<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwässern mit Hilfe aerober Organismen und einer drehbaren, im Hinblick auf die Drehgeschwindigkeit einstellbaren Einrichtung, durch die zur Intensivierung der Oxydation die Mikroorganismen abwechselnd mit Luftsauerstoff und dem zu reinigenden Abwasser zwangsläufig in Berührung gebracht werden und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Bei der biologischen Abwasserreinigung werden hochmolekulare organische Verbindungen zu niedrigmolekularen Verbindungen mit Hilfe von Lebensgemeinschaften aerober Mikroorganismen oxydiert. Dieser Abbau kann bis zur vollständigen Deckung des chemischen Sauerstoffbindungsvermögens dieser Stoffe unter Bildung anorganischer Verbindungen getrieben werden. Neben günstigen Umweltbedingungen für die aeroben Lebensgemeinschaften muss genügend Sauerstoff zur Verfügung stehen.
Es sind mehrere Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung bekannt. Für grosse Wassermengen eignen sich das sogenannte Belebtschlammverfahren und das sogenannte Spültropfkörperverfahren. Beim Belebtschlammverfahren, das zwar mit geringem Gefälle arbeiten kann, jedoch gegenüber Schmutzstössen empfindlich ist, werden dem zu reinigenden Abwasser grosse Mengen von Bakterien in Form von sogenanntem Belebtschlamm und Luftsauerstoff in Form von Druckluft oder durch kräftige Umwälzung des Beckeninhaltes zugesetzt.
Das Spültropfkörperverfahren mit hochbelasteten Spültropfkörpern, zu denen als Baustoff wetterfeste Steine, Schlackenstücke, Lava, Tuff oder gebrannte Formstücke verwendet und die ohne Aufstau vom Wasser durchrieselt werden, benötigt meist Pumpenanlagen, mit denen das mechanisch vorgeklärte Abwasser auf die Tropfkörper gepumpt werden muss, um den bei diesen Anlagen erforderlichen Gefälleunterschied auszugleichen, der normalerweise zwischen drei und fünf Metern liegt.
Es sind ferner Tauchkörperverfahren bekannt, die keine künstliche Belüftung benötigen. Sie arbeiten mit walzenförmigen, auf eine Achse aufgesetzten Tauchkörpern, die entweder mit Reisig, Steinen, Schlacke, Tuff, gebrannten Formstücken oder ähnlichem Material gefüllt oder aussen mit einem Flechtwerk von rauher Oberfläche versehen sind. Die walzenförmigen Körper tauchen zur Hälfte in einen Behälter ein und werden in langsame Umdrehung versetzt. Die Reisigfüllung bzw. das Flechtwerk beziehen sich dabei bald mit biologischem Rasen, der während des Untertauchens Schmutzstoffe aus dem Abwasser adsorbieren und während des Auftauchens den zum Stoffwechsel des Rasens notwendigen Sauerstoff aufnehmen und speichern kann. Es sind auch noch andere rotierende Tauchwalze bekannt.
Eine solche Tauchwalze besteht aus zwei gleichachsig zueinander angeordneten, aus Maschendraht hergestellten, trommelförmigen Zylindern verschiedenen Durchmessers, zwischen denen sich eine Tropfkörpermatrize befindet und die so tief in das Wasser eintauchen, dass die Achse der Tauchwalze ständig im Wasser liegt und jeweils nur ein geringer Teil ihrer Oberfläche mit dem Luftsauerstoff in Berührung kommt. Die Tauchwalzen benötigen zwar wenig Energie zum Antrieb, jedoch verstopft der in bzw. an den Körpern wachsende biologische Rasen bald alle Durchflusswege, so dass dann der gesamte Körper völlig verschlammt ist. Hiedurch entfällt die Reinigungswirkung. Der Körper muss daraufhin, also schon nach sehr kurzer Zeit. durch teure Massnahmen entschlammt werden, was demgemäss sehr oft geschehen muss.
Da das Ausspülen des überschüssigen biologischen Rasens während des Betriebes, wie beispielsweise beim Spültropfkörper bei den Tauchkörpern nicht gelungen ist, mussten diese zur Reinigung sogar zerlegt und wieder zusammengebaut werden. Schliesslich müssen diese Körper auch nach relativ kurzer Betriebszeit, nämlich schon nach einigen Wechseln gänzlich erneuert werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Die bei den erwähnten Verfahren auftretenden Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Dauer der Berührung der Mikroorganismen. mit Luft und mit Abwasser entsprechend dem Grad seiner Verschmutzung durch Geschwindigkeitsregelung einer drehbaren, teilweise in das Wasser eintauchenden, an sich bekannten Vorrichtung einstellbar ist, so dass die Mikroorganismen bis zu einem gewünschten Adsorptionsgrad an adsorbierbarer Substanz dem zu reinigenden Wasser sowie bis zur Aufnahme und Lösung einer gewünschten, beim folgenden Eintauchen verbrauchbaren Sauerstoffmenge dem Luftsauerstoff ausgesetzt werden können und ausserdem dadurch, dass bei diesem Verfahren die Schichtdicke der als biologischer Rasen anwachsenden Substanz nur bis zu einer bestimmten Stärke anwachsen darf,
wobei das erfindungsgemässe Verfahren mit einer solchen Geschwindigkeit durchgeführt wird, dass sich einzelne Phasen im Ablauf des Verfahrens möglichst innerhalb von zwei Minuten wiederholen. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird in weiterer Anwendung der Erfindung eine Vorrichtung benutzt, die vornehmlich aus runden, auf einer oberhalb des zu reinigenden Wassers an einem Becken befestigten Achse nebeneinander angeordneten, möglichst tief in das Wasser eintauchenden Platten mit rauher und/oder poröser Oberfläche besteht und durch eine beliebige Antriebsvorrichtung langsam gedreht wird und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Platten geringe Stärke aufweisen und de : Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Platten grösser ist als die Plattenstärke.
Vorteilhaft werden bei einer solchen Vorrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten Platten Rechenstäbe angeordnet, die während der Umdrehung an den Platten angesetzten biologischen Rasen überschüssiger Stärke abstreifen. Hiebei. kann die Stärke der Rechenstäbe etwa der Stärke der Platten entsprechen und jeweils der Abstand zwischen benachbarten Rechenstäben und Platten geringer sein als die Stärke der Platten. Hiedurch soll erreicht werden, dass die Schicht biologischen Rasens nicht stärker wird als vier Millimeter.
Demgemäss sind die Platten auf der Welle im gegenseitigen Abstand von etwa zwei Zentimetern, vornehmlich im gegenseitigen Abstand von fünfzehn Millimetern montiert, um den Durchflussweg des Wassers mit Sicherheit freihalten zu können.
EMI2.1
erforderliche Sauerstoff ohne weitere Massnahmen direkt an die gesamte, auf der Platte befindliche belebte Substanz des biologischen Rasens herankommen kann und die auf der Platte nach dem Abstreifen verbleibende Dicke der Rasenschicht keine anaerobe Fäulnis zulässt. Für die erfindungsgemässen Tauchkörperplatten werden zweckdienlich wasser- und bakterienfeste Kunststoffplatten mit rauher Oberfläche verwendet, an denen biologischer Rasen leicht anwachsen kann.
Das zu reinigende Abwasser kann die. gesamte Anlage, die aus einem oder mehreren Becken bestehen kann, mit an mehreren, hintereinanderliegenden, parallelen Achsen angeordneten Platten gerade durchströmen. Das Wasser kann auch, insbesondere in kleinen Anlagen, mäanderförmig durch das oder die Becken geleitet werden. Dabei soll durch eine sich von selbst einstellende, leichte Vergrösserung des Staues die Gefälldifferenz und dadurch die Fliessgeschwindigkeit des Wassers derart gross gehalten werden, dass eine starke Wucherung des Bewuchses verhindert wird. Zur weiteren Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen fliessendem Wasser und den sich drehenden Platten können diese auch in einer zur Fliessrichtung des Wassers entgegengesetzten Richtung angetrieben werden.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Tauchtropfkörperanlage ; Fig. 2 einen Schnitt durch die Anlage nach dem Linienzug II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch die Anlage nach der Linie LUI-IN der Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Anlage von mehreren, hintereinander angeordneten Becken, Fig. 5 eine Anlage für mäanderförmige Durchströmung, Fig. 6 einen Schnitt VI-VI durch diese in Fig. 5 dargestellte Anlage, Fig. 7 einen Schnitt VII-VII in Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt VIII-VIII durch eine derartige Anlage mit zwischen den Platten angeordneten Rechensfabena Fig. 9 einen Schnitt IX-IX durch diese in Fig. 8 dargestellte Anlage, Fig.
10 eine Anlage für gerade Durchströmung, Fig. 11 einen Schnitt durch diese Anlage nach der Linie XI-XI in Fig. 10.
In dem in den Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Reinigungsanlage gemäss der Erfindung sind an einem mit Abwasser gefüllten Becken 1 diskenförmige, bis beinahe zur Hälfte in das Abwasser eintauchende Platten 2 aus wasser- und bakterienfestem Kunststoff mit rauher Oberfläche angeordnet, die auf einer Achse 3 fest aufsitzen, die durch einen Motor 4 mitsamt den auf ihr sitzenden Platten in der Pfeilrichtung in Umdrehung versetzt werden kann.
Der Zufluss des Abwassers ist bei A und sein Abfluss bei B, so dass die Umdrehungsrichtung des eingetauchten Teiles der Platten gleichsinnig mit der Strömungsrichtung des Wassers ist. Oberhalb der Achse 3 der Tauchtropfkörperanlage etwas ausserhalb einer längs durch die Achse gelegten lotrechten Ebene befindet sich ein U-förmiger Träger 5, an dem zwischen die einzelnen Platten 2 eingreifende, in ihrem unteren Bereich auf der Achse 3 aufliegende Rechenstäbe 6 mit einem Zapfen 7 aufgehängt sind.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Platten werden zum Betrieb der Anlage in langsame Umdrehung versetzt. Dabei wächst auf dem in das Becken eintauchenden Teil biologischer Rasen an und adsorbiert innerhalb kurzer Zeit die organischen Verschmutzungen. Beim Auftauchen aus dem Wasser wird der zur Oxydation dieser Verschmutzungen notwendige Sauerstoff direkt aus der Luft entnommen. Der anwachsende biologische Rasen darf nur so stark sein, dass der für die Oxydation erforderliche Sauerstoff aus der Luft ohne weiteres an die gesamte auf der Platte befindliche belebte Substanz herankommen kann und die auf der Platte nach dem Abstreifen verbleibende Dicke der Rasenschicht keine anaerobe Fäulnis zulässt.
Der über die erwünschte Stärke von etwa vier Millimetern hinaus anwachsende biologische Rasen wird bei der Umdrehung der Platten durch Berührung mit den Rechenstäben 6 abgestreift und fällt in das gereinigte, fliessende Wasser zurück, von dem er in ein Nachklärbecken üblicher Bauart gespült wird. Aus diesem kann er dann als abgesetzter Schlamm entnommen werden. Platten und Rechenstäbe sind etwa von gleicher Stärke ; der Abstand zwischen zwei benachbarten Platten ist demgemäss grösser als ihre Stärke.
In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie das zu reinigende Wasser mehrere, hintereinandergeschaltete Becken nacheinander durchströmt. Das von A ankommende Wasser wird in einen Hauptstrom 8, der ein Becken nach dem andern in derselben Richtung, quer zur Längsrichtung der jeweiligen Plattenachse durchströmt, und in einen Nebenstrom 9 aufgeteilt, von dem Teilströme 10,11 und 12 zu einzelnen Becken seitlich, in der Längsrichtung der jeweiligen Plattenachse zugeleitet werden.
Bei der in den Fig. 5 - 7 dargestellten Vorrichtung sind auf der Achse angeordnete Platten jeweils zu Plattenpaketen 13 zusammengefasst. Durch die Trennwände 14 ist jeweils ein Plattenpaket gegenüber dem vorhergehenden auf der andern Seite abgeschottet wie gegenüber dem folgenden. Der Zufluss des Wassers ist wieder bei A und der Abfluss bei B. Das Wasser durchströmt durch diese Anordnung mäanderförmig die aufeinanderfolgenden Plattenpakete. Durch einen sich von selbst einstellenden höheren Stau ist bei einer solchen Anordnung die Strömungsgeschwindigkeit durch die Plattenpakete grösser als gegenüber einer quer zur gemeinsamen Achse aller Plattenpakete einfach durchströmten Anlage, die in denselben Wasserlauf eingesetzt würde.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Anlage, bei der in einem Becken mehrere Plattenpakete 15 mit parallel zueinander verlaufenden Achsen hintereinander angeordnet sind. Hiedurch durchströmt das Wasser in einem einzigen Becken mehrere Plattenpakete hintereinander in einer Richtung.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist in Kombination die Vorteile von Belebtschlammanlagen und von Tropfkörperanlagen gemeinsam auf, Vorteile, die bei diesen bekannten Anlagen jeweils nur einzeln auftreten ; und anderseits vermeidet das erfindungsgemässe Verfahren die Nachteile dieser bekannten Anlagen. Eine erfindungsgemässe Anlage ist trotz kleinerer Abmessungen bei geringeren Bau-und Betriebskosten hoch belastbar, es lässt sich mit ihr ein hoher Abbau der Verschmutzung erreichen und ein heute erwünschter niedriger Nitratgehalt im Abfluss. Ausserdem kann die Reinigung des Abwassers zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch Stillsetzen der im übrigen fast wartungsfrei arbeitenden Anlage unterbrochen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwässern mit Hilfe aerober Organismen und einer drehbaren im Hinblick auf ihre Drehgeschwindigkeit einstellbaren Einrichtung, durch die zur Intensivierung der Oxydation die Mikroorganismen abwechselnd mit Luftsauerstoff und dem zu reinigenden Abwasser zwangsläufig in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Berührung der Mikroorganismen mit Luft und Abwasser entsprechend dem Grad seiner Verschmutzung durch eine allenfalls bis zur Hälfte in das Wasser eintauchende, an sich bekannte Vorrichtung lediglich vor ihrer Inbetriebnahme eingestellt wird, so dass die Mikroorganismen bis zu einem gewünschten Adsorptionsgrad an adsorbierbarer Substanz, die als biologischer Rasen nur bis zu einer gewissen Schichtdicke anwachsen darf,
dem zu reinigenden Wasser sowie bis zur Aufnahme und Lösung einer gewünschten, beim folgenden, spätestens innerhalb von zwei Minuten sich wiederholenden Eintauchen verbrauchbaren Sauerstoffmenge dem Luftsauerstoff ausgesetzt werden.