DE2243861A1 - Verfahren zur biologischen reinigung von abwasser - Google Patents

Description

• Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei welchem das Abwasser mit dem Belebtschlamm und Luft unter Druck innig gemischt und das Xlarwasser vom Schlamm getrennt wird. Das Verfahren kann auf Jede Art von Abwasser angewandt werden, z.B. auf kommunales Abwasser, Abwasser der chemischen und biochemischen Industrieanlagen od. dgl.
• Die Reinigung insbesondere von kommunalen Abwässern mittels eines Relebtschlammes ist seit langem bekannt.
• Ihren Vorteilen, die vor allem in einer hohen Reinheit des Klarwassers liegen, stehen als Nachteile vor allem der geringe Wirkungsgrad, der bei der notwendigen Belüftung des Abwassers erzielt wird und damit im Zusammenhang ein unerwünscht hoher Raum- und Energiebedarf gegenüber. Zur Behebung dieser Nachteile hat man sich in Jüngster Zeit daran erinnert, daß eine Gasabsorption sehr viel schneller und wirksamer gelingt, wenn sie unter Druck ausgeführt wird.
• Dies ergibt sich allein schon aus den Sättigungsverten, wobei beispielsweise für Sauerstoff in Wasser der Sättigungswert bei 4,5 atü fünfmal so hoch liegt wie bei Normaldruck. Es wurden deshalb zahlreiche Vorschläge gemacht, den zur Durchfiihrung der biologischen Reaktionen erforderlichen Sauerstoff dem Abwasser unter Druck zuzuführen, wobei auf der Gasseite alle Möglichkeiten von reinem Sauerstoff über eine sauerstotfangereicherte Luft bis zur atmosphärischen Luft in Betracht gezogen wurden, während auf der Wasserseite ungereinigtes Abwasser, am Rechen von großen Feststoffen befreites Abwasser, vorgeklärtes Abwasser jeweils mit und ohne Belebt schlammz;us atz genannt wurden. Durch die Anwendung von Druck bei der Belüftung wurde vor allem in Jenen Fällen, in denen der Belebtschlaa im au belüftenden Abwasser bereits vorhanden war, ein Fortschritt erzielt.
• Der zunächst nach Durchführung der biologischen Reaktion zum überwiegenden Teil absinkende Schlamm mußte aber in Nachklärbecken von dem Klärwasser getrennt werden. Weil nun die biologische Reaktion sehr rasch verlief, während die Absetzgeschwindigkeit des Schlammes nicht gesteigert werden konnte, wurden zu einem bestimmten Reaktionabehälter mehr und größere Nachklärbecken benötigt, so daß der zunächst erzielte Raum- und Zeitvorteil wiederum verloren ging.
• Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, neben den auf der Hand liegenden Vorteilen der 3lüftung unter Druck im Reaktionsbehälter auch noch zusätzlich eine Verdichtung des Relebtschlammes zu erzwingen, so daß aus diesem Elarwasser abgezogen werden kann und der gesamte Belebtschlamm im Behälter verbleibt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß zu dem in einem Druckbehälter befindlichen Belebtschlamm das in an sich bekannter Weise vorgeklärte Abwasser und Druckluft hinzugefügt, das Gemisch gerührt, plötzlich ent spannt und das Klärwasser sowie getrennt davon gegebenenfalls ein Teil des Belebtschlammes aus dom Druckbehälter abgezogen wird.
• Auf diese Weise werden neben den bekannten Vorteilen der Biooxydation des Abwassers unter Druck auch noch die Vorteile einer außerordentlichen Raum- und Zeitersparnis durch den Wegfall großer Nachklärbecken erzielt.
• Die Entfernung des Klarwassers aus dem Druckbehälter kann im Freispiegelgefälle oder auch in der Weise erfolgen, daß der Behälter zu diesem Zweck unter Druck gesetzt wird.
• Bei einer Ausführungsform wird der durch den Sauerstoffverbrauch der Biooxydation entstehende Druckabfall laufend ergänzt, so daß auch während des Mischvorganges, gegebenenfalls bis zur Beendigung der Bioreaktion, i#uit #i#gefübrt wird. Dabei kann das Ende der Bioreaktion leicht dadurch erkannt werden, daß im Behälter kein Druckabfall mehr eintritt.
• Die Wirkung des Verfahrens wird weiterhin unterstützt, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Belebtschlamm gearbeitet wird, der zufolge seines Eigenge#wichtes im Abwasser aufschwimmt0 Vorteilhaft wird die Erfindung in einer Vorrichtung ausgeführt, die sich dadurch auszeichnet, daß sie aus einem Druckbehälter besteht, der als gemeinsamer Misch-, Äbscheide- und Nachklärraum ausgebildet ist, In der Zeichnung ist ein Beispiel eines solchen Druckbehälters im Schnitt schematisch dargestellt, wobei die Belebtschlammschicht und die Klarwasserschicht nach der plötzlichen Druckentlastung veranschaulicht sind.
• Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen verfahrens befindet sich unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Druckbehälter 1 die Belebtschlammschicht 2 mit ihrer unteren Schichtfläche in einem kurzen Sicherheitsabstand über der Ablaufrose 3 der Ablaufleitung 4 für das Klärwasser aus dem vorhergehenden Arbeitszyklus.
• Von Hand, vorteilhafterweise jedoch von einer mit ihren Einzelheiten nicht zur Erfindung gehörigen Programmsteuerung, die im Verfahrens zyklus alle erforderlichen Steuerungen in ihrer Reihenfolge vornimmt, wird nun eine bestimmte Menge vorgeklärten Abwassers durch die Einlaßleitung 5 zufließen gelassen, wobei gleichzeitig oder anschließend durch Leitung 6 Preßluft bis zu einer gewünschten und geregelten Druckhöhe in den Behälter 1 gedrückt wird. Selbstverständlich können das Abwasser und die Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas auch durch eine gemeinsame Leitung zugeführt werden.
• Mit Beginn der Einspeisung von Wasser und Luft oder auch zu einem späteren Zeitpunkt, z.B. nach Beendigung der Einspei sung, wird der auf der Oberfläche der Belebtschlammschicht schwimmende Oberflächenmischer 9 oder irgendeine andere Vorrichtung zur Intensivmischung des Reaktionsgemisches in Betrieb gesetzt, wobei der Druck im Behälter wegen des Sauerstoffverbrauches durch die Bioreaktion absinken kann, soferne er nicht durch weiteres Einpressen von Luft auf seinem Niveau gehalten wird.
• Ziel der innigen Durchmischung ist dabei nicht eine Schaumbildung, zu der es selbstverständlich kommt, sondern vielmehr eine rasche Erreichung der Sättigung bzw. Ubersättigung des Abwassers mit Sauerstoff und eine weitgehende Dispergierung des Schlammes in dem sauerstoffreichen Abwasser, wodurch ein rascher Ablauf der Bioreaktion gewährleistet ist, so daß die Mischungsdauer in der Größenordnung von Minuten liegt. Eine präzise Angabe ist nicht möglich, weil diese Zeitspanne außer von Apparaturkonstanten auch von der R#hrgeschwindigkeit, dem Schlaii#rn-Abwasser-Verhältnis, dem Druck im Behälter, der SchlAmmaktivität, der Abwasserqualität u.a.m. abhängig ist. Durch diese Faktoren läßt sich die Mischungsdauer aber auch beeinflussen, wobei gewöhnlich Zeiten zwischen 2 und 10 Minuten gewählt werden.
• Eine Beruhigungsphase nach Beendigung der Nischphase kann besonders dann von Vorteil sein, wenn mit einem Belebtschlamm gearbeitet wird, der im Abwasser von selbst aufschwimmt und der deshalb bevorzugt wird. Diese Beruhigungsphase oder Stehzeit kann zwischen einigen Sekunden und mehreren Minuten betragen und dient dem Zweck, eine lockere Vereinigung der Schlammflocken zu größeren wolkigen Gebilden zu ermöglichen.
• Anschließend wird der Behälter plötzlich durch die Leitung 7 von seinem Druck entlastet, wodurch sich an sämtlichen Schlammflocken Mikrogasblasen bilden, welche die Flocken zum Aufschwimmen bringen und fast augenblicklich zu einer gut zusammenhaltenden Schicht 2 vereinen, die auf dem Xlarwasser schwimmt.
• Unter Absenken der Schlammschicht wird nun das Klarwasser durch die Ablaufleitung 4 so langsam abgelassen, daß möglichst keine, die Schlammschicht störende Turbulenz eintritt.
• Da sich der Belebtschlamm im Verlaufe der Bioreaktion vermehrt, muß ein Teil davon gelegentlich abgelassen werden, wozu eine Abflußleitung 8 am Behälter 1 vorgesehen sein kann.
• Eine besondere Ausführungsform besteht darin, daß im Behälter 1 während des gesamten Misch- und Absetzvorganges unter dem gewünschten Druck eine Luftströmung aufrecht erhalten wird. Zu diesem Zweck weist die AbluStleitung 7 eine Einrichtung zur momentanen Entspannung, zcBe eine Klappe 9, und ein Reduzierventil auf, welch letzteres auf den für der Behälter vorgesehenen Druck eingestellt ist und das Durchströmen von Luft solange gestattet, bis der Druck durch Off nen der Klappe momentan zusammenbricht.
• Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren in wenigstens zwei Druckbehältern ausgeübt, die abwechselnd mit Abwasser beaufschlagt werden.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die im Gegensatz zu vorbekannten Vorrichtungen als Einbeckenanlage bezeichnet werden kann, entfallen die Anlage- und Betriebskosten für das Rückpumpen des Schlammes und es ergibt sich durch diese technische Vereinfachung eine zusätzliche Betriebssicherheit.
• Hervorzuheben ist ferner der hohe Wirkungsgrad hinsichij lich der Sauerstoffaufnahme durch den Belebtschlamm, der für die erfindungsgemäße, intermittierend betriebene Einbeckenanlage höher liegt als für vorbekannte betriebene Anlagen, weil bei letzteren in der überaus kurzen, nur Minuten dauernden Reaktionszeit wegen der Wirbelbildungen im Reaktionsgemisch ein größerer Prozentsatz an Sciilammteilchen aus der Reaktionszone abgeführt wird, ehe er mit hochprozentig sauerstoffbeladenem Abwasser in innige Berührung kommen konnte. Bei der erfindungsgemäßen intermittierenden Arbeitsweise liegen diese Verhältnisse gunstiger, woraus sich der höhere Wirkungsgrad ergibt.
• Patentansprüche:

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei welchem das Abwasser mit dem Belebtschlainm und Luft unter Druck innig gemischt und das Rlamrasser vom Schlamm getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem in einem Druckbehälter befindlichen Belebtschlamm das in an sich bekannter Weise vorgeklärte Abwasser und Druckluft hinzugefügt, das Gemisch gerührt, plötzlich entspannt und das Elarnzasser sowie getrennt davon gegebenenfalls ein Deil des Belebtschlammes aus dem Druckbehälter abgezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch während des Mischvorganges Luft zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gelrennzeichnet, daß mit einem auf dem Abwasser schwimmenden Belebtschlamm gearbeitet wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An;-spruch 1 oder 2 mit einem Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter als gemeinsamer Misch-, Abscheide-und Nachklärraum ausgebildet ist.

   L e e r s e i t e