DE1609016A1 - Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Fluessigkeiten durch Belueftung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Flüssigkeiten durch Belüftung.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Tlüssigkeiten, insbesondere ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern, die strömend belüftet werden, wodurch die organischen, in der Flüssigkeit enthaltenen Stoffe aufbereitet werden0 Abwässer, insbesondere der Industrie und der Haushaltungen werden in Kläranlagen belüftet und dadurch biologisch gereinigt.
• Dabei spielen sich physikalische und biochemische Vorgänge ab.
• Die biochemischen Vorgänge werden durch Mikroorganismen bewirkt.
• Diese bauen die im Abwasser und iu dessen Schlamm gelösten organischen Stoffe ab, teilweise auch die festen organischen Stoffe, Dabei brauchten die Mikroorganismen für ihre Abbauarbeit Sauerstoff0 Er wird ihnen durch Belüftung zugeführt. Dabei wird die Luft mittels besonderer Belüftungseinrichtungen in das stehende oder bewegte abwasser eingetragen, das sich in offenen Becken befindet0 Der Schlamm enthält die lebenden Mikroorganismen als wesentliche Bestandteile.
• Die biologischen Reinigungsverfahren erfordern einen hohen Lufteintr;i bzw. einen hohen Energieaufwand, um die Mikroorganismen ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen. Diese bekannten Belüftungsverfahren sind im Imhoff "Taschenbuch der Stadtentwässerung", 20. rufla, e, Seite 157 ff beschrieben. So müssen z.B. bei der unter dem Namen "Inka" bekannten.Belüftung etwa 50 cbm Luft in 1 cm Schmutzwasser zu dessen Reinigung eingetragen werden; es werden dabei aber nur ca. 3 ß des in der Luft enthaltenen S:uerstoffs ausgenutzt. Das liegt daran, daß die in aie Flüssigkeit in Form von Blasen engehrachte Luft auf dem kürzesten Were zur Oberfläche aufsteigt. Verständlicherweise ist infolaedessen die Kontaktzeit zwischen jeder Luftblase und dem Abwasser @ur kurz; daher wird nur ein geringer Teil des Sauerstoffs der Luftblasen im Wasser gelöst und dann von den Mikroon@anismen verbraucht. Jede Luftblase legt ihren Weg durch das Abwasser vorwiegend nur ein einziges Mal zurück.
• Die Kosten für diese biologischen Verfahren der wasserreinigung sind verhältnismäßig hoch. Sie lassen sich nach der vorliegenden Erfindung wesentlich senken.
• Die unreine, also die aufzubereitende Flüssigkeit wird durch einen feststehenden Behälter geleitet und darin erfindungsgemäß unter Ausnutzung ihrer Strömung mit der in dem Behälter befindlichen LuSt wiederholt v-ermischt. Dabei wird der Sauerstoff der Luft mehr verbraucht als dies bei einem einmaligen Durchgang jeder Luftblase durch die Flüssigkeit geschieht. Denn durch diese wiederholte Mischung wird wesentlich mehr Sauerstoff aus der Luft in die Flüssigkeit übertragen als dies dann der Fall ist, wenn eine jede Luftblase nur ein einziges Mal mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt.
• Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zur biologischen Reinigung von unreinen Flüssigkeiten durch BelLiftung, insbesondere zur biologischen Reinigung von Abwässern nach diesem Verfahren.
• Der Behälter, in dem ie strömende Flüssigkeit aufbereitet wird, steht fest. Er weist Öffnungen für den Flüssigkeitszu- und -a-b lauf sowie für die LuftzuSuhr-und den Luftabfluß auf. Der Behälter ist im übrigen geschlossen. Er enthält wenigstens einen Einbau zur Vermischung der Luft und der Flüssigkeit. Im Sinne der Erfindung ist jeder langgestreckte Behälter, wie ein rundes Rohr oder ein Kanal mit polygonartigem'uerschnitt geeignete Dadurch, daß die aufzubereitende Flüssigkeit einen feststehenden, geschlossenen Behälter bzw, ein Rohr durchströmt und daß dabei diese Flüssigkeit auf einer solchen Eelüftungsstrecke vermittels des Einbaus oder der Einbauten wiederholt mit der Luft vermischt wird, bleibt die Luft mit der Flüssigkeit entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit und der Behälterlänge in Berührung. Dabei wird der Sauerstoff der Luft vers@ändlicherweise mehr als bei einem einmaligen Kontakt jeder Luftblase mit der Flüssigkeit verbraucht Dabei kann der gesamte feststehende geschlossene Behälter für die Vermischung der Flüssigkeit mit der Luft ausgenutzt wer. len, V-)-rzugsweise wird der belebte Schlamm, also der wesentliche Bestandteil der Flüssigkeit, der 3a die Mikroorganismen enthält, in dieser Weise behandelt, nachdem der Schlamm von der Flüssigkeit getrennt worden ist, Die A2age kann zwischen Je zwei Aufbereitungsbehältern oder -Becken wenigstens einen Reaktionsraum enthalten. In dem Reaktionsraum reagiert dann die teilweise aufbereitete Flüssigkeit biochemisch. Die Reaktionsräume können offen oder geschlossen sein. Vorzugsweise wird der belebte Schlamm in geschlossenen Aufbereitungsräumen, z,B, in geschlossenen Rohren getrennt von der Flüssigkeit belüftet und mit der darin enthaltenen Luft vermischt.
• Dadurch läßt sich der biologische Reinigungsvorgang der gesamten Flüssigkeit beschleunigen und wirtschaftlicher gestalten, weil der belebte Schlamm nur einen Bruchteil der Flüssigkeitsmenge ausmacht. Der in dieser Weise aufbereitete Schlamm kann in bekannter Weise mit Abwasser in Verbindung gebracht werden, um die darin enthaltenen Schmutzstoffe abzubauen. Bei diesem Abwasser kann es sich entweder um frisches oder bereits teilweise gereinigtes Abwasser handeln. Verstäiidlicheeisekonnen die hier beschriebenen Verfahren sinngemä# auch zur Aufbereitung von Trinkwasser angewendet werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens setzen die Baukosten und die Kosten für die maschinentechnische Einrichtung der Belüftungs- und Belegungsanlagen bis zu 30 @ im Vergleich mit den Kosten für Anlagen mit offenen Behältern herab. Sie ermöglichen ferner eine wesentliche Energieersparnis.
• Die Zeichnung dient zur Erläuterung. Sie zeigt als Ausführungsbeispiele in: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen, ehälter für die Aufbereitung der Flüssigkeit in Form eines teilweise aufgebrochen dargestellten Rohres, in das die Luft am Rohranfang eingeführt wird, iHig. 2 einen Behälter wie Fig. 1 mit einer anderen Luftzuführung, Fig. 3 einen Behälter wie Fig. 1 mit einer nochmals geänderten Luftzuführung, dig. 4 schematisch einen Einbau zur Vermischung der Luft mit der Flüssigkeit, z.B. als Teil einer Schraubenfläche, Fig. 5 die teilweise aufgebrochen dargestellte Ansicht einer Anlage, deren für die Aufbereitung bestimmte geschlossene Belüftungs- und Durchuiischungsräume durch offene oder geschlossene Reaktionsräume unterbrochen sind, Fig. 6 eine Einrichtung zum Verbrauch des Seuerstoffs aus der Luft, die in Luftkammern enthalten ist, welche unter dem Pegel der zu reinigenden Flüssigkeit angeordnet sind und welche die Flüssigkeit durchströmte In den Fig. 1 bis 7 und 5 dient ein geschlossenes Rohr a als der Aufbereitungsraum für den Schlamm der Flüssigkeit oder für die Aufbereitung der schlammhaltigen Flüssigkeit. Am Rohranfang wird die Luft durch eine nicht weiter dargestellte Öffnung b zugeführt.
• Die Öffnung c dient für die Zuffihrung der Flüssigkeit bzw. des belebten Schlamms. Die mit Luft durehmiechte Flüssigkeit und die Gase mit der verbrauchten Luft werden bei d abgeführt. Zur Vermischung der Flüssigkeit mit der eingeführten Luft dienen fest-' stehende Einbaukörper e oder ein durch die Strömung bewegter Einbaulcörper. Eine gute Durchmischung der Luft mit der Flüssigkeit ergibt beispielsweise der in Fig. 4 schematisch dargestellte feststehende Einbaukörper, der die Enorm einer Wendel aufweist. Verständlicherweise wird die Durchmischung durch einen zusätzlich bewegten Einbaukörper gefördert.
• Die Einbaukörper sind in den geschlossenen Rohren je nach den Betriebsverhältnissen angeordnet. Die Strömungslinien der Flüssigkeit sind mit r bezeichnet. Die Figuren 1 is 9 lassen erkennen, wie die Luft dem geschlossenen Aufbereitungsraum zugeführt werden kann. Bei einem fallenden Rohr wird die Luft zweckmäßigerweise erst hinter einem Einbaukörper in das geschlossene Rohr eingeführt; das zeigt Fig. 2 schematisch. Die in das Rohr eingebrachte Luft wird dann von der Strömung mitgenommen; sie sammelt sich geber nicht am rohral fang oder entweicht icht aus der Einlauföffnung. Wie Fig. 3 zeigt, kann die Luft an vers@-hiedenen Stellen dem geschlossenen Kanal zugeführt werden0 Die in Fig. schematisch dargestellte Anlage weist offene oder geschlossene Reaktior@sräume h auf. Dairn wird die Flüssigkeit nicht mit Luft vermischt. Der in en Peaktionsraum h eingebrachtr Schlamm wird im allgemeinen von der Strömung nach dem Abschluß der Reaktionsphase rnitgenommen und in die anschließende Belüftungs : itrecke a weitergeleiter. Gegebenenfalls wird der Schlamm durch eine an sich bekannte Entnahmevorrichtung aus dem Reaktionsraum abgezogen uder abgelassen0 Gegebenenfalls wird der Schlamm dem Zulauf wieder zugeführt oder getrennt behandelte Gemäß Fig0 5 befindet sich die Einrichtung zur Durchmischung der Flüssigkeit und der Luft unter dem Pegel i der Flüssigkeit0 Die Luftkammer k wird mit der Frischluft gefüllt 4 Sie ist trichcerförmig und weist eine Öffnung k auf, durch die die Flüssigkeit gegen die in der Kammer k enthaltene Luft einströmt. Die Öffnung ist so klein bemessen, da# die Luft nicht austritt. Die Flüssigkeit strömt dann solange durch die Kammer k, his der Sauerstoffgehalt der darin enthaltenen Luft im wesentlichen verbraucht ist. Danach wird die Kammer k erneut mit Frischluft zur Reinigung der Flüssigkeit gefüllt. Durch die Öffnung 1 wird die Flüssigkeit im Kreislauf dem Kanal a zugeführt. Die Flüssigkeit kann in einem Reaktionsbehälter aufgefangen und der Belüftung erneut zugeführt werden

Claims (1)

1. Patentansprüche : 1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Flüssigkeiten, die strömend belüftet werden, wodurch die organischen, in der Flüssigkeit enthaltenen Stoffe aufbereitet werderl, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubereitende Flüssigkeit ; lurch mindestens einen feststehenden, mit Ausnahme der Flüssigkeitszu-und -ablauf sowie der Luftzufuhr- und Abflu#öffnur gen ;eschlossenen Behälter strömt und sich dabei wiederholt mit der darin befindlichen Luft vermischt 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch geke@nzeichret, da# die strömende Flüssigkeit mittels stillstehender Einbauten mit der Luft vermischt wird.

   50 Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömende Flüssigkeit mittels bewegter Einbauten mit der Luft gemischt wird.

   4. Verfahren nach patentar spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der belebte Schlamm von der aufzubereitenden Flüssigkeit getrennt und dann wiederholt mit der in dem geschlossenen Eehälter befindlichen Luft vermischt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Aufbereitungsraum teilweise aufbereitete Flüssigkeit in einem Reaktionsraum biochemisch reagiert.

   60verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einem geschlossenen Rohr strömt und sich dabei mit der im Rohr enthaltenen Luft mischt.

   7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen mit Ausnahme der Flüssigkeitszu- und -ablauf sowie der Luftzufuhr und -abflu#-öffnungen geschlossenen feststehenden Aufbereitungsbehälter für die Flüssigkeit und durch wenigstens einen Einbau zur Vermischung der Luft und der Flüssigkeit.

   3ç Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da# der Belüftungsraum einen runden uerschnitt aufweist.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da# in dem Aufbereitungsraum wenigstens ein ruhender wirbelerzeugender Einbau angeordnet ist.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet durch wenigstens einen bewe@lichen, gegebenenfalls angetriebenen Einbau0 11. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet @urch die abwechsel@de Peihenschal@ung von Aufbereitungs- und Peaktionsbehältern.

   12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, da@urch gekennzeichnet, da# einem Aufbereitun @sbehälter eir Re@ktiorsbehälter nachgeschaltet ist