DE69617310T2

DE69617310T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abwasser

Info

Publication number: DE69617310T2
Application number: DE69617310T
Authority: DE
Inventors: Shunji Eto
Original assignee: Aquatech Ltd
Current assignee: Aquatech Ltd
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: DE69617310D1; KR100254089B1; KR960037585A; CA2173269C; CN1093840C; CN1146979A; EP0741111B1; EP0741111A2; CA2173269A1; EP0741111A3; US5906745A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen einer aerobischen Behandlung von Abwasser und zum gleichzeitigen Trennen und Sammeln von suspendierten Feinfeststoffmaterialien (Schmutzstoffen) aus dem Abwasser, um eine anaerobische Behandlung des Abwassers durchzuführen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Verschiedenartige Verfahren wurden bislang vorgeschlagen und praktisch als Verfahren zum Reinigen von verschiedenartigen Abwässern, wie Schmutzwasser oder Flusswasser, das durch Schmutzwasser verunreinigt ist, eingesetzt. Die herkömmlichen Abwasserreinigungsverfahren werden hauptsächlich in (1) ein physikalisches/chemisches Behandlungsverfahren und (2) ein biologisches Behandlungsverfahren eingeteilt. Als physikalisches/chemisches Behandlungsverfahren sind ein Verfahren zum Trennen und Entfernen von suspendierten Materialien usw. aus Schmutzwasser durch Niederschlagen, Filtern oder ähnliches bekannt, ein Verfahren zum chemischen Behandeln von Schmutzstoffen mit Chemikalien, um die Schmutzstoffe harmlos zu machen, und ein Verfahren zum Trennen und Entfernen von Schmutzstoffen aus dem Abwasser durch Anhäufen oder Ausfällen. Ferner sind als biologisches Behandlungsverfahren ein Verfahren zum aerobischen Behandeln von Abwasser mit einer Biomembran oder einem aktiven Schlamm bekannt, um Schmutzmittel zu Flocken zu bilden und die Schmutzmittel aus dem Abwasser zu trennen und zu entfernen, und ein Verfahren zum anaerobischen Behandeln von Abwasser, um die Schmutzstoffe auszulaugen (zu verflüssigen). Das biologische Behandlungsverfahren verwendet eine Dekomposition von Mikroorganismen in der natürlichen Umgebung, so dass seine Reaktion mäßig ist. Zusätzlich benötigt dieses Verfahren keine Chemikalien und bringt somit keine verschiedenartige Schwierigkeiten aufgrund der Chemikalien mit sich. Daher wurde das biologische Behandlungsverfahren bevorzugt eingesetzt und verschiedenartige Entwicklungen für dieses Verfahren werden ernsthaft betrieben.
Im Hinblick auf das Verfahren, das den aktiven Schlamm benutzt, werden verschiedenartige Systeme, die konzentrisch auf zwei Prozessen basieren, einem Lüftungsvorgang und einem Sedimentationsvorgang, vorgeschlagen und praktisch verwendet. In bezug auf das Verfahren des Bildens eines biologischen Films auf einem Träger sind verschiedenartige Träger vorgeschlagen worden. Beispielsweise schlägt die japanische offengelegte Patentanmeldung JP-A-63-310696 einen hohlen kugelförmigen Träger vor, der einen aeroben und einen anaeroben Zustand gleichzeitig bildet. Ferner wird auch eine aerobische/anaerobische Behandlung vorgeschlagen, die einen aerobischen und anaerobischen Zustand durch einen Hohlzylinder bildet, der eine Honigwabenkonstruktion mit großer Fläche hat.
Bei allen herkömmlichen biologischen Behandlungsverfahren, wie sie oben beschrieben wurden, wird jedoch im allgemeinen eine lange Prozesszeit von mindestens 5 bis 11 Stunden für alle Schritte einer Reinigungsbehandlung benötigt.
Beispielsweise wird bei dem Verfahren, das den aktiven Schlamm verwendet und dem aerobischen Behandlungsverfahren, das die auf der Oberfläche des Trägers gebildete Biomembran verwendet, ein Sedimentierungsbehälter in einem vorderen Schritt vorgesehen, um eine vorbestimmte Sedimentierungsbehandlung an dem Abwasser durchzuführen, und anschließend wird das Abwasser endgültig behandelt, während es in einem aerobischen Reinigungsgebiet während einer Verweilzeit von einigen Stunden oder mehr gehalten wird, wodurch ein vorbestimmter Umweltqualitätsstandardswert erreicht wird. Bei dem Verfahren mit aktivem Schlamm besteht eine Möglichkeit des Durchführens der Aerationsbehandlung in etwa 2 Stunden, dies hat jedoch den Nachteil, dass die BOD Entfernungsrate (Biochemical Oxygen Demand) verringert sein kann. Ferner ist bei dem aerobischen/anaerobischen Reinigungsbehandlungsverfahren, das den hohlen Träger verwendet, der Durchmesser von Löchern, durch die die Innenseite und die Außenseite des hohlen Trägers miteinander in Verbindung stehen, auf 0,05 bis 1 mm festgelegt und somit wird das Einströmen und Ausströmen des Abwassers in den Innenraum und aus dem Innenraum des hohlen Trägers nicht gleichmäßig durchgeführt, so dass es mehr Zeit braucht als die anaerobische Behandlung im inneren Raum des hohlen Trägers, und somit nicht effizient ist.
Vor kurzem wurde ein sogenanntes Inter-Conglomerat- Kontaktoxidationsverfahren vorgeschlagen, das verschmutztes Flusswasser durch Verwenden von Flussbetten reinigt, und wurde praktisch als eines der biologischen Behandlungen für Abwasser verwendet. Bei dem Inter-Conglomerat- Kontaktoxidationsverfahren wird eine Conglomeratschicht gebildet, indem effektiv Conglomerate wie Kies im Fluss oder ähnliches verwendet werden, und Flusswasser durch die Conglomeratschicht zu einer biologischen Behandlung strömen soll (geführt wird), wodurch BOD und SS (Suspended Solid) im großen Maß verringert werden kann. Daher findet dieses Verfahren als Reinigungsverfahren für Abwasser, wie verunreinigtem Flusswasser oder ähnlichem, große Beachtung.
Ein Stand der Technik, der von Interesse ist, ist die JP-A-55 011 050, die gleichmäßig strömenden Sanitärabfall betrifft, wobei dieser mit Blasen versetzt wird und zwischen eintauchenden Filtermaterialien gerührt wird, die biologische Membranen darauf abgelagert haben und die in einem langen Kanal von dem Reinigungstank untergebracht sind. Der Tank hat über seiner Basis eine perforierte Platte und unter der Platte sind Luftdiffusionsleitungen, die bewirken, dass Blasen durch die perforierte Platte nach oben steigen, so dass sie zwischen den gepackten eintauchenden Filtermaterialien schräg hindurch nach oben steigen. Der Tank hat eine Einströmöffnung an einem Ende und eine Ablassöffnung an seinem anderen Ende. Sanitärabfall wird gleichmäßig zur Ablassöffnung gefördert, wobei er irregulär nach oben und unten strömt. Es ist beschrieben, dass biologische Ansammlungen von Wasserkesselstein Ablagerungen auf den Filtermaterialien bilden und in engen Bereichen davon anaerobische Mikroben und halbanaerobische Mikroben ebenfalls koexistieren. Aufgrund der langen Kanalkonstruktion des Tanks unterscheiden sich die biotischen und mikroben Dichten um den Einlass und Auslass, wodurch somit extrem komplizierte Lebensräume gebildet werden. Es wird festgestellt, dass dieses ermöglicht, dass die Vorrichtung ausreichend mit Fluktuationen der Wasservolumenlast der Wasserqualität, dem pH-Wert, der Wassertemperatur und so weiter zurechtkommt.
Ein weiterer Stand der Technik, der von Interesse ist, ist die EP-A-0 627 251 (JP-A-6343990). Sie beschreibt ein Strömungstrennungsverfahren mit Feststoffmaterial zum Trennen von feinem Feststoffmaterial aus Fluiden und umfasst den Schritt des Anbringens einer Vielzahl von strömungstrennenden Elementen, von denen jedes Öffnungsbereiche von etwa 1 bis 5 cm äquivalentem Durchmesser in der Fluidströmung hat; und das Sammeln und Halten der feinen Feststoffmaterialien, die in dem Fluid vorhanden sind, durch die Öffnungsbereiche in einem vorbestimmten Gebiet, wodurch die feinen Feststoffmaterialien aus dem Fluid getrennt werden. Die festen Strömungstrennungselemente können ein massives Element umfassen, das Öffnungsbereiche auf seiner Oberfläche hat, und ein Öffnungsbereich hat eine Vielzahl von Strömungsdurchgängen, die sich kontinuierlich zu anderen Öffnungsbereichen fortsetzen, wobei das feine Feststoffmaterial, das in dem Fluid schwimmt, durch den einen Öffnungsbereich gefangen und gesammelt wird und in den Strömungsdurchlässen aufgehalten wird.
Der Erfinder dieser Erfindung hat sorgfältig ein Behandlungsverfahren untersucht, bei dem die Reinigungstechnik, die das Inter-Conglomerat- Kontaktoxidationsverfahren verwendet, praktisch für eine allgemeine Wasserbehandlungsvorrichtung verwendet werden kann (nicht auf Anlagen in großem Maßstab, die ein riesiges Flussbett verwenden) und mit denen Abwasser effektiv gereinigt werden kann. Als Ergebnis der sorgfältigen Studien entwickelte der Erfinder ein Trennelement, das ein Reinigungsbehandlungssystem bildet, das sich vollständig von der herkömmlichen Behandlung für Abwasser unterscheidet, und schlug das Trennelement und eine Abwasserbehandlung, die das Trennelement verwendet, bereits in der japanischen offengelegten Patentanmeldung JP-A-3221110 vor. Ferner schlug der Erfinder in der japanischen offengelegten Patentanmeldung JP-A-6343990 (EP-A-0 627 251) ein geeignetes Strömungstrennungsverfahren und ein Strömungstrennungselement im Hinblick auf ein derartiges Strömungstrennungsphänomen vor, dass suspendierte feine Feststoffmaterialien aus Abwasser als strömendes Fluid getrennt und entfernt werden, wobei effektiv die Fluidenergie auf der Basis des Verhaltens der suspendierten feinen Feststoffmaterialien verwendet wird.
Bei dem oben beschriebenen Strömungstrennungselement und dem Strömungstrennungsverfahren wird das Abwasser der aeroben Behandlung auf der Oberfläche unterworfen. Die suspendierten Feststoffe (SS) können effektiv durch das Strömungstrennungselement in einer verhältnismäßig kurzen Zeit zum Trennen und Entfernen der SS aus dem Abwasser gefangen werden und gefangene organische SS können anaerobisch in Leerräumen des Strömungstrennungselements behandelt werden, so dass die organischen SS flüssig und lösbar werden. Daher kann dieses Verfahren einfach die Reinigungsbehandlung für Abwasser in einem Schritt in einer kurzen Zeit durchführen und wird somit als ein äußerst herausragendes Behandlungsverfahren für Abwasser angesehen.
Dieses Verfahren wurde hauptsächlich entwickelt, um SS zu entfernen, und es hat sich für dieses Verfahren auch herausgestellt, dass die aerobische Behandlung auf der Oberfläche des Strömungstrennungselements verstärkt wird und somit die BOD Entfernungsrate effektiv verstärkt wird, da die Oberfläche des Strömungstrennungselements mehr als bei dem Inter-Comglomerat-Kontaktoxidationsverfahren erhöht wird. Es würde jedoch aus dem Gesichtspunkt, dass es für jegliches Abwasser anwendbar sein soll und jegliche Anforderungen erfüllen soll, nicht effektiv arbeiten. Insbesondere wenn es verlangt wird, eine Reinigungsbehandlung an Abwasser durchzuführen, das eine große Menge von BOD enthält, bei einer gewünschten BOD Entfernungsrate in einer kurzen Zeit, erfüllt dieses Verfahren nicht im ausreichenden Maß diese Anforderung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aus diesem Grund hat der Erfinder die Reinigungsbehandlungen für Abwasser der oben beschriebenen, vorgeschlagenen Verfahren durchgesehen und die verschiedenen herkömmlichen Verfahren, und hat Studien unternommen, um ein Reinigungsverfahren zu erreichen, das eine Reinigungsbehandlung in einer kurzen Zeit durchführen kann und BOD und SS bei einer hohen Entfernungsrate in jedem Abwasser verringern kann. Als Folge davon hat der Erfinder erkannt, dass BOD und SS effektiv aus jedem verunreinigten Wasser innerhalb einer kurzen Verweilzeit entfernt werden können, indem ein spezielles Reinigungselement verwendet wird, und indem eine Gasdiffusion in einem vorbestimmten Intervall in einem Reinigungsgebiet durchgeführt wird, und erreichte die vorliegende Erfindung auf der Basis der beschriebenen Erkenntnis.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser die Schritte: Füllen eines Reinigungsgebiets zum Reinigen darin einströmenden Abwassers mit massiven Reinigungselementen, von denen jedes mehrere Öffnungsbereiche umfasst, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von 1 bis 5 cm haben, der durch die Länge der längsten der Linien bestimmt wird, die zwei beliebige Punkte auf dem Randbereich eines Öffnungsbereichs auf dessen Oberfläche verbinden, und mehrere Verbindungskanäle, die miteinander direkt oder indirekt über andere Kanäle innerhalb der massiven Reinigungselemente in Verbindung stehen, wobei jeder der Öffnungsbereiche mit den Verbindungskanälen in Verbindung steht; Führen von Abwasser durch das Reinigungsgebiet, um das Abwasser in Kontakt mit den massiven Reinigungselementen zu bringen, wobei Sauerstoff enthaltendes Gas nach oben als feine Blasen von Gasdiffusionsleitungen am Bodenbereich des Reinigungsgebiets eingespritzt wird und es in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zur Strömung des Abwassers weitergeführt wird, so dass der Strom des strömenden Abwassers in Kontakt mit den feinen Sauerstoff enthaltenden Blasen von Gas in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zueinander gebracht wird, wobei eine Reinigungsbehandlung durchgeführt wird; und wobei ein vorbestimmtes Intervall zwischen den Leitungen vorhanden ist, das auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 cm festgesetzt ist und das in diesem Bereich in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad des zu behandelnden Abwassers variabel ist, und wobei das Reinigungsgebiet wechselweise in eine Sauerstoffgasdiffusionsfläche und eine Nichtdiffusionsfläche geteilt wird, wodurch viele aerobische Behandlungsflächen und anaerobische Behandlungsflächen gleichzeitig in dem Reinigungsbehandlungsgebiet vorgesehen werden.
Bei dem Verfahren zur Reinigung von Abwasser, wie es oben definiert wurde, wird das Reinigungsgebiet vorzugsweise zwischen einem Einströmbereich für Abwasser und einem Ausströmbereich (Ablassbereich) für Abwasser gebildet und ist vorzugsweise das Gebiet, in das das Abwasser von dem Einströmbereich strömt und/oder von dem Ausströmbereich (Ablassbereich) ausströmt, wobei es gleichgerichtet wird. Eine Verweilzeit des Abwassers in dem Reinigungsgebiet ist vorzugsweise auf 10 bis 120 Minuten festgelegt. Ferner ist das vorbestimmte Intervall, in dem das Sauerstoff enthaltende Gas als feine Gasblasen aufsteigt, vorzugsweise 5 bis 100 cm und kann innerhalb dieses Bereichs in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad des zu behandelnden Abwassers variiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das gereinigte Wasser, das durch das oben beschriebene Verfahren zur Reinigung von Abwasser behandelt worden ist, weiter durch ein Nichtdiffusionsreinigungsgebiet geführt werden, in das massive Reinigungselemente, wie sie oben definiert wurden, gefüllt sind, wodurch eine Reinigungsbehandlung durchgeführt wird. In diesem Fall befindet sich das Nichtdiffusionsreinigungsgebiet vorzugsweise in einer dem Ausströmbereich des vorherigen Reinigungsgebiets nachfolgenden Stufe.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von Abwassern vorgesehen mit einer Umfangswand, so dass sie ein vorbestimmtes Volumen hat, umfassend: einen Einströmbereich für Abwasser, einen Ausström-(Ablass-)Bereich für behandeltes Wasser, ein Gleichrichtelement, das jeweils am Einströmbereich und Ausströmbereich angebracht ist, ein Reinigungsgebiet, das zwischen dem Einströmbereich und dem Ausströmbereich angeordnet ist, Gasdiffusionsleitungen, die in einem vorbestimmten Intervall auf dem Bodenbereich des Reinigungsgebiets in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu einer Richtung angebracht sind, die sich von dem Einströmbereich zu dem Ausströmbereich erstreckt, und massive Reinigungselemente, die in das Reinigungsgebiet gefüllt sind und von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungsbereichen umfasst, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von 1 bis 5 cm haben, der durch die Länge der längsten der Linien bestimmt wird, die zwei beliebige Punkte auf dem Rand eines Öffnungsbereichs an dessen Oberfläche verbinden, und mehrere Verbindungskanäle, die miteinander direkt oder indirekt über andere Kanäle im Inneren der massiven Reinigungselemente in Verbindung stehen, wobei jeder der Öffnungsbereiche mit den Verbindungskanälen in Verbindung steht; und wobei das vorbestimmte Intervall auf 5 bis 100 cm festgelegt ist, so dass das Reinigungsgebiet wechselweise in ein Sauerstoffdiffusionsgebiet und ein Gasnichtdiffusionsgebiet geteilt ist, wodurch viele aerobische Behandlungsflächen und anaerobische Behandlungsflächen gleichzeitig in dem gleichen Reinigungsbehandlungsgebiet vorgesehen werden.
Bei der Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser, die oben beschrieben worden ist, sind Aggregate mit kleinem Durchmesser vorzugsweise miteinander verbunden, um jedes massive Reinigungselement zu bilden, das eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt hat und das einen äquivalenten Durchmesser von etwa 7 bis 15 cm hat, und das vorbestimmte Intervall ist vorzugsweise auf 5 bis 100 cm festgelegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser mit der oben beschriebenen Reinigungsvorrichtung die Schritte: Zuführen des Abwassers aus dem Einströmbereich und Führen des Abwassers durch das Reinigungsgebiet und Diffundieren von Sauerstoff enthaltendem Gas von den Gasdiffusionsleitungen in einem vorderen Zustandsbereich der Einströmseite des Reinigungsgebiets, wobei nicht Sauerstoff enthaltendes Gas aus den Gasdiffusionsleitungen in einem rückwärtigen Zustandsbereich der Einströmseite diffundiert wird, um somit die Reinigungsbehandlung durchzuführen. In diesem Fall ist das Reinigungsgebiet vorzugsweise in zwei Teile in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 5 : 1 durch den vorderen und nachfolgenden Zustandsbereich geteilt.
Ferner umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser eine erste und zweite Reinigungsvorrichtung, die die gleiche Konstruktion haben wie die Reinigungsvorrichtung für Abwasser, die in Anspruch 6 definiert ist, wobei der Ausströmbereich der ersten Reinigungsvorrichtung mit dem Einströmbereich der zweiten Reinigungsvorrichtung in Verbindung steht.
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser für die Vorrichtung zum Behandeln von Abwasser, die die erwähnte erste und zweite Reinigungsvorrichtung umfasst, die Schritte: Zuführen des Abwassers aus dem Einströmbereich in das Reinigungsgebiet, um das Abwasser durch das Reinigungsgebiet zu führen, wobei das Sauerstoff enthaltende Gas aus den Gasdiffusionsleitungen der ersten Reinigungsvorrichtung diffundiert wird, um eine Reinigungsbehandlung an dem Abwasser durchzuführen, und Zuführen des gereinigten Wassers aus dem Ausströmbereich der ersten Reinigungsvorrichtung zur zweiten Reinigungsvorrichtung, um eine weitere Reinigungsbehandlung an dem gereinigten Wasser durchzuführen, das von der ersten Reinigungsvorrichtung in die zweite Reinigungsvorrichtung zugeführt wird, wobei nicht Sauerstoff enthaltendes Gas aus den Gasdiffusionsleitungen der zweiten Reinigungsvorrichtung diffundiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der äquivalente Durchmesser eines Öffnungsbereichs als die Länge der längsten Linie der Linien definiert, die zwei beliebige Punkte auf dem Umfang der Pore verbinden, und der äquivalente Durchmesser des massiven Reinigungselements wird als der Durchmesser eines kugelförmigen Körpers definiert, der das gleiche Volumen wie der Körper des massiven Reinigungselements hat.
Gemäß dem Verfahren zur Reinigung von Abwasser der vorliegenden Erfindung werden die vorbestimmten massiven Reinigungselemente in das Reinigungsgebiet gefüllt, in dem die Reinigungsbehandlung durchgeführt wird, wobei Abwasser zum Strömen gebracht wird, und während der Strömung des Abwassers wirkt jedes massive Reinigungselement als (1) Formkörper für eine Biomembran für die aerobische Behandlung auf der Oberfläche, (2) ein Widerstand, um eine Differenz in der Strömungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeitsgradient) hervorzurufen, um SS in Richtung auf die Öffnungsbereiche auf der Oberfläche zu bewegen und um SS aus dem Abwasser durch Strömung zu trennen und an den Öffnungsbereichen zu sammeln, und (3) als ein anaerobisches Behandlungsgebiet, in dem an den Öffnungsbereichen gesammeltes SS aufgehalten wird oder darin eingeschlossen wird, um anaerob behandelt zu werden. Daher wirkt das massive Reinigungselement effektiv auf organische und anorganische feine Feststoffmaterialien, die in dem Abwasser suspendiert sind, gelöste Schmutzstoffe in dem Abwasser usw., so dass das Abwasser gereinigt wird. Innerhalb der vorliegenden Erfindung kann das massive Reinigungselement somit mit einer Biomembran auf seiner Oberfläche gebildet werden und feine Blasen Sauerstoff enthaltenden Gases, wie Luft oder ähnlichem (untenstehend als "Sauerstoffgas" bezeichnet), werden vom Bodenbereich in einem vorbestimmten Intervall in das Abwasser diffundiert, wobei Sauerstoffgas in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zur Strömung des Abwassers aufsteigt. Daher werden das Abwasser, das in dem Reinigungsgebiet strömt, und das Sauerstoffgas ausreichend miteinander in Kontakt gebracht und miteinander vermischt und gleichzeitig wird ein turbulentes Strömungsgebiet in dem Strom des Abwassers geformt. Entsprechend wird eine Ausbildung von Grenzschichten, wie laminaren Schichten, um die massiven Reinigungselemente unterdrückt, die in ein Gasdiffusionsgebiet gefüllt sind, in dem Sauerstoffgas vom Bodenbereich in dem Reinigungsgebiet diffundiert wird, und somit wird das Sauerstoffgas ausreichend nacheinander ohne Unterbrechung zugeführt. Daher schreitet das aerobische Verfahren rasch und effizient voran und die lösbaren Schmutzstoffe BOD, die in dem Abwasser gelöst sind, können einfach aerobisch behandelt und aus dem Abwasser entfernt werden.
Das massive Reinigungselement dient als ein Widerstand im Strömungsgebiet des Abwassers bei Betrachtung auf einer Mikroskala. Daher verringert es die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers in seiner Umgebung, so dass eine Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz (Geschwindigkeitsgradient) in dem Abwasserstrom um die Reinigungselemente hervorgerufen wird, und gleichzeitig ruft es ein laminares Strömungsgebiet (viskose Strömungsgebiet) hervor. Wie es oben beschrieben wurde, wird mit Wahrscheinlichkeit ein turbulentes Strömungsgebiet im Gasdiffusionsgebiet gebildet, in dem das Sauerstoffgas diffundiert wird, wohingegen ein laminares Strömungsgebiet mit Wahrscheinlichkeit in einem Sauerstoffgas-Nichtdiffusionsgebiet gebildet wird, in dem kein Sauerstoffgas diffundiert wird. Daher werden in dem Sauerstoffgas-Nichtdiffusionsgebiet des Reinigungsgebiets die in dem Abwasser suspendierten feinen Feststoffmaterialien (SS) mit Rotationsenergie aufgrund der Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz (Geschwindigkeitsgradient) versehen und bewegen sich in das laminare Strömungsgebiet um die massiven Reinigungselemente, in denen die Strömungsgeschwindigkeit gering ist. Ferner wird in dem Sauerstoffgasdiffusionsgebiet SS teilweise durch die Biomembran auf der Oberfläche jedes massiven Reinigungselement adsorbiert und dann aerobisch behandelt. Der größte Teil des SS wird jedoch in Richtung auf das Sauerstoffgas-Nichtdiffusionsgebiet in der Nähe des Sauerstoffgas-Diffusionsgebiets herausgeschleudert, was durch die zufällige Strömung des Abwassers im turbulenten Strömungsgebiet bewirkt wird, und erreicht schließlich das laminare Strömungsgebiet um das massive Reinigungselement in dem Gasnichtdiffusionsgebiet durch einen Strömungstrennungsvorgang.
Das SS, das das laminare Strömungsgebiet um das massive Reinigungselement erreicht, wird an Öffnungsbereichen auf dessen Oberfläche eingefangen und schließlich in den Verbindungskanälen (Durchlässen) gesammelt, die mit den Öffnungsbereichen in Verbindung stehen. Es ist eine geringe Strömung in den Verbindungskanälen der massiven Reinigungselemente vorhanden und somit können diese Kanäle als Verweilgebiete betrachtet werden. Daher wird das SS in den Verweilgebieten aufgehalten, wobei es anaerobisch behandelt wird, und schließlich flüssig und lösbar gemacht. Danach strömt das flüssige und lösbare SS nach unten durch die Verbindungskanäle aufgrund seines Totgewichts und erreicht andere Öffnungen, die an der Unterseite des massiven Reinigungselements vorhanden sind und mit den Kanälen in Verbindung stehen. Daher strömt das SS aus den Öffnungsbereichen in das strömende Abwasser und wird darin gelöst und schließlich anaerobisch auf der Oberfläche in dem Gasdiffusionsgebiet behandelt, so dass es gereinigt und aus dem Abwasser entfernt wird.
Ferner sind gemäß der Reinigungsbehandlung für Abwasser nach der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Behandlungsgebiete, die jeweils geeignet für das gelöste BOD und das suspendierte 55 in dem Abwasser sind, in dem gleichen Reinigungsgebiet vorgesehen, um die jeweiligen Materialien zu reinigen, so dass der Reinigungsvorgang effizient durchgeführt werden kann. Dies heißt, dass für das lösbare BOD die aerobische Behandlung rasch auf der Oberfläche des massiven Reinigungselements durchgeführt wird, wobei das Sauerstoffgas zugeführt wird. Für SS wird das Sammeln des SS an den Öffnungsbereichen der massiven Reinigungselemente vorangetrieben und nach dem Sammeln kann das SS in der Innenseite der Verbindungskanäle der massiven Reinigungselemente aufgehalten werde, so dass die anaerobische Behandlung durchgeführt wird. Die anaerobische Behandlung des SS kann unabhängig von der Verweilzeit für die Reinigungsbehandlung des in dem Reinigungsgebiet strömenden Abwassers durchgeführt werden, so dass die Verweilzeit des Abwassers in dem Reinigungsgebiet merklich verkürzt werden kann. Entsprechend kann die Behandlungsvorrichtung kleiner gestaltet werden, da die Verweilzeit kurz ist, und das Abwasser kann effizienter als bei der herkömmlichen Vorrichtung gereinigt werden.
Beispielsweise erfordert in bezug auf die Verweilzeit bei der herkömmlichen Reinigungsbehandlung das Inter-Comglomerat- Kontaktoxidationsverfahren einen langen Abstand von etwa 20 Meter als eine Strömungslänge des Reinigungsgebiets und braucht etwa 60 bis 80 Minuten Verweilzeit. Das aktive Schlammverfahren braucht eine lange Zeit von etwa 3 bis 10 Stunden im Durchschnitt als Verweilzeit. Andererseits benötigt das Verfahren zur Reinigung von Abwasser der vorliegenden Erfindung eine Verweilzeit von etwa 10 bis 120 Minuten bei einer Strömungslänge von etwa 5 bis 10 Meter, um eine ausreichende Reinigungsbehandlung durchzuführen, die verschiedene vorbestimmte Ausströmstandards erfüllt. Bei der herkömmlichen Behandlung für Abwasser werden SS und lösbares BOD auf dem gleichen Niveau behandelt. Andererseits kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Verweilzeit der Reinigungsbehandlung für Abwasser durch die folgenden Merkmale der vorliegenden Erfindung verkürzt werden. Dies bedeutet, dass das Reinigungsgebiet, das als aerobisches Behandlungsgebiet für BOD dient, auch einen Raum vorsieht, der als eine anaerobische Behandlungsfläche wirkt, und das Gasdiffusionsgebiet und Gasnichtdiffusionsgebiet ist in dem Reinigungsgebiet vorgesehen, wodurch die aerobische Behandlung rasch und effizient in den aerobischen Behandlungsgebiet durchgeführt wird und gleichzeitig SS leicht in dem anaerobischen Behandlungsgebiet gesammelt wird und die ausreichende Verweilzeit für die anaerobische Behandlung sichergestellt werden kann.
Gemäß der vorhergehenden Beschreibung wird entsprechend dem Reinigungsverfahren für Abwasser der vorliegenden Erfindung das Abwasser durch den oben beschriebenen Wirkmechanismus gereinigt. Es wird keine Beschränkung hinsichtlich des zu behandelnden Abwassers vorgegeben und es kann jede Substanz mit verschiedenartigen Wasserschmutzstoffen, wie BOD, SS, Ammoniumkomponenten, Substanzen mit üblem Geruch usw. mit jeder Konzentration behandelt werden. Beispielsweise kann das Reinigungsverfahren für Abwasser der vorliegenden Erfindung eine Reinigungsbehandlung auf Abwasser, wie einem allgemeinen Abwasser durchführen, das Wasserschmutzstoffe wie BOD von 20 bis 30 mg/Liter umfasst, SS von 20 mg/Liter oder mehr, Ammoniumkomponenten von 1 mg/Liter oder mehr, mufflige Substanzen, usw., Stadtabwasser mit BOD von 30 mg/Liter oder mehr (gewöhnlich etwa 50 bis 150 mg/Liter), merklich verschmutztes Meerabwasser, das BOD von 200 bis 1000 mg/Liter umfasst, usw., auf eine effizientere Weise und in einer kürzeren Zeit als bei der herkömmlichen Reinigungsbehandlung. Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung geeignet auf jedes Verfahren zur Reinigung von Abwasser angewendet werden kann. Der Ausdruck "SS" der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf gelöste feine Feststoffmaterialien (suspended fine solid materials) und ist als die Rückstände definiert, die auf einem Filterpapier verbleiben, durch das Partikel mit 1 um Durchmesser gelangen, wenn sie durch das Filterpapier gemäß JIS (Japanese Industriel Standards) gefiltert werden. Die vorliegende Erfindung kann effektiv Abwasser reinigen, das organische Materialien von etwa 60 Gew-% oder mehr in 55 enthält.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform eines Reinigungsbehälters der vorliegenden Erfindung für Abwasser zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein massives Reinigungselement der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform des Reinigungsbehälters der vorliegenden Erfindung für Abwasser zeigt; und
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform des Reinigungsbehälters der vorliegenden Erfindung für Abwasser zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Reinigungsvorrichtung zeigt, die mit massiven Reinigungselementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefüllt ist, und Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das jedes der massiven Reinigungselemente zeigt, die in die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung gefüllt sind.
In Fig. 1 hat eine Reinigungsvorrichtung 10 für Abwasser einen Behandlungsbehälter, der quaderförmig ist und keinen Deckel hat. Ein Wassereinlassdurchlass 11 und ein Wasserauslassdurchlass 12 (Ablass) sind auf dem Randbereich des Behandlungsbehälters so vorgesehen, so dass sie einander gegenüber sind, und ein räumliches Reinigungsgebiet S ist im Zwischenbereich des Behälters vorgesehen. Die Größe des Reinigungsgebiets S ist nicht auf eine bestimmte Größe beschränkt und kann geeignet in Abhängigkeit von Behandlungsbedingungen, wie der Menge von einzuführendem Abwasser usw., und Umweltbedingungen, wie der Fläche, auf die die Reinigungsvorrichtung montiert ist, usw., festgelegt werden. Wenn beispielsweise die Vorrichtung kompakt ist, ist das Reinigungsgebiet S so gestaltet, dass es etwa 1 bis 2 m breit ist, 1 bis 10 m lang und etwa 1 bis 2 m tief. Wenn es sich um eine große Reinigungsanlage für verschmutztes Flusswasser handelt, ist das Reinigungsgebiet S so gestaltet, dass es etwa 3 bis 10 m in der Strömungslänge und etwa 2 bis 5 m in der Tiefe ist. In diesem Fall wird die Breite des Reinigungsgebiets S auf einen Wert in Abhängigkeit von der zu behandelnden Menge von Abwasser festgelegt. Nach Bedarf können mehrere kompakte Vorrichtungen miteinander in Reihe oder parallel zueinander verbunden werden.
Ferner kann der Behandlungsbehälter für Abwasser jede Gestalt und Größe haben und gewöhnlich wird eine quaderförmige Gestalt gewählt, da ein Behandlungsbehälter mit solch einer Gestalt einfach hergestellt werden kann. In Fig. 10 ist der Behandlungsbehälter so dargestellt, dass er keinen Deckel hat, es kann jedoch ein Deckel am oberen Bereich angebracht werden. Im Fall von großen Reinigungsanlagen können mehrere Behandlungsbehälter angeordnet sein, die miteinander wie oben beschrieben verbunden sind. Nachdem die massiven Reinigungselemente in den räumlichen Bereich, der das Reinigungsgebiet bildet, eingefüllt sind, kann sein oberer Bereich schließlich mit Erde gefüllt werden und dann so aufgefüllt werden, dass verschiedenartige Anlagen darauf aufgebaut werden können.
Der Wassereinströmdurchlass 11 dient dazu, das zu behandelnde Abwasser zur Reinigungsvorrichtung zu führen, und der Ablasswasserdurchlass 12 dient dazu, gereinigtes Abwasser nach einer Reinigungsbehandlung zu sammeln und das gereinigte Wasser an einen Fluss oder ähnliches abzugeben. Im unteren Bereich, im Bodenbereich des Reinigungsgebiets S. der zwischen dem Wassereinströmdurchlass 11 und dem Wasserausströmdurchlass 12 angeordnet ist, sind mehrere Gasdiffusionsleitungen 13 in vorbestimmten Intervallen in der Breitenrichtung des Behandlungsbehälters im wesentlichen über die gesamte Breite des Behandlungsbehälters vorgesehen, so dass sie im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des von dem Wassereinströmdurchlass 11 zum Wasserausströmdurchlass 12 strömenden Abwassers sind. Durch diese Anordnung ist im wesentlichen das gesamte Reinigungsgebiet 5 wechselweise in ein Sauerstoffgasdiffusionsgebiet A (ein schraffierter Bereich in Fig. 1) und ein Gasnichtdiffusionsgebiet AN geteilt. Im Gasdiffusionsgebiet steigen feine Sauerstoffgasblasen zur Belüftung von den Gasdiffusionsleitungen 13 über die Strömung des Abwassers auf (werden nach oben ausgeblasen), wodurch das Abwasser in ausreichenden Kontakt mit dem Sauerstoffgas gebracht wird. Andererseits werden in dem Gasnichtdiffusionsgebiet AN keine feinen Sauerstoffgasblasen ausgeblasen. Die Darstellung in Fig. 1 ist so, als ob eine Grenzlinie zwischen dem Gasdiffusionsgebiet A und dem Gasnichtdiffusionsgebiet AN vorhanden wäre. Diese Darstellung wird jedoch eingesetzt, um die Beschreibung zu vereinfachen, und es ist keine klare Grenze zwischen diesen Gebieten vorhanden. Das heißt, diese Darstellung bedeutet lediglich, dass Gasdiffusionszonen und Gasnichtdiffusionszonen gebildet sind. Aus Gründen der Einfachheit ist das Aufteilen der Gasdiffusionsfläche A und der Gasnichtdiffusionsfläche AN im mittleren Bereich des Reinigungsgebiets S in Fig. 1 nicht dargestellt.
Die technische Idee, dass die Reinigungsbehandlung in dem Reinigungsgebiet S durchgeführt wird, wobei das Reinigungsgebiet in das Gasdiffusionsgebiet A und das Gasnichtdiffusionsgebiet AN geteilt ist, wie es oben beschrieben wurde, wurde durch den Erfinder auf der Basis seiner Kenntnis erreicht, dass die Zufuhr des Sauerstoffgases an die gesamte Fläche des Reinigungsgebiets die Reinigungseffizienz des Abwassers nicht verstärkt und im Gegenteil die Reinigungseffizienz verringert. Das heißt, es gilt allgemein, dass eine ausreichende Sauerstoffzufuhr notwendig ist, um die aerobische Behandlung rasch und effizient durchzuführen. Ferner wird erwartet, dass kein Abwasser durch das Innere der massiven Reinigungselemente strömt und somit durch die massiven Reinigungselemente gefangenes SS ausreichend anaerobisch behandelt werden kann. Entsprechend ist es ein allgemeiner Weg, das Sauerstoffgas an die gesamte Fläche des Reinigungsgebiets 5 zuzuführen, um die BOD Entfernungsrate mit den massiven Reinigungselementen der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist der erste Ingenieur, der herausgefunden hat, dass sowohl die BOD Entfernungsrate als auch die SS Entfernungsrate um ein Vielfaches durch Anbringen der Gasdiffusionsleitung 13 in vorbestimmten Intervallen verbessert werden kann.
In den Fällen, in denen das Reinigungsgebiet S in die Gasdiffusionsflächen A und die Gasnichtdiffusionsflächen AN geteilt ist, um die Reinigungseffizient zu verstärken, ist das Intervall zwischen den Gasdiffusionsleitungen 13, die am Bodenbereich des Behandlungsbehälters angebracht sind, vorzugsweise auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 cm gesetzt. Das Anbringintervall der Gasdiffusionsleitungen 13 wird in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad des zu behandelnden Abwassers variiert, und kann passend innerhalb des oben dargestellten Bereichs in Abhängigkeit von der BOD Konzentration und der SS Konzentration in dem Abwasser festgelegt werden.
Wenn das Schmutzwasser etwa 200 mg/Liter oder weniger BOD enthält, könnte die Entfernungsrate von BOD und SS gewöhnlich mit hoher Effizienz von 85% oder mehr durch Anbringen der Gasdiffusionsleitungen in etwa 50 cm Intervallen gereinigt werden. Wenn das Befestigungsintervall der Gasdiffusionsleitungen 13 weniger als 5 cm ist, würde die SS Entfernungsrate verringert werden, was somit nicht bevorzugt wird. Andererseits, wenn das Befestigungsintervall größer als 100 cm ist, ist die BOD Entfernungsrate nicht ausreichend und die Verweilzeit muss auf 2 bis 3 Stunden oder mehr festgelegt werden, um die Entfernungsrate zu verbessern. Dementsprechend ist auch dieser Fall nicht günstig. Die Gasdiffusionsleitungen 13 können im voraus in einem Intervall von etwa 5 cm auf dem Bodenbereich des Behandlungsbehälters angebracht werden und die Anzahl und die Position der Gasdiffusionsleitungen 13 zum Zuführen des Sauerstoffgases können passend in Abhängigkeit von der BOD Konzentration und der SS Konzentration in dem zu behandelnden Abwasser gewählt werden, um die aerobische Behandlung in dem Reinigungsgebiet 8 durchzuführen. In diesem Fall kann die Sauerstoffgaszufuhr zu jeder Gasdiffusionsleitung 13 durch eine bekannte Steuerungseinrichtung durchgeführt werden, beispielsweise durch Anbringen eines Offen/Geschlossen-Ventils in den Leitungen oder ähnlichem. Ferner ist hinsichtlich der Gestalt, dem Material usw. der Gasdiffusionsleitungen 13 keine Beschränkung vorgegeben und verschiedene gut bekannte Gasdiffusionsleitungen können verwendet werden. Ferner kann als Gasdiffusionsleitung eine Leitung verwendet werden, die einen Durchmesser von etwa 5 cm hat und aus Polyvinylchlorid geformt ist und bei der perforierte Löcher in einem Intervall von etwa 0,5 bis 3 cm über der gesamten Umfangsoberfläche oder der oberen Hälfte der Umfangsoberfläche von ihr gebildet sind.
Bei der Reinigungsvorrichtung für Abwasser 10 der vorliegenden Erfindung sind eine Einströmwassergleichrichtwand 14 und eine Ausströmwassergleichrichtwand 15 auf den Seitenoberflächen des Reinigungsgebiets des Wassereinlassdurchlasses 11 und des Wasserausströmdurchlasses 12 angebracht, die um das Reinigungsgebiet S vorgesehen sind. Die Gleichrichtwände 14 und 15 können durch ein Metallgitter, Betonblöcke oder ähnliches so gestaltet sein, dass sie einen Widerstandsbereich haben. Das Abwasser strömt durch das Reinigungsgebiet S. wie wenn es parallel versetzt wäre, im wesentlichen wie eine Kolbenströmung, bis es durch die Einströmwassergleichrichtwand 14 geführt wird und aus der Ausströmwassergleichrichtwand 15 ausströmt, so dass die Reinigungseffizienz verbessert werden kann. Ferner sind die massiven Reinigungselemente 1 in das Reinigungsgebiet S der Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser 10 gefüllt. Die Füllrate der massiven Reinigungselemente 1 ist auf 50 bis 70% festgesetzt. Das heißt, die massiven Reinigungselemente 1 sind so eingefüllt, dass der prozentuale Anteil von Leerräumen zwischen den massiven Reinigungselementen 1 in dem Reinigungsgebiet S 30 bis 50% ist. Die gleichen massiven Reinigungselemente 1, wie sie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung JP-A-6343990 beschrieben sind, werden verwendet. Das heißt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist werden Aggregate 2, die einen äquivalenten Durchmesser von einigen Zentimetern haben, zusammengefügt, und die Kontaktpunkte der jeweiligen Aggregate sind miteinander mit einem Verbindungsmittel, wie Zement, Epoxyklebstoff oder ähnlichem verbunden, so dass ein im wesentlichen kugelförmiger massiver Körper gebildet wird, der einen äquivalenten Durchmesser von etwa 7 bis 15 cm hat. In diesem Fall ist der äquivalente Durchmesser des massiven Reinigungselements 1 als der Durchmesser des kugelförmigen Körpers definiert, der das gleiche Volumen wie der oben beschriebene massive Körper hat. Das somit gebildete massive Reinigungselement 1 ist eine im wesentlichen kugelförmige Anordnung von Aggregaten 2 und hat eine Vielzahl von Aussparungen und Vertiefungen auf seiner tatsächlichen Oberfläche. Daher ist die Oberfläche groß und das Gebiet, in dem die Biomembran gebildet wird, ist ebenfalls vergrößert. Zusätzlich tritt mit Wahrscheinlichkeit eine turbulente Strömung in dem Gasdiffusionsgebiet A auf und der Kontakt zwischen dem diffundierten Sauerstoffgas und dem Abwasser wird verstärkt, so dass die aerobische Behandlung rasch und effizient durchgeführt wird und das Verlagern des SS in das Gasnichtdiffusionsgebiet vorangetrieben wird.
Bei den so gebildeten massiven Reinigungselementen 1 variiert die Größe von Leerräumen, die zwischen den verbundenen Aggregaten 2 gebildet werden, in Abhängigkeit von der Größe des Aggregats, und die Größe usw. des Aggregats kann passend ausgewählt werden, um die gewünschten Leerräume zu erhalten. Wenn Aggregate in der Größenordnung von Zentimetern verwendet werden, werden gewöhnlicher Weise Leerräume von etwa 1 bis 3 cm gebildet. Die Oberflächenbereiche der Leerräume bilden die Öffnungsbereiche 3 der vorliegenden Erfindung. Die inneren Leerräume bilden mehrere Kanäle (Durchlässe) und stehen miteinander in dem massiven Reinigungselement 1 in Verbindung. Die Kanäle stehen weiter mit den Öffnungsbereichen 3 auf dem Oberflächenbereich in Verbindung und dringen somit durch das Innere des massiven Reinigungselements ein. Die Gestalt der Öffnungsbereiche 3 wird in Abhängigkeit von der Gestalt, Oberfläche usw. der verwendeten Aggregate variiert und ist somit nicht auf eine spezielle Gestalt beschränkt. Wie es oben beschrieben ist, wird der äquivalente Durchmesser der Öffnungsbereiche als die Länge der längsten Linie der Linien definiert, die zwei beliebige Punkte auf dem Umfangsbereich der Pore verbinden, und kann auf etwa 1 bis 5 cm festgelegt werden, indem die Aggregate geeignet gewählt werden, durch Verbindungsbereiche usw.. Wenn der äquivalente Durchmesser der Öffnungsbereiche 3 5 cm übersteigt, tritt eine Strömung in den Kanälen auf, die mit den Öffnungsbereichen 3 in Verbindung stehen, und es ist unmöglich, SS in den Kanälen zu fassen und zu halten. Das SS, das in den Öffnungsbereichen gefangen wird, wird in den Kanälen aufgehalten, die mit den Öffnungsbereichen in Verbindung stehen, und wird anaerobisch in flüssige Substanz zersetzt, woran anschließend die flüssige Substanz durch die Kanäle zu den unteren Öffnungsbereichen aufgrund ihres Totgewichts geführt wird und schließlich aus den massiven Reinigungselementen ausströmt. Wenn der Durchmesser der Öffnungsbereiche 3 kleiner als 1 cm ist, kann das zersetzte flüssige Material nicht aus den massiven Reinigungselementen strömen, was somit ungünstig ist.
Die Vorrichtung 10 zum Reinigen von Abwasser der vorliegenden Erfindung ist wie oben beschrieben konstruiert und durch diese Vorrichtung kann Abwasser gereinigt werden, wobei es gleichmäßig von dem Einströmwasserdurchlass 11 durch das Reinigungsgebiet S strömt, das sich von der Einströmwassergleichrichtwand 11 zur Ausströmwassergleichrichtwand 15 erstreckt. Wie es oben beschrieben ist, wird SS in dem Abwasser, das in dem Reinigungsgebiet S strömt, in den massiven Reinigungselementen 1 gefangen, gesammelt und aufgehalten, damit es anaerob behandelt wird, und die anderen lösbaren Schmutzstoffe, wie lösbares BOD, Ammoniumkomponenten, anionische Tenside, mufflige Materialien usw., werden einer aeroben Behandlung, wie einer Nitrierung, Unlöslichkeitsbehandlung, Dekomposition oder ähnlichem durch die Biomembran unterworfen, die auf der äußeren Oberfläche jedes Reinigungselements gebildet ist.
Das Reinigungsgebiet S der Vorrichtung 10 zur Reinigung von Abwasser der vorliegenden Erfindung ist mit den Gasdiffusionsflächen A geformt, in denen das von dem Einströmbereich 11 eingeführte Abwasser in im wesentlichen horizontaler Richtung strömt, wie es durch Pfeile in Fig. 1 angegeben ist, und das Sauerstoffgas für die Belüftung, das von den Gasdiffusionsleitungen 13 ausgeblasen wird, steigt als feine Gasblasen in einer Richtung auf, die im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Abwassers ist, wodurch das Abwasser und das Sauerstoffgas effektiv in Kontakt miteinander in einem breiten Bereich zu jeder Zeit gebracht werden. Bei den Gasdiffusionsgebieten A ist die Lösungseffizienz von Sauerstoff in das Abwasser verstärkt und die Menge gelösten Sauerstoffs in dem Abwasser wird erhöht. Gleichzeitig werden der Abwasserstrom und das Sauerstoffgas zur Belüftung gleichzeitig in Kontakt miteinander auf der Oberfläche der massiven Reinigungselemente 1 gebracht, um die Ausbildung von Grenzschichten, wie laminaren Schichten, zu unterdrücken, wodurch die auf der Oberfläche jedes massiven Reinigungselements 1 gebildete Biomembran und das Abwasser mit einer hohen Menge gelösten Sauerstoffs ausreichend miteinander in Kontakt gebracht werden, um die aerobische Behandlung voranzutreiben, so dass BOD, Ammoniumkomponenten und mufflige Materialien usw. mit hoher Effizienz entfernt werden können.
Gemäß dem Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird das Fassen und Sammeln von SS in den massiven Reinigungselementen 1 in dem Gasdiffusionsgebiet A des Reinigungsgebiets 5 durchgeführt und das Ausbilden der Grenzschicht auf der Umfangsoberfläche der Reinigungselements 1 wird hauptsächlich unterdrückt und eine ausreichende Menge von gelöstem Sauerstoff wird an die Biomembran zugeführt, die auf der Oberfläche des massiven Reinigungselements 1 geformt ist, so dass die aerobe Behandlung rasch und effizient durchgeführt wird. Andererseits wird in dem Gasnichtdiffusionsgebiet AN das Fassen, Sammeln und Verweilen von SS in den massiven Reinigungselementen 1 hauptsächlich effizient durchgeführt und die anaerobe Behandlung von SS wird während einer ausreichenden Verweilzeit unabhängig von der Verweilzeit des Abwassers in der Reinigungsvorrichtung durchgeführt. Entsprechend hat das Reinigungsgebiet 5 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von aeroben und anaeroben Feldern und somit kann die anaerobe Behandlung von 55 und die aerobe Behandlung von lösbarem BOD, Ammoniumkomponenten, muffligen Materialien usw. rasch mit hoher Effizienz durchgeführt werden, so dass die Reinigung von Abwasser bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann, die einige zehnmal bis fünfzigmal höher ist als die der herkömmlichen Reinigungsbehandlung. Beispielsweise benötigt man etwa 10 Minuten Verweilzeit, um Abwasser zu reinigen, das hauptsächlich BOD enthält, und weiter braucht man etwa 1,5 Stunden, um Abwasser zu reinigen, das eine große Menge organischer Schmutzstoffe enthält, die etwa 300 mg/Liter oder mehr BOD haben. Aufgrund des Anstiegs der Strömungsgeschwindigkeit und den Abwassers wird ferner der Kontakt zwischen dem horizontal strömenden Abwasser und den aufsteigenden feinen Blasen verstärkt und somit kann der Reinigungsgrad weiter verbessert werden. Die Zuführmenge für Sauerstoffgas aus den Gasdiffusionsleitungen 13 kann nach Bedarf in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Verschmutzungsgrad des Abwassers gewählt werden. Sie wird gewöhnlich auf etwa zwei- bis fünfzehnmal der Menge des Abwassers gesetzt.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 3 ist ein Reinigungsbehälter mit den massiven Reinigungselementen 1 wie oben beschrieben gefüllt und die Gasdiffusionsleitungen 13 sind in vorbestimmten Intervallen so angebracht, dass die Gasdiffusionsgebiete A und die Gasnichtdiffusionsgebiete AN wechselweise nacheinander angeordnet sind, wodurch eine ähnliche Reinigungsvorrichtung wie oben beschrieben gebildet wird. Behandeltes Wasser, das der Reinigungsbehandlung in dem Reinigungsbehälter 10 unterworfen wurde, wird durch einen Verbindungsdurchlass geführt und in einen Reinigungsbehälter 20 eingeführt. In dem Reinigungsbehälter 20 sind poröse Leitungen 23, die ähnlich zu den Gasdiffusionsleitungen 13 des Reinigungsbehälters 10 sind, über die gesamte Breite des Reinigungsbehälters angebracht, es wird jedoch kein Gas aus den Gasdiffusionsleitungen 23 während der Reinigungsbehandlung abgegeben, d. h. das gesamte Reinigungsgebiet des Reinigungsbehälters ist als ein Gasnichtdiffusionsgebiet AN gestaltet. Die angebrachten Gasdiffusionsleitungen 23 werden verwendet, um eine Schlammabführbehandlung aus dem Reinigungsbehälter 20 durchzuführen, und das Anbringintervall der Gasdiffusionsleitungen 23 ist gleich demjenigen des Reinigungsbehälters 10. Gewöhnlich ist das Befestigungsintervall auf etwa 50 bis 100 cm festgelegt.
Das Reinigungsvorrichtung zum Durchführen der Reinigungsbehandlung für Abwasser durch Verwenden der in Serie verbundenen Reinigungsbehälter 10, mit den in Fig. 1 gezeigten Gasdiffusionsgebieten, und dem Reinigungsbehälter 20, der nur die Gasnichtdiffusionsgebiete hat, wird nach Bedarf angewendet und insbesondere dann verwendet, wenn ein Ablasswasser-Qualitätsstandard verlangt, dass nach der Reinigungsbehandlung abgegebenes Wasser SS von 30 ppm oder weniger enthält und sogar noch strengere Anforderungen hat, wie dass SS von 10 ppm oder weniger vorhanden ist. Bei der Reinigungsvorrichtung, die die Gasdiffusionsgebiete hat, die in Fig. 1 gezeigt sind, ist es im allgemeinen schwierig, 10 bis 30 ppm oder weniger an Konzentration von SS in dem Ablasswasser nach der Reinigungsbehandlung zu erzielen, obwohl dies in Abhängigkeit von der Wasserqualität des zu behandelnden Abwassers variiert, insbesondere der Menge enthaltenen SS. Das heißt, wenn das behandelte Wasser SS 30 ppm oder mehr enthält, das aus dem Reinigungsbehandlungsvorgang mit lediglich dem Reinigungsbehälter 10 enthalten wird, wird es weiter durch das Reinigungsgebiet unter dem Gasnichtdiffusionszustand geführt, so dass die SS Konzentration auf 30 ppm oder weniger und bis zu 10 ppm oder weniger festgelegt werden kann, wenn dies nötig ist.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 4 hat ein Reinigungsbehälter 30 die gleiche Konstruktion, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und umfasst einen Wassereinströmdurchlass 11, einen Wasserausströmdurchlass 12, eine Einströmwassergleichrichtwand 14 und eine Ausströmwassergleichrichtwand 15. Bei dem wie oben beschriebenen Reinigungsbehälter sind ein Gasdiffusionsgebiet 10' und ein Gasnichtdiffusionsgebiet 20' kontinuierlich in einem Raum zwischen der Einströmwassergleichrichtwand 14 und der Ausströmwassergleichrichtwand 15 gebildet. Sowohl das Gasdiffusionsgebiet 10' als auch das Gasnichtdiffusionsgebiet 20' ist mit den massiven Reinigungselementen 1 wie oben beschrieben gefüllt und Gasdiffusionsleitungen 13 und 23 sind in vorbestimmten Intervallen in diesen Gebieten angeordnet. In dem Gasdiffusionsgebiet 10' sind die Gasdiffusionsflächen A und die Gasnichtdiffusionsflächen AN wechselweise auf die gleiche Weise wie in dem Reinigungsgebiet S der Reinigungsvorrichtung 10 aus Fig. 1 gebildet. Das Gasnichtdiffusionsgebiet 20' ist als Gasnichtdiffusionsfläche AN auf die gleiche Weise wie beim Reinigungstank 20 aus Fig. 3 geformt, und kein Gas wird aus den Gasdiffusionsleitungen 23 während der Reinigungsbehandlung ausgegeben, ähnlich wie beim Reinigungsbehälter 20 aus Fig. 3. Ferner werden wie beim Reinigungsbehälter 20 aus Fig. 3 die Gasdiffusionsleitungen 23 verwendet, um die Schlammentsorgung auf dem Gasnichtdiffusionsgebiet durchzuführen.
Die in Fig. 3 gezeigten Reinigungsbehälter 10 und 20 werden getrennt vorgesehen und miteinander durch den Verbindungsdurchlass verbunden. Andererseits sind bei dem Reinigungsbehälter, der in Fig. 4 gezeigt ist, das Gasdiffusionsgebiet 10' und das Gasnichtdiffusionsgebiet 20' kontinuierlich miteinander ohne Verbindungsdurchlässe verbunden, und diese Ausführungsform hat die gleiche Wirkung wie die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform, außer dass das Abwasser, das in dem Gasdiffusionsgebiet 10' behandelt wird, direkt in das Gasnichtdiffusionsgebiet 20' strömt, wodurch somit diese Ausführungsform nach Bedarf auf einen Fall anwendbar ist, bei dem die Ablassstandards der SS Konzentration hoch sind. Bei diesem System ist nur ein Behandlungsbehälter vorhanden und der Raumbereich hat Gasdiffusionsleitungen 13 oder 13', die in dem vorbestimmten Intervall angeordnet sind und ist mit den massiven Reinigungselementen 1 gefüllt. Zusätzlich kann die Zufuhr des Sauerstoffgases zu den Gasdiffusionsleitungen nach Bedarf selektiv in Abhängigkeit von der Unterteilungsrate der Gebiete 10' und 20' gewählt werden. Daher ist die Konstruktion des Reinigungsbehälters einfach und die Kosten werden gering gehalten, wodurch diese Ausführungsform somit sehr praktikabel ist. In diesem Fall kann die Aufteilungsrate des Gasdiffusionsgebiets 10' und des Gasnichtdiffusionsgebiets 20' nach Bedarf in Abhängigkeit von verschiedenen Reinigungsbehandlungsbedingungen gewählt werden, wie dem Anteil von SS im zu behandelnden Abwasser, dem Verschmutzungsgrad der lösbaren Schmutzstoffe, wie BOD, usw., dem Volumen des Reinigungsbehälters, der Einströmmenge des Abwassers, der Verweilzeit in dem Reinigungsgebiet usw.. Gewöhnlich wird es bevorzugt, sie auf 1 : 1 bis 5 : 1 festzulegen. Wenn die Rate des Gasdiffusionsgebiets geringer als 1 ist, ist es unmöglich, effizient sowohl SS als auch lösbare Schmutzstoffe wie BOD usw. zur Reinigung des' Abwassers zu entfernen. Wenn die Rate des Gasdiffusionsgebiets andererseits 5 übersteigt, ist es unmöglich, die SS Restkonzentation zu verringern, so dass sie weniger als 30 ppm beträgt. Wenn die Standards für die SS Konzentration sehr hoch ist, wird die Aufteilrate des Gasnichtdiffusionsgebiets auf Null gesetzt. In diesem Fall wird der Reinigungsbehälter auf die gleiche Weise wie derjenige aus Fig. 1 verwendet.

AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsform 1

Zunächst wurden die gleichen massiven Reinigungselemente 1, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, wie folgt gebildet. Mehrere Conglomerate, die jeweils etwa 2 bis 3 cm Durchmesser haben, wurden als Aggregate 2 hergerichtet und diese Conglomerate wurden miteinander mit Klebemittel verbunden, so dass im wesentlichen kugelförmige, massiven Reinigungselemente 1 gebildet wurden, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von etwa 10 cm haben. Auf der Oberfläche jedes massiven Reinigungselements 1 wurden viele Öffnungsbereiche 3 vorgesehen, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von etwa 1 bis 5 cm haben. Nachfolgend wurden elf Gasdiffusionsleitungen 13 in einem Intervall von etwa 50 cm auf dem Bodenbereich eines quaderförmigen Reinigungstanks 1 von 1,0 m Breite, 6,8 m Länge und 1,2 m Höhe angebracht, und anschließend wurden die massiven Reinigungselemente 1 zu 40% des Leerraums in den Reinigungsbehälter gefüllt, so dass sie die gleiche Reinigungsvorrichtung 10 bilden, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Länge des Reinigungsgebiets, das mit den massiven Reinigungselementen gefüllt ist, wurde auf 5 m festgelegt und das wesentliche Volumen des Reinigungsgebiets war 5,50 m³.
Abwasser, das 85,1 mg/Liter SS im Durchschnitt enthält (variierend von 42,5 bis 151,2 mg/Liter), 127,3 mg/Liter BOD im Durchschnitt (variierend von 64,2 bis 203,7 mg/Liter) und von 119.200 Stück/Milliliter Colibazillus wurde durch die oben beschriebene Reinigungsvorrichtung 10 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,2 m³/Stunde während einer Verweilzeit von 1 Stunde (da im wesentlichen keine Strömung von Abwasser in den Leerräumen der Verbindungskanäle im Inneren der massiven Reinigungselemente 1 vorhanden ist) geführt, um kontinuierlich die Reinigungsbehandlung durchzuführen. Bei der Reinigungsbehandlung wurde Luft für die Belüftung aus den Gasdiffusionsleitungen 13 zu jeder Zeit ausgeblasen. Die Menge der Belüftungsluft wurde auf zehn mal die Strömungsmenge des Abwassers festgelegt, d. h. 22 m³/Stunde. Nachdem die oben beschriebene kontinuierliche Reinigungsbehandlung während 5 Monaten durchgeführt wurde, wurde Ablasswasser, das nachfolgend der kontinuierlichen Reinigungsbehandlung während 24 Stunden unterworfen wurde, als Probe entnommen und einer kontinuierlichen Überprüfung unterworfen. Als Ergebnis enthielt das abgegebene Wasser als Durchschnittswerte über 24 Stunden von 24,5 mg/Liter SS (Entfernungsrate von 71,2%), 28,1 mg/Liter BOD (Entfernungsrate von 78,0%), von 17.000 Stück/Milliliter Colibazillus (Entfernungsrate von 86,0%).

Ausführungsform 2

Die gleiche Reinigungsbehandlung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wurde durchgeführt. Das heißt, das Reinigungsgebiet wurde auf die gleiche Weise wie der Reinigungsbehälter 10 geformt, und die Behälter wurden miteinander durch die Leitung verbunden, außer dass die Schlammablass-Gasdiffusionsleitungen 23 in einem Intervall von 50 cm auf dem Bodenbereich des Reinigungsbehälters 20 angebracht wurden. Abwasser, das 110,4 mg/Liter 55 im Durchschnitt (variierend von 39,2 bis 211,7 mg/Liter), 347,7 mg/Liter BOD im Durchschnitt (variierend von 137,9 bis 1090,4 mg/Liter) und 131.700 Stück/Milliliter Colibazillus enthielt, wurde kontinuierlich durch sowohl die oben beschriebene Reinigungsvorrichtung 10 als auch den Reinigungsbehälter 20 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,2 m³/Stunde während einer Verweilzeit von 1,5 Stunden geführt. Bei der Reinigungsbehandlung wurde die für die Belüftung verwendete Luft aus den Gasdiffusionsleitungen 13 zu jeder Zeit ausgeblasen. Die Belüftungsluftmenge wurde auf das Zehnfache der Strömungsmenge des Abwassers festgelegt, d. h. 22 m³/Stunde. Als Ergebnis der kontinuierlichen Reinigungsbehandlung, die während eines Jahrs durchgeführt wurde, wurde herausgefunden, dass Ablasswasser als Mittelwerte über ein Jahr 4,8 mg/Liter SS (Entfernungsrate von 95,7%), 15,6 mg/Liter BOD (Entfernungsrate von 95,5%) und 7031 Stück/Milliliter Colibazillus (Entfernungsrate von 94,7%) enthielt.
Nach der Reinigungsbehandlung während eines Jahrs wurde Gas aus den Gasdiffusionsleitungen 13 des Reinigungsbehälters 10 diffundiert, während das Abwasser durch den Reinigungsbehälter 10 bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,2 m³/Stunde geführt wurde, und gleichzeitig wurde Luft aus den Gasdiffusionsleitungen 23 des Reinigungsbehälters 20 bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 22 m³/Stunde ausgeblasen, um die Schlammabführungsbehandlung durchzuführen. Als Ergebnis konnten 18,0 kg Schlamm gewonnen werden. Der Anteil von organischen Materialien im Schlamm war etwa 20 bis 28% und war auf dem gleichen Niveau wie Sediment in einem gewöhnlichen Flussbett.

Ausführungsform 3

Acht Gasdiffusionsleitungen 13 wurden in einem Intervall von etwa 50 cm auf dem Bodenbereich eines rechteckigen, quaderförmigen Reinigungstanks mit 1,5 m Breite, 5 m Reinigungsgebietlänge und 1,5 m Höhe angeordnet und anschließend wurden massiven Reinigungselemente 1 zu 40% des Leerraums in den Reinigungsbehälter gefüllt, so dass die gleiche Reinigungsvorrichtung 10, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, gebildet wurde. Zwei Reinigungsvorrichtungen 10, wie oben beschrieben, wurden miteinander in Reihe verbunden, so dass ein Reinigungsbehandlungsbehälter gebildet wurde. Das Volumen des Reinigungsgebiets war 22,5 m³ und die entsprechende Wasserreinigungskapazität 9,0 m³.
Abwasser, das 28,8 mg/Liter SS im Durchschnitt (variierend von 6,3 bis 69,0 mg/Liter), 50,9 mg/Liter BOD im Durchschnitt (variierend von 7,5 bis 93,5 mg/Liter) und 168.833 Stück/Milliliter Colibazillus enthielt, wurde kontinuierlich durch die oben beschriebene Reinigungsvorrichtung 10 mit einer durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit von 3,9 m³/Stunde während einer Verweilzeit von einer Stunde durchgeführt, um kontinuierlich die Reinigungsbehandlung durchzuführen. Bei der Reinigungsbehandlung wurde die Luft zur Belüftung aus den Gasdiffusionsleitungen 13 zu allen Seiten ausgeblasen. Die Menge der Belüftungsluft wurde auf das Fünffache der Strömungsmenge des Abwassers festgelegt, d. h. 20 m³/Stunde. Nachdem die oben beschriebene kontinuierliche Reinigungsbehandlung während 5 Monaten durchgeführt wurde, wurden aus Ablasswasser, das nachfolgend der kontinuierlichen Reinigungsbehandlung während 24 Stunden unterworfen wurden, Proben entnommen und einer kontinuierlichen Überprüfung unterworfen. Als Ergebnis enthielt das Ablasswasser als Mittelwerte über 24 Stunden 1,5 mg/Liter SS (Entfernungsrate von 92,6%), 3,3 mg/Liter BOD (Entfernungsrate von 89,7%), von 52 Stück/Milliliter Colibazillus (Entfernungsrate von 99,9%).

Ausführungsform 4

Die Reinigungsbehandlung wurde auf die gleiche Weise durchgeführt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Das heißt 320 Gasdiffusionsleitungen 13 (23) wurden in einem Intervall von etwa 5 cm auf den Bodenbereich eines quaderförmigen Reinigungsbehälters von 1,5 m Breite, 18,5 m Reinigungsgebietslänge und 2 m Höhe angebracht, und dann wurden die gleichen massiven Reinigungselemente 1 wie bei der Ausführungsform 1 darauf zu 40% des Leerraums in den Reinigungsbehälter gefüllt, um die Reinigungsvorrichtung 30 zu bilden, die in Fig. 4 gezeigt ist. Das Volumen des Reinigungsgebiets war 48 m³. In diesem Fall wurde die Länge des Gasdiffusionsgebiets 10' auf 10 m festgelegt und die Länge des Gasnichtdiffusionsgebiets 20' wurde auf 6 m festgelegt. Abwasser, das 132,3 mg/Liter SS im Durchschnitt, 50,9 mg/Liter BOD im Durchschnitt und von 125.200 Stück/Milliliter Colibazillus enthielt, wurde kontinuierlich durch die oben beschriebene Reinigungsvorrichtung 30 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 12 m³/Stunde während einer Verweilzeit von 1,5 Stunden geführt, um kontinuierlich die Reinigungsbehandlung durchzuführen. Bei der Reinigungsbehandlung wurde Luft für die Belüftung aus den Gasdiffusionsleitungen 13 in dem Gasdiffusionsgebiet 10' zu jeder Zeit ausgeblasen. Die Menge der Belüftungsluft wurde auf das Zehnfache der Strömungsmenge des abgehenden Abwassers festgelegt, d. h. auf 120 m³/Stunde. Nachdem die oben beschriebene kontinuierliche Reinigungsbehandlung 8 Monate lang durchgeführt wurde, wurde aus Ablasswasser, das nachfolgend der kontinuierlichen Reinigungsbehandlung während 24 Stunden unterworfen wurde, Proben entnommen und einer kontinuierlichen Überprüfung unterworfen. Als Ergebnis enthielt das Ablasswasser als Durchschnittswerte über 24 Stunden 4,1 mg/Liter SS (Entfernungsrate von 96,9%), 13,9 mg/Liter BOD (Entfernungsrate von 96,2%), 102 Stück/Milliliter Colibazillus (Entfernungsrate von 99 19%).
Nach der 8-monatigen Reinigungsbehandlung wurde Gas aus den Gasdiffusionsleitungen 13 des Reinigungsgebiets 10' ausgeblasen, wobei das Abwasser bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 12 m³ geführt wurde, und gleichzeitig wurde Luft aus den Gasdiffusionsleitungen 23 in dem Gasnichtdiffusionsgebiet 20' bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 m³/Stunde ausgeblasen, um die Schlammabführbehandlung durchzuführen. In diesen 8 Monaten wurden die Schlammabführbehandlung dreimal durchgeführt, und als Ergebnis dieser Schlammabführbehandlungen konnten 105,2 kg Schlamm erhalten werden. Der Anteil von organischen Materialien in dem Schlamm war etwa 20 bis 28% und auf dem gleichen Niveau wie beim Sediment eines gewöhnlichen Flussbetts.
Gemäß der Reinigungsvorrichtung für Abwasser der vorliegenden Erfindung wird ein Reinigungsgebiet, das mit den vorher beschriebenen massiven Reinigungselementen gefüllt ist, geformt, und die Gasdiffusionsleitungen sind in vorbestimmten Intervallen in vorbestimmten Positionen in dem Reinigungsgebiet angebracht. Entsprechend werden mehrere aerobe Behandlungsgebiete und anaerobe Behandlungsgebiete gleichzeitig in dem gleichen Reinigungsbehandlungsgebiet vorgesehen und somit können die aerobe Behandlung und die anaerobe Behandlung auf dem Abwasser mehrfach durchgeführt werden, während das Abwasser in dem Reinigungsbehälter strömt. Daher kann die Reinigungsbehandlung an dem Abwasser rasch und effizient in einer kurzen Zeit durchgeführt werden. Die Reinigungselemente haben Öffnungsbereiche auf ihren Oberflächen und die Gasdiffusionsgebiete und die Gasnichtdiffusionsgebiete, die wechselweise in einem Intervall entsprechend dem Anbringungsintervall der Gasdiffusionsleitungen in dem Reinigungsgebiet geformt sind, wirken aufeinander multiplikativ, wodurch SS in dem Abwasser einfach an den Öffnungsbereichen der Reinigungselemente gefangen werden kann und aus dem Abwasser entfernt werden kann. Ferner kann das gefangene SS in den massiven Reinigungselementen aufgehalten werden und somit anaerob während einer anderen Verweilzeit behandelt werden, die sich von der Verweilzeit des in dem Reinigungsgebiet strömenden Abwassers unterscheidet, so dass das Abwasser mit einer extrem kurzen Verweilzeit mit hoher Effizienz gereinigt werden kann. Im Vergleich zu der herkömmlichen Reinigungsbehandlung kann die Sauerstofflösungseffizienz verstärkt werden und die Kontakteffizienz zwischen dem zu behandelnden Abwasser und der Biomembran kann verstärkt werden, so dass die aerobe Behandlung rasch und effizient durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser, umfassend die Schritte:

Füllen eines Reinigungsgebiets (S) zum Reinigen von darin einströmenden Abwassers mit massiven Reinigungselementen (1), denen jedes mehrere Öffnungsbereiche (3) umfasst, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von 1 bis 5 cm haben, der durch die Länge der längsten der Linien bestimmt wird, die zwei beliebige Punkte auf dem Randbereich eines Öffnungsbereichs auf deren Oberfläche verbinden, und mehrere Verbindungskanäle, die miteinander direkt oder indirekt über andere Kanäle innerhalb der massiven Reinigungselemente (1) in Verbindung stehen, wobei jeder der Öffnungsbereiche (3) mit den Verbindungskanälen in Verbindung steht;

Führen von Abwasser durch das Reinigungsgebiet (S), um das Abwasser in Kontakt mit den massiven Reinigungselementen (1) zu bringen, wobei nach oben Sauerstoff enthaltendes Gas als feine Blasen von Gasdiffusionsleitungen (13) am Bodenbereich des Reinigungsgebiets eingespritzt wird und es in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zur Strömung des Abwassers weitergeführt wird, so dass der Strom des strömenden Abwassers in Kontakt mit den feinen Sauerstoff enthaltenden Blasen von Gas in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zueinander gebracht wird, wobei eine Reinigungsbehandlung durchgeführt wird; und

wobei ein vorbestimmtes Intervall zwischen den Leitungen vorhanden ist, das auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 cm festgesetzt ist und in diesem Bereich in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad des zu behandelnden Abwassers variabel ist, und wobei das Reinigungsgebiet (S) wechselweise in eine Sauerstoffgasdiffusionsfläche (A) und eine Nichtdiffusionsfläche (AN) geteilt wird, wodurch viele aerobische Behandlungsflächen und anaerobische Behandlungsflächen gleichzeitig in dem Reinigungsbehandlungsgebiet vorgesehen werden.

2. Verfahren zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 1, wobei das Reinigungsgebiet (S) zwischen einem Einströmbereich (11), von dem das Abwasser aus einströmt, und einem Ausströmungsbereich (12), von dem das gereinigte Wasser ausströmt, geformt ist.

3. Verfahren zum Reinigen von Abwasser nach Anspruch 2, weiter umfassend den Schritt des Gleichrichtens des Abwassers am Einströmbereich (11) und/oder des gereinigten Wassers am Ausströmbereich (12).

4. Verfahren zur Reinigung von Abwasser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Verweilzeit des Abwassers in dem Reinigungsgebiet (S) auf 10 bis 120 Minuten festgesetzt ist.

5. Verfahren zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des weiteren Führens des gereinigten Wassers, das in der Reinigungsbehandlung behandelt ist, durch ein Nicht-Diffusions- Reinigungsgebiet (20), das mit den massiven Reinigungselementen (1) gefüllt ist.

6. Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser, die mit einer Umfangswand versehen ist, so dass sie ein vorbestimmtes Volumen hat, umfassend:

einen Einströmbereich (11) für Abwasser;

einen Ausströmbereich (12) für behandeltes Wasser;

ein Gleichrichtelement (14, 15), das jeweils am Einströmbereich und Ausströmbereich angebracht ist;

ein Reinigungsgebiet (S), das zwischen dem Einströmbereich und dem Ausströmbereich angebracht ist;

Gasdiffusionsleitungen, die in einem vorbestimmten Intervall auf dem Bodenbereich des Reinigungsgebiets (S) in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu einer Richtung angebracht sind, die sich von dem Einströmbereich (11) zu dem Ausströmbereich (12) erstreckt;

massive Reinigungselemente (1), die in das Reinigungsgebiet (S) gefüllt sind und von denen jedes mehrere Öffnungsbereiche (3) umfasst, die jeweils einen äquivalenten Durchmesser von 1 bis 5 cm haben, der durch die Länge der längsten der Linien bestimmt wird, die zwei beliebige Punkte auf dem Rand eines Öffnungsbereichs an dessen Oberfläche verbinden, und mehrere Verbindungskanäle, die miteinander direkt oder indirekt über andere Kanäle im Inneren der massiven Reinigungselemente (1) in Verbindung stehen, wobei jeder der Öffnungsbereiche (3) mit den Verbindungskanälen in Verbindung steht; und

wobei das vorbestimmte Intervall auf 5 bis 100 cm festgelegt ist, so dass das Reinigungsgebiet (S) wechselweise in ein Sauerstoffdiffusionsgebiet (A) und ein Gas-Nichtdiffusions-Gebiet (AN) geteilt ist, wodurch viele aerobische Behandlungsflächen und anaerobische Behandlungsflächen gleichzeitig in dem gleichen Reinigungsbehandlungsgebiet vorgesehen werden.

7. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 6, wobei jedes der massiven Reinigungselemente (1) im wesentlichen in einer Kugelgestalt geformt ist, die einen äquivalenten Durchmesser von etwa 7 bis 15 cm hat, indem Aggregate mit kleinerem Durchmesser miteinander verbunden werden, wobei der äquivalente Durchmesser eines massiven Reinigungselements der Durchmesser eines kugelförmigen Körpers ist, der das gleiche Volumen wie der Körper der massiven Reinigungselemente hat.

8. Verfahren zur Reinigung von Abwasser für die Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Abwasser gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 gereinigt wird und wobei Sauerstoff enthaltendes Gas von den Gasdiffusionsleitungen in einem vorderen Zustandsbereich (10') des Reinigungsgebiets (S) in der Nähe des Einströmbereichs (11) und nicht Sauerstoff enthaltendes Gas von den Gasdiffusionsleitungen in einem nachfolgenden Zustandsbereich (20') des Reinigungsgebiets in der Nähe des Ausströmbereichs (12) diffundiert wird, so dass dadurch die Reinigungsbehandlung durchgeführt wird.

9. Verfahren zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 8, wobei das Reinigungsgebiet durch den vorderen Zustandsbeeich (10') und den nachfolgenden Zustandsbereich (20') in einem Teilungsverhältnis von 1 : 1 bis 5 : 1 geteilt ist.

10. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 6 oder 7, umfassend eine erste und zweite Reinigungsvorrichtung (10, 20), die jeweils einen Einströmbereich (11) für Abwasser, einen Ausströmbereich (12) für behandeltes Wasser, ein Gleichrichtelement (14, 15), das an jeweils dem Einströmbereich (11) und dem Ausströmbereich (12) angebracht ist, ein Reinigungsgebiet (5), das zwischen dem Einströmbereich und dem Ausströmbereich angebracht ist, Gasdiffusionsleitungen (13, 23), die in einem vorbestimmten Intervall auf dem Bodenbereich des Reinigungsgebiets in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu einer Richtung, die sich von dem Einströmbereich zu dem Ausströmbereich erstreckt, angebracht sind, und die massiven Reinigungselemente umfasst, die in das Reinigungsgebiet gefüllt sind und wobei der Ausströmbereich (12) der ersten Reinigungsvorrichtung (10) und der Einströmbereich (11) der zweiten Reinigungsvorrichtung (20) miteinander in Verbindung stehen.

11. Verfahren zur Reinigung von Abwasser für die Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser nach Anspruch 10, wobei das Abwasser von dem Einströmbereich (11) der ersten Reinigungsvorrichtung in das Reinigungsgebiet (S) der ersten Reinigungsvorrichtung geführt wird, so dass das Abwasser durch das Reinigungsgebiet gelangt, wobei das Sauerstoff enthaltende Gas von den Gasdiffusionsleitungen (13) der ersten Reinigungsvorrichtung (10) diffundiert wird, so dass eine Reinigungsbehandlung an dem Abwasser wie in Anspruch 2 durchgeführt wird, und wobei das sich daraus ergebende gereinigte Wasser dann von dem Ausströmbereich (12) der ersten Reinigungsvorrichtung (10) an die zweite Reinigungsvorrichtung (20) geführt wird, so dass in der zweiten Reinigungsvorrichtung (20) eine weitere Reinigungsbehandlung an dem gereinigten Wasser durchgeführt wird, das von der ersten Reinigungsvorrichtung (10) zugeführt wird, wobei kein Sauerstoff enthaltendes Gas von den Gasdiffusionsleitungen (23) der zweiten Reinigungsvorrichtung diffundiert wird.