht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist diese Mündung 14 nach unten.
In einem unteren Bereich ist die Nebenkammer 3 über ein Ventil, welches von einer Rückschlagklappe 15 in der Zwischenwand 22 zwischen der Nebenkammer 3 und der Hauptkammer 1 gebildet wird, mit der Hauptkammer 1 verbunden. Vorzugsweise befindet sich diese Verbindung weniger als 1 m über dem Boden der Nebenkammer 3 bzw. der Hauptkammer 1.
Von einem oberen Bereich der Nebenkammer 3 wird das gereinigte Abwasser abgeführt, und zwar ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine nach oben offene Ablaufrinne 23 vorhanden, von der die Ablaufleitung 24 für das gereinigte Abwasser ausgeht. Die Austrittsöffnung 25 für das gereinigte Abwasser aus der Nebenkammer 3 wird somit von der Öffnung der Ablaufrinne 23 gebildet.
Der im stationären Betrieb vorliegende Flüssigkeitsspiegel 16 in der Nebenkammer 3 ist durch eine strichiierte Linie dargestellt. Der Flüssigkeitsspiegel 17 im Rücklauftank 2 kann demgegenüber geringfügig höher sein (durch hydrodynamische Effekte).
Über den Flüssigkeitsspiegeln 16, 17 befindet sich gebildetes Biogas, welches aus dem Rücklauftank 2 einströmt und auch zu einem geringeren Teil in der Nebenkammer 3 selbst gebildet werden kann. An einer Stelle der Nebenkammer 3, die höher liegt als die Austrittsöffnung 25 für das gereinigte Abwasser, befindet sich eine Austrittsöffnung 29 für das Biogas, um dieses in die Gasabführleitung 18 abzuführen. Vorzugsweise wird das gebildete Biogas verwertet Eine Abfacklung ist denkbar und möglich.
In der Nebenkammer 3 können sich absetzbare, biologisch aktive Schlammpartikel absetzen und durch die Rückschlagklappe 15 wieder zurück in die Hauptkammer gelangen, so dass bio- logisch aktiver Schlamm möglichst nicht verloren geht. Aufschwimmbare Partikel werden dagegen durch die Ablaufleitung 24 ausgetragen, so dass Schwimmschlammansammlungen vermieden werden.
Die Nebenkammer 3 umfasst einen Einströmabschnitt 19, in welchem die Rücklaufleitung 12 mündet und einen darüberliegenden Ausweitungsabschnitt 20, dessen horizontale Querschnittsfläche wesentlich größer ist, vorzugsweise mehr als dreimal so groß wie die horizontale Querschnittsfläche des Einströmabschnitts 19. Es liegt bereits im Einströmabschnitt 19 eine beruhigte Zone vor, die zum Absetzen von mit dem zugeführten Abwasser mitgeführten Schlammpartikeln dient. Die nach oben gerichtete Strömung kann aber demgegenüber leichtere, absetzbare Schlammpartikel noch mitnehmen. Im Ausweitungsabschnitt 20 kommt es zu einer weiteren Beruhigung, so dass sich auch diese Schlammpartikel absetzen können. Sich auf dem Boden des Ausweitungsabschnitts 20 absetzender biologisch aktiver Schlamm wird durch eine weiter unten beschriebene Rückspülung zurückgeführt. Zur Durchführung einer solchen Rückspülung geht vom oberen Ende der Hauptkammer 1 eine Verbindungsleitung 26 aus, in der ein offen- und schließbares Absperrventil angeordnet ist und die in den oberen Bereich der Nebenkammer 3 mündet (auch eine Mündung in die Gasabführleitung 18, die vom oberen Bereich der Nebenkammer 3 ausgeht, ist denkbar und möglich).
Bevorzugterweise ist weiters eine Verbindung zwischen der Hauptkammer 1 und der Nebenkammer 3 vorhanden, die die Hauptkammer 1 mit der Nebenkammer 3 in einem Bereich verbindet, der oberhalb der halben Höhe der Hauptkammer 1 und oberhalb der Aktivzone 1 , aber unterhalb der Eintrittsöffnung 10 in die Hebeleitung 9 liegt Diese Verbindung könnte durch eine Leitung gebildet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird sie durch eine Öffnung 28 in der Zwischenwand 22 zwischen der Hauptkammer 1 und der Nebenkammer 3 gebildet. Der Öffnungsquerschnitt dieser Öffnung 28 ist kleiner als der Öffnungsquerschnitt der geöffneten Rückschlagklappe 15.
Beim Anfahren der Anlage ist zunächst noch kein Biogas vorhanden und der Flüssigkeitsspiegel 7 in der Hauptkammer 1 befindet sich am oberen Ende der Hauptkammer 1. Das Absperrventil 27 ist geschlossen. Die Hauptkammer 1 ist somit im Bereich oberhalb der Eintrittsöffnung 10 in die Hebeleitung 9 dicht geschlossen. Durch die Bildung von Biogas, welches aufsteigt, kommt es zu einer Absenkung des Flüssigkeitsspiegels 7, wobei zunächst Flüssigkeit durch die Öffnung 28 aus der Hauptkammer 1 in die Nebenkammer 3 strömt. Sobald der Flüssigkeitsspiegel 7 die Eintrittsöffnung in die Hebeleitung 9 erreicht hat, strömt Gas in die Hebeleitung 9. Dieses Gas steht hierbei unter einem Druck, der der Flüssigkeitssäule entsprechend der Höhendifferenz zwischen dem Flüssigkeitsspiegel 16 in der Nebenkammer 3 und dem Flüssigkeitsspiegel 7 in der Hauptkammer 1 entspricht. Dieses in die Hebeleitung 9 strömende Gas reißt hierbei Flüssigkeit und darin enthaltene Partikel mit. Dieser Gashebeffekt wirkt somit nach Art einer Pumpe, wodurch auch Flüssigkeit und darin enthaltene Partikel in den Rücklauftank 2 gepumpt werden (Pumpen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind beispielsweise als "Mammutpumpen" oder "Injektorpumpen" bekannt).
Durch die Pumpwirkung des durch die Hebeleitung 9 strömenden Gases kann (je nach Betriebszustand) mehr Flüssigkeit über den Rücklauftank 2 in die Nebenkammer 3 gefördert werden als Abwasser durch die Zulaufleitung 4 der Hauptkammer 1 zugeführt wird. Im stationären Dauerbetrieb strömt eine der Zufuhr von Abwasser entsprechende Menge an gereinigtem Abwasser durch die Ablaufleitung 24 ab. Überschüssige Flüssigkeit fließt somit durch die Rück- schlagklappe 15 und zu einem geringeren Teil durch die Öffnung 28 (da deren Querschnittsöffnung kleiner ist) in die Hauptkammer 1 zurück und nimmt hierbei in der Nebenkammer abgesetzte Schlammpartikel mit, die auf diese Weise durch die Rückschlagklappe 15 wieder zurück in die Hauptkammer 1 gelangen. Denkbar und möglich wäre es auch, zur Verbindung des unteren Bereichs der Nebenkammer 3 mit der Hauptkammer 1 eine Leitung mit einer darin angeordneten Pumpe vorzusehen. Wenn in der Nebenkammer 3 abgesetzter Schlamm in die Hauptkammer 1 zurückgeführt werden soll, so wird diese Pumpe in Betrieb gesetzt.
Zur Durchführung einer Rückspülung wird das Absperrventil 27 geöffnet. Der Flüssigkeitsspiegel 16 in der Nebenkammer 3 sinkt in der Folge ab und der Flüssigkeitsspiegel 7 in der Hauptkammer steigt an, bis diese auf dem gleichen Niveau liegen. Hierbei strömt eine entsprechen- de Flüssigkeitsmenge durch die Rückschlagklappe 15 von der Nebenkammer 3 in die Hauptkammer 1. Hierbei wird eine Durchmischung des Schlammbetts in der Hauptkammer 1 erreicht. Weiters wird in der Nebenkammer 3 abgesetzter Schlamm in die Hauptkammer 1 rückgeführt. Im Ausweitungsabschnitt 20 abgesetzter Schlamm wird in den Einströmabschnitt 19 der Nebenkammer 3 rückgespült.
Die im gezeigten Ausführungsbeispiel von der Öffnung 28 gebildete Verbindung zwischen der Hauptkammer 1 und der Nebenkammer 3 könnte auch entfallen. Nach einer Rückspülung würde dann allerdings zunächst kein Gas durch die Gasabführleitung 18 gefördert werden. Bei Vorhandensein der Öffnung 28 ist die Gasförderung somit gleichmäßiger.
Anstelle einer nach oben offenen Ausbildung des sich über die Höhe der Austrittsöffnung 25 für das gereinigte Abwasser nach oben erstreckenden Rücklauftanks 2 könnte die Gasaustrittsöffnung 13 des Rücklauftanks 2 auch in eine Leitung führen, durch die Gas direkt der Gasabführleitung 18 zugeführt wird.
Die Rückschlagklappe 15 könnte anstelle ihrer Anordnung in der Zwischenwand 22 auch in einer den unteren Bereich der Nebenkammer 3 mit dem unteren Bereich der Hauptkammer 1 verbindenden Verbindungsleitung angeordnet sein. Anstelle einer Rückschlagklappe 15 könnte in der Zwischenwand 22 oder in einer Verbindungsleitung zwischen der Nebenkammer 3 und der Hauptkammer 1 auch ein offen- und schließbares Absperrventil vorhanden sein.
Es könnten auch mehrere Hebeleitungen 9 vorhanden sein, die alle in den gleichen den Rücklauftank 2 bildenden Behälter oder in verschiedene Teilbehälter münden, die insgesamt den Rücklauftank 2 bilden.
Denkbar und möglich wäre es auch, dass die Nebenkammer 3 mehrere Einzelkammern um- fasst.
Obwohl dies weniger bevorzugt ist, wäre es prinzipiell auch denkbar und möglich, der mindes- tens einen Hebeleitung 9 aufsteigendes Gas mittels entsprechend tief (zur Erzielung eines Pumpeffektes) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Abscheiderblechen zuzuführen. Eine dichte' Ausbildung der Hauptkammer 1 im Bereich oberhalb der Eintrittsöffnung 10 in die mindestens eine Hebeleitung 9 könnte in diesem Fall entfallen. L e g e n d e zu den Hinweisziffern:
1 Hauptkammer 16 Flüssigkeitsspiegel
2 Rücklauftank 17 Flüssigkeitsspiegel
3 Nebenkammer 18 Gasabführleitung
4 Zulaufleitung 19 Einströmabschnitt
5 Aktivzone 20 Ausweitungsabschnitt 6 Flüssigkeits- und Gaszone 21 Auslauf
7 Flüssigkeitsspiegel 22 Zwischenwand
8 Grenze 23 Ablaufrinne
9 Hebeleitung 24 Ablaufleitung
10 Eintrittsöffnung 25 Austrittsöffnung 11 Austrittsöffnung 26 Verbindungsleitung
12 Rücklaufleitung 27 Absperrventil
13 Gasaustrittsöffnung 28 Öffnung
14 Mündung 29 Austrittsöffnung
15 Rückschlagklappe

Claims

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur anaeroben biologischen Abwasserreinigung, welcher Abwasser durch eine Zulaufleitung (4) zuführbar ist und aus der gereinigtes Abwasser durch eine Ablaufleitung (24) und gebildetes Gas durch eine Gasabführleitung (18) austritt, mit einer Hauptkammer (1), der in einem unteren Bereich zu klärendes Abwasser zuführbar ist und von der in einem demgegenüber höherliegenden Bereich mindestens eine Hebeleitung (9) zum Abführen von gebildetem Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser ausgeht, die in einen Rücklauftank (2) zur Trennung von Gas und gereinigtem, schlammpartikelhaltigem Abwasser mündet und deren Austrittsöffnung (11) im Rücklauftank (2) höher als ihre Eintrittsöffnung (10) in der Hauptkammer (1) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauftank (2) mit einer Nebenkammer (3) in Verbindung steht, wobei über die mindestens eine Hebeleitung (9) in den Rücklauftank (2) gehobenes gereinigtes, schlammpartikelhaltiges
Abwasser aus dem Rücklauftank (2) in die Nebenkammer (3) abfließt, und dass aus einem oberen Bereich der Nebenkammer (3) gereinigtes Abwasser in die Ablaufleitung (24) abfließt und die Nebenkammer (3) in einem unteren Bereich über ein Ventil, vorzugsweise eine Rückschlagklappe (15), oder eine Pumpe mit einem unteren Bereich der Hauptkammer (1) verbunden ist
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (3) in einem oberhalb der Austrittsöffnung (25) für das gereinigte Abwasser liegenden Bereich eine Austrittsöffnung zur Abführung von Gas in die Gasabführleitung (18) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rücklauftank (2) über die Höhe, in der die Austrittsöffnung (25) für den Abfluss des gereinigten Abwassers aus der Nebenkammer (3) liegt, nach oben erstreckt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauftank (2) vollständig oberhalb der Hauptkammer (1 ) liegt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauftank (2) eine oberhalb der Höhe der Austrittsöffnung (11) der mindestens einen Hebelei- tung (9) und oberhalb der Höhe der Austrittsöffnung (25) zur Abführung des gereinigten
Abwassers aus der Nebenkammer (3) liegende Gasaustrittsöffnung (13) aufweist, aus der Gas aus dem Rücklauftank (2) in die Nebenkammer (3) oder in einen Zweig der Gasabführleitung (18) ausströmt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (10) in die mindestens eine Hebeleitung (9) in einem Abstand unterhalb der oberen Begrenzungswand der Hauptkammer (1) liegt, der kleiner als ein Viertel, vorzugsweise kleiner als 15%, der Höhe der Hauptkammer (1 ) ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Abwasser in einem unteren Viertel der Hauptkammer (1), vorzugsweise im Bereich von weniger als 1 m über dem Boden der Hauptkammer (1 ), in diese eintritt.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis I1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Rücklauftanks (2) mit der Nebenkammer (3) von einer Stelle des Rücklauftanks (2) ausgeht, die tiefer liegt als die Austrittsöffnung (11) der mindestens einen Hebeleitung (9) in den Rücklauftank (2).
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des Rücklauftanks (2) mit der Nebenkammer (3) vom Rücklauftank (2) eine Rücklaufleitung (12) ausgeht, die in die Nebenkammer (3) mündet, vorzugsweise unterhalb von zwei Drittel der Höhe der Nebenkammer (3), wobei die Mündung (14) in die Nebenkammer (3) tiefer liegt als die Stelle, von der die Rücklaufleitung (12) vom Rücklauftank (2) ausgeht.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (26) zwischen der Hauptkammer (1) und der Nebenkammer (3) vorhanden ist, die zwischen einem höher als die Eintrittsöffnung (10) in die mindestens eiηe Hebeleitung (9) liegenden Bereich der Hauptkammer (1) und einem höher als die Austrittsöffnung (25) für den Abfluss des gereinigten Abwassers aus der Nebenkammer (3) liegenden Bereich der Nebenkammer (3) verläuft und in der ein offen- und schließbares Absperrventil (21 ) angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (3) oberhalb eines Einströmabschnitts (19) einen Ausweitungsabschnitt (20) aufweist, der eine größere horizontale Querschnittsfläche, vorzugsweise eine mehr als dreimal so große horizontale Querschnittsfläche, als der Einströmabschnitt (19) aufweist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einströmabschnitt (19) über die Höhe der Hauptkammer (1) erstreckt.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Verbindung zwischen der Hauptkammer (1) und der Nebenkammer (3) vorhanden ist, die die Hauptkammer (1) mit der Nebenkammer (3) im Bereich der oberen Hälfte der Hauptkammer (1), aber unterhalb der Eintrittsöffnung (10) in die mindestens eine Hebeleitung (9) verbindet, wobei diese Verbindung vorzugsweise durch eine Öffnung (28) in der Zwischenwand (22) zwischen der Hauptkammer (1 ) und der Nebenkammer (3) gebildet wird.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt dieser Verbindung kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der geöffneten Verbindung zwischen dem unteren Bereich der Nebenkammer (3) mit dem unteren Bereich der Hauptkammer (1).
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkammer (1) im Bereich oberhalb der Eintrittsöffnung (10) in die mindestens eine Hebeleitung (9) dicht geschlossen oder dicht schließbar ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (25) für das gereinigte Abwasser aus der Nebenkammer (3) höher liegt als die Eintrittsöffnung (10) in die mindestens eine Hebeleitung (9), vorzugsweise um mindestens 2m höher.
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