AT515878A1 - Verfahren zur Abwasserklärung - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Klärung von Abwasser, bei dem wenigstens zwei alternierende und gleiche Prozesszyklen in zwei oder mehr Klärbecken (1a, 1b) durchgeführt werden, wobei jeder Prozesszyklus aus einer Beschickungsphase mit gleichzeitiger Beschickung und Entnahme und einer Absetzphase besteht, in welcher Überschussschlamm entfernt wird und die verbleibende Schlammschicht homogenisiert wird und sich vorabsetzt, wobei zu jedem Zeitpunkt in wenigstens einem Klärbecken (1a, 1b) die Beschickungsphase durchgeführt wird.

Description

Abwässer bestehen aus organischem Material, unter anderem verdünnten organischen Suspensionen kolloidaler und absetzbarer Feststoffe. Eine effiziente und eine frühe Abtrennung dieser Feststoffe sind wichtig, da die effiziente Abtrennung die Maximierung der Energie- und Rohstoff-Rückgewinnung aus den Feststoffen ermöglicht und die frühe Abtrennung ihre Zersetzung und ihren Abbau durch hydrolytische Prozesse und die anschließende verschwenderische Energiefreisetzung durch aerobe Oxidationsprozesse ohne Rückgewinnung möglichst gering hält. Somit bleibt diese Energie erhalten und kann weiter verdichtet oder aufkonzentriert und mittels anderer biologischer oder thermischer Prozesse effizienter rückgewonnen werden. Das Verfahren und die Vorrichtung zur frühen und effizienten Abtrennung von Suspensionen und/oder die anschließende Eindickung/Aufkonzentrierung dieser Suspensionen ist der Gegenstand dieser Erfindung.

Es sind verschiedene Methoden in Verwendung, um eine effiziente Abtrennung von organischen Abwasserstoffen zu erreichen. Die älteste Methode ist die physikalische Entfernung nur des absetzbaren Materials mit Hilfe von Vorklärbecken oder Absetzbecken. Diese Klärbecken, die hydraulische Retentionszeiten von etwa 1-2 Stunden aufweisen, werden zur effizienten Entfernung von Feststoffen in rechteckigen oder runden Konfigurationen verwendet. Die Entfernung von Feststoffen erfolgt mittels Kollektoren am Boden des Klärbeckens, die mit einer Pumpe Schlamm zu einem kleinen Sumpf zur stromabwärtigen Aufbereitung befördern. In einigen Fällen werden diese Feststoffe in einer Verdichtungszone bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 1-2% aufkonzentriert. Trotzdem erfordern diese Feststoffe oft eine weitere Eindickung in einem gesonderten stroma bwärtigen Prozess. In einigen Fällen wird von einer auf Schwerkraft beruhenden gleichzeitigen Eindickung von Überschussschlamm aus einem stromabwärtigen Belebtschlammsystem, der in das Vorklärbecken gepumpt wird, berichtet (z.B. Ross und Crawford, 1985). Es wird davon ausgegangen, dass dieses Verfahren einerseits das Eindickungsverhalten von Überschussschlamm und andererseits die Entfernung von organischem Material bei der Vorbehandlung verbessert.

Eine Modifikation dieser physikalischen Methode zur Abtrennung ist der Zusatz von Chemikalien, wobei das früheste Beispiel mit der Verwendung chemischer

Koagulationsmittel und organischer Flockungsmittel verbunden ist, um feinere kolloidale nicht-absetzbare Suspensionen durch Koagulation und anschließende Flockungsprozesse effizienter zu entfernen. Effiziente Koagulation bewirkt eine 'Chemisorption' organischer Kolloide, um ein Material zu ergeben, das dann für eine anschließende Flockung zugänglich ist. Verbesserte Flockung führt zu einem größeren Partikelaggregat, das dann durch Absetzprozesse schnell entfernt wird. Dies wird oft als chemisch verbesserte Vorbehandlung bezeichnet (CEPT, chemically enhanced primary treatment) und ist ein bekannter und lang anerkannter Kunstgriff zur Erzielung einer Abtrennung. Typische Wirkungsrade einer CEPT können bis zu einer 70%igen Feststoffentfernung reichen und mit genügend Koagulationsmitteln diese Werte sogar überschreiten. Der Zusatz erheblicher Chemikalienmengen ist jedoch bei ständigem Zusetzen verschwenderisch und erzeugt beträchtlichen Chemieschlamm zur stromabwärtigen Aufbereitung. So lassen sich durch eine optimale Dosierung von Metall- und Polymerzusätzen ergänzende Wirkungen für eine verbesserte Feststoffentfernung erzielen (z.B. Neupane et al., 2008; Cassel et al., 2009).

Eine andere Methode, die in den 1970ern und 1980ern entwickelt wurde, ist das A-B-Verfahren (Priorität 1979: DE2908134 Al; US4487697), das biologische Mittel einsetzt, um eine 'Biosorption' von organischem Material im Schritt Ά' des zweistufigen Verfahrens zu erzielen (Böhnke, 1976; Versprille et al., 1984). Dieser Biosorptionsschritt Ά' wird in einer gesonderten Reaktor/Klärbecken-Kombination erreicht, die auf sehr kurzen Feststoff- und hydraulischen Verweilzeiten gehalten wird, wobei sich die Feststoff-Verweilzeit (SRT) typischerweise im Bereich von 0,25-0,5 Tagen bewegt. Dieser Biosorptionsprozess erfolgt durch einen biologischen Flockungsprozess, welcher der Beschreibung nach mittels bakterieller extrazellulärer polymerer Substanzen (EPS) erfolgt, da die Bakterien im Schlamm physiologische Zustände ändern, um Aggregate zu bilden, wenn sie mit Raten wachsen, die geringfügig langsamer sind als ihre maximalen Wachstumsraten. Diese Biosorption/Bioflockung bewirkt eine Entfernung kolloidaler und absetzbarer Suspensionen, wenn keine anorganischen Chemikalien wie im früheren CEPT-Verfahren eingesetzt werden. Der Schritt A besteht aus einem gesonderten Reaktor und Klärbecken, wobei der Reaktor unter aeroben und/oder anaeroben oder abwechselnden Bedingungen betrieben wird und das Klärbecken betrieben wird, um das Absetzen und Aufkonzentrieren dieser Feststoffe für stromabwärtigen Prozessen zu maximieren. Der Feststoffgehalt an diesen Feststoffen beträgt typischerweise 1%, und es ist eine gewisse Menge an Rücklauf (typischerweise 30% der Zuflussrate) erforderlich, um diesen Belebtschlamm-Prozess aufrechtzuerhalten. Die SRT des Reaktors wird durch aggressiven Abzug der aufkonzentrierten Feststoffe vom Boden des Klärbeckens gesteuert. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass seine Effizienz der Feststoffabtrennung typischerweise im Bereich von 50-60% liegt und die Feststoffkonzentration nur etwa 1% beträgt. Überdies kann der Bioflockungsprozess nicht mit demselben Genauigkeitsgrad gesteuert werden wie die CEPT, und Verfahrenskonfigurationen, Abwassertemperaturen, Belüftung und Schergeschwindigkeiten etc. beeinflussen das Leistungsvermögen bzw. bewirken ein unterschiedliches Leistungsvermögen des Biosorptions-/Bioflockungsprozesses. Die Feststoffe werden oft in einem stromabwärtigen Prozess weiter eingedickt, einem Prozess, der gewöhnlich nicht in den Abtrennungsprozess der Vorklärung eingebunden ist. Ein Verfahren, das die Abtrennung und Speicherung verdichteter Partikel einbezieht, ist in kontinuierlicher Weise für verdünnte Ströme stromaufwärts der Vorbehandlung zur Entfernung des Sandes angewendet worden (Priorität 1976, US3,941,698).

Daher lässt sich der Bedarf wie folgt zusammenfassen: 1). Es ist wünschenswert, den Schritt der Biosorption/Bioflockung in die mit einem Vorklärbecken verbundene physikalische Abtrennung oder die physikalische/chemische Abtrennung des CEPT-Prozesses einzubeziehen. Die Kombination wird einen effizienteres Vorklärbecken schaffen. Dies ermöglicht auch einen Prozess, der den Fußabdruck, den Infrastruktur-, Energie- und Ausrüstungsbedarf minimiert. 2). Es ist ebenfalls wünschenswert, geeignete Mittel zur nahezu nahtlosen Eindickung dieser Feststoffe in einem Eindickungsschritt zu ermitteln, so dass die abgetrennten Feststoffe mit minimalem zusätzlichen Fußabdruck, minimaler Infrastruktur, Energie und Ausrüstung effizient aufkonzentriert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Verbrauch an Fußabdruck, Infrastruktur, Energie und Ausrüstung zu minimieren, um auf den vorstehend genannten Bedarf einzugehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserklärung, bei dem wenigstens zwei alternierende und gleiche Prozesszyklen in zwei oder mehr

Klärbecken durchgeführt werden, wobei jeder Prozesszyklus aus einer Beschickungsphase und einer Absetzphase besteht, wobei zu jedem Zeitpunkt in wenigstens einem Klärbecken die Beschickungsphase durchgeführt wird, und wobei die Absetzphase aus einem ersten Absetzen, Abzug, Belüften und einem zweiten Absetzen besteht.

Die vorgeschlagene Vorgehensweise ist die Einbeziehung eines Biosorptionsoder Bioflockungsschritts in einen Vorklärbecken- oder einen CEPT-Prozess durch die Entwicklung geeigneter Verfahren und Vorrichtungen, welche den Verbrauch an Fußabdruck, Infrastruktur, Energie und Ausrüstung minimieren, um die kombinierte physikalische/biologische oder physikalische/chemische/biologische Entfernung in diesen Vorklärbecken zu erreichen. Zusätzlich können die Feststoffe in einem Eindicker, der angrenzend an diese Vorklärbecken angeordnet ist, weiter aufkonzentriert werden, wodurch eine gemeinsame Verwendung der Ausrüstung und eine geschickte Nutzung der zur Verfügung stehenden Hydraulik zur optimalen Bewerkstelligung der frühen und effizienten Entfernung von Feststoffen und der anschließenden Eindickung dieser Feststoffe erfolgt. Es gibt viele bestehende Vorklärbecken mit Überkapazität, die nachgerüstet werden können, diese verschiedenen Entfernungsschritte integriert in einem einzigen Becken zu erreichen und somit Fußabdruck, Infrastruktur, Energie und Ausrüstung zu sparen.

Die offenbarten Ausführungsformen umfassen ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine sparsame Methode zur Verbesserung der Abtrennung und/oder Eindickung organischer, aus kolloidalen und suspendierten Materialien bestehender Suspensionen in Vorklärbecken unter Verwendung physikalischer, biologischer und erforderlichenfalls chemischer Mittel zu entwickeln. Die Abtrennung wird mittels alternierender Klärbecken erreicht, die alternierende Intervalle von Beschickung, Entnahme, Abzug, Belüftung und Absetzen erleichtern, und zwar in einer Weise, dass die Entfernung der organischen Suspensionen maximiert wird, während zugleich der Einsatz von Ressourcen wie Fußabdruck, Infrastruktur, Energie und Ausrüstung minimiert wird. Mit dem Absetzbecken ist zugleich ein Eindickungsprozess angeordnet, der die hydraulischen Veränderungen, welche durch die alternierende Anordnung erzielt werden, und die mit dem Vorklärbecken verbundene Ausrüstung und Infrastruktur mitnutzt. Diese Vorgehensweise führt zu einer erheblichen

Prozessintensivierung unter gleichzeitiger Verringerung des mit der Abtrennung und Eindickung organischer Suspensionen verbundenen Energie- und Ausrüstungsbedarfs. Die alternierende Methode ermöglicht eine Maximierung der Behandlung durch Trennung der mit Beschickung und Entnahme verbundenen hydraulischen Schritte von den mit Belüftung, Absetzen und Abzug verbundenen Aufbereitungsschritten. Die Absetzbecken-Abzugspumpe ist direkt mit dem beigeordneten Eindicker verbunden und der Abzugsschlamm wird tangential gefördert. Der Überlauf vom Eindicker ist so eingestellt, dass die Rückführung zum Klärbecken schwerkraftbedingt durch den Wechsel der Pegel von Klärbecken und Eindicker erfolgt. Das Gebläse/der Luftkompressor wird sowohl für das Heben als auch für die Belüftung eingesetzt.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Abwasserklärung, die wenigstens zwei Klärbecken umfasst, welche in einer alternierenden Anordnung betrieben werden und jeweils mit einem Zulaufleitungssystem nahe dem Boden des Klärbeckens; einem Schlammabzug nahe dem Boden der Klärbecken; einem Mischsystem, das Druckluft verwendet; und einem Ablaufleitungssystem nahe der Oberfläche des Klärbeckens ausgestattet sind. Eine solche Vorrichtung ist zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN • FIG. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf die alternierenden Klärbecken. Die Pfeile zeigen die Richtungsbewegung des Stromes zu den Klärbecken und innerhalb des Klärbeckens. Die Draufsicht zeigt die Absetzbecken und die Tangentialstrom-Eindicker im unteren Teil der Draufsicht. • Fig. 2a-2e zeigen die seitliche Schnittansicht von Wasserpegeln und den Betriebsablauf der Absetz- und Eindickvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in zeitlicher Abfolge von a, b, c, d, e und f. • FIG. 3 liefert ein Verfahrensbeispiel für Zyklen zweier alternierender Klärbecken von 30-minütiger Phasendauer. Falls gewünscht, können mehrere Klärbecken (mehr as zwei) in aufeinanderfolgender Anordnung eingesetzt werden. • FIG. 4 ist eine graphische Darstellung, welche die durchschnittliche Leistung einer beispielhaften Absetzbecken-Pilotanlage hinsichtlich der Gesamtmenge an suspendierten Feststoffen (TSS) im Ablauf im Vergleich mit einer Vorklärbecken-Kontrolle zeigt. • FIG. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die durchschnittliche Leistung einer beispielhaften Absetzbecken-Pilotanlage hinsichtlich des chemischen Sauerstoffbedarfs im Vergleich mit einer Vorklärbecken-Kontrolle zeigt. • FIG. 6 ist eine graphische Darstellung, welche die fraktionelle Aufteilung des chemischen Sauerstoffbedarf von Zulauf und Ablauf für eine beispielhafte Absetzbecken-Pilotanlage im Vergleich mit einer Vorklärbecken-Kontrolle zeigt. • FIG. 7 ist eine graphische Darstellung, die ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil des Tangentialstrom-Eindickers in Umdrehungen pro Minute zeigt. • FIG. 8 ist eine graphische Darstellung, die eine beispielhafte Eindickungsleistung eines Tangentialstrom-Eindickers zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die offenbarten Ausführungsformen stellen eine Absetzvorrichtung zur Entfernung organischer Suspensionen in einem Abwasseraufbereitungsprozess durch eine alternierende Belebtschlammadsorptions-Absetzvorrichtung bereit.

Das durch diese Absetzvorrichtung entfernte Material umfasst kolloidale und partikuläre Feststoffe. Das zur Feststoffentfernung verwendete Verfahren besteht darin, gerade genug Belüftungszeit zur Verfügung zu stellen, um die Aggregation von Feststoffen und die Entfernung kolloidaler Feststoffe durch Biosorptions- und Bioflockungsprozesse zu fördern, jedoch nicht genug Zeit, um eine substantielle Oxidation löslicher leicht abbaubarer organischer Materialien oder eine substantielle Hydrolyse und Zersetzung kolloidaler Feststoffe zu bewirken. Die Vorrichtung ist so konstruiert, dass ein kompaktes Design mit kleinem Fußabdruck und geringer Infrastruktur (etwa 30-60 min hydraulische Verweilzeit) für die damit verbundenen Entfernungsschritte uricl mit verringertem Energie-und Ausrüstungsbedarf für die Entfernung dieser Feststoffe geschaffen wird.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung zur Abwasserklärung. Sie umfasst wenigstens zwei alternierende Klärbecken la, lb. Die Figur zeigt zwei Klärbecken la, lb, obwohl natürlich mehrere Klärbecken möglich sind. Jedes Klärbecken la, lb ist mit einem Zulaufleitungssystem ausgestattet, das vorzugsweise nahe dem Boden des Klärbeckens la, lb angeordnet ist. Fig. 1 zeigt die Längsverteilung des Zulaufs entlang dem Boden des Klärbeckens la, lb, um eine übermäßige örtliche Verwirbelung zu vermeiden. Fig. 2a, Fig. 2c zeigen jeweils den Ort des Zulaufs und des Schlammabzugs nahe dem Boden der Klärbecken la, lb. Fig. 1 und Fig. 2d zeigen ein Mischsystem zum Rühren, das vorzugsweise grobblasige Druckluft verwendet, und ein Belüftungsgitter mit vorzugsweise einem Feinblasendiffusor am Boden des Klärbeckens la, lb. Fig. 2a zeigt eine Ablaufleitung nahe der Oberfläche des Klärbeckens la, lb.

Fig. 2c zeigt, dass jedes Klärbecken la, lb hydraulisch mit einer optionalen Eindickungsvorrichtung verbunden ist, und zwar in einer solchen Weise, dass die Abwasserfeststoffe aus dem Klärbecken la, lb einem optionalen Eindicker 2a, 2b zugespeist werden. Der Überlauf von der Eindickungsvorrichtung strömt unter optimalen Bedingungen (wie in Fig. 2c) durch Schwerkraft zum Klärbecken la, lb. Der Unterlauf vom Eindicker strömt zu einer stromabwärtigen Schlammaufbereitungseinheit und wird durch ein Ablaufventil kontrolliert (Fig. 2a).

Die Pegel der Klärbecken la, lb und der Eindicker sind hydraulisch so konzipiert, dass sie während der Klärbeckenabzugsphase (Fig. 2c) vorzugsweise einen schwerkraftbedingten Strom des Überlaufs des Eindickers 2a, 2b zurück zum Klärbecken la, lb ermöglichen. Der ebenfalls in Fig. 2c dargestellte Schlammabzug aus dem Klärbecken la, lb ermöglicht ein Abfallen des Wasserpegels in dem Klärbecken la, lb bis unter den Ablaufpegel, so dass die anschließende Belüftung vorzugsweise nicht zu einem Überlauf von Feststoffen aus dem Klärbecken la, lb in den Ablauf führt.

Fig. 1 zeigt, dass der Abzugsschlamm aus dem Klärbecken la, lb über eine Ablaufleitung gepumpt wird, die ausreichend weit von der Zulaufleitung entfernt ist, um Kurzschlussströmungen und turbulente Bedingungen zu*minimieren; und in alternierender Folge mit einer Drucklufthebeeinrichtung (Mammutpumpe) verbunden wird, die vorzugsweise dieselbe Druckluftquelle verwendet wie das Luftmischsystem. Zur Beförderung von Luft und zum Mischen/Rühren der Inhalte des Klärbeckens la, lb werden Grobblasendiffusoren eingesetzt. Falls gewünscht, werden für eine verbesserte Sauerstofftransfereffizienz zusätzliche Feinblasendiffusoren verwendet. Beide Diffusorengruppen sind am Boden des Klärbeckens la, lb angeordnet und sind in der Draufsicht von Fig. 1 dargestellt. Die Figur offenbart das viereckige Gitter für die Feinblasendiffusoren und die Längsverteilung der zum Rühren verwendeten Grobblasendiffusoren.

Die Absetzvorrichtung verwendet Luft, wobei vorzugsweise eine Konfiguration aus drei gleichgroßen Gebläsen verwendet wird, wobei ein Gebläse Luft zum Heben des Abzugsschlamms liefert und anschließend Luft zur grobblasigen Belüftung liefert und ein zweites Gebläse das grobblasige Luftmischsystem unterstützt und das dritte Gebläse erforderlichenfalls Luft für die Feinblasendiffusoren liefert und als Reserve dient.

Fig. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e beschreiben die Phasen der Prozesszyklen. Fig. 3 liefert eine Zeitzyklusverteilung mit zwei dreißigminütigen Phasen für die verschiedenen in Fig. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e beschriebenen Aufbereitungsschritte. Die Klärung und Eindickung von Abwasser wird mit wenigstens zwei alternierenden und gleichen Prozesszyklen betrieben; wobei jeder Prozesszyklus aus einer Beschickungsphase besteht, die der gesamten Zykluszeit geteilt durch die Anzahl der Klärbecken entspricht. Folglich beträgt in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 für zwei alternierende Klärbecken la, lb die Beschickungsphase 15 Minuten, die Hälfte der der gesamten Zykluszeit. Fig. 2a zeigt die erste Phase, in welcher die Beschickung einem nicht gerührten Absetzbecken zugesetzt wird und zugleich während derselben Phase der Klärbeckenzulaufstrom den Ablaufstrom des Überstands herausdrückt. Vorzugsweise wird während dieser Phase der Eindickerunterlauf der stromabwärtigen Schlammaufbereitungseinheit zugespeist.

Im Anschluss an die Beschickungsphase führt das Absetzbecken, falls gewünscht, das Aufkonzentrieren und Absetzen des Schlamms fort (Fig. 2b).

In der nachfolgenden Schlammabzugsphase, dargesteflt in Fig. 2c, wird ein Strom von abgesetztem Schlamm aus dem Absetzbecken abgezogen und in einen optionalen Eindicker eingeleitet; wobei der Eindickerüberlauf zum Klärbecken la, lb zurückgeführt wird.

Fig. 2d zeigt die Zykluszeit für eine ausreichende Luftmisch-Kontaktphase und Fig. 2e zeigt eine Absetzphase vor der nächsten Beschickungs- und Ablaufphase. Bei dieser Ausführungsform betragen die Luftmischphase und die Absetzphasen jeweils sechs Minuten, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Luftmisch-Kontaktphase dient dazu, abgesetzten Schlamm aufzurühren, schwebenden Schlamm einzubinden, die Erzeugung extrazellulärer polymerer Substanzen durch heterotrophe Organismen (insbesondere wenn Wachstumsraten leicht unterhalb der maximalen Wachstumsraten des Organismus liegen) und die anschließende Sorption kolloidaler und löslicher organischer Substanzen zu ermöglichen.

Dem Klärbecken la, lb kann Belebtschlamm aus einem anderen stromabwärtigen oder einem parallelen Prozess zugesetzt werden, um die Entfernung von organischem Material zu verbessern. Auch können dem Zulauf vor Eintritt in das Klärbecken la, lb chemische Flockungsmittel (ehern) zugesetzt werden. Optional werden vorzugsweise während der Mischphase in dem Klärbecken la, lb Polymere zugesetzt, um die Entfernung von organischem Material zu verbessern. Fig. 4 zeigt die Leistung des AAA-Absetzbeckens im Vergleich mit einer Vorklärbecken-Kontrolle für AAA-Biosorption, wenn nur Luft zugeführt wird (nur PS), bei Zugabe von Abzugs-Belebtschlamm aus einem anderen Prozess (PS+WAS) und bei kombinierter Zugabe von WAS und chemischen Flockungsmitteln (PS+WAS+chem). Die Figur zeigt erhebliche Verbesserungen hinsichtlich der Abnahme der Gesamtmenge an suspendierten Feststoffen bei jeder dieser aufeinanderfolgenden Varianten. Fig. 5 zeigt die Abnahme des chemischen Sauerstoffbedarfs (COD) für jede der obigen Varianten. Wiederum sind bei AAA (nur PS, PS+WAS und PS+WAS+chem) gegenüber einer Vorklärbecken-Kontrolle erhebliche Verbesserungen zu verzeichnen.

Fig. 6 zeigt die Fraktionen von Schwebstoffteilchen (absetzbaren Feststoffen), Kolloiden und löslichen Substanzen im Zulauf und Ablauf von einem AAA-Absetzbecken gegenüber einer Vorklärbecken-Kontrolle. Erwünscht sind geringere Konzentrationen der Schwebstoff- und 3er P&ll*oicifratöiön im*Ablauf. Das AAA-Absetzbecken (nur PS), die Verbesserungsvariante mit WAS (PS+WAS) und die chemischen Verbesserungsvarianten (PS+WAS+ehern) weisen durchwegs einen im Vergleich zur Kontrolle geringeren Schwebstoffteilchen- und Kolloid-COD auf, was auf eine bessere Prozessleistung hinsichtlich der effizienten Entfernung dieser organischen Suspensionen hindeutet. In Fig. 6 ist der lösliche COD durch die AAA-Absetzbecken-Varianten etwas verringert, es steht jedoch noch viel für stromabwärtige Prozesse (wie Denitrifizierung oder biologische Phosphorentfernung) zur Verfügung. Somit zeigt das AAA-Absetzbecken eine bemerkenswerte Effizienz bei der Entfernung von Schwebstoffteilchen und Kolloiden mittels Biosorption (und optionaler Chemisorption) und Bioflockung (und optionaler chemischer Flockung), wobei es zugleich die lösliche Fraktion passieren lässt.

Der Abzugsschlamm aus dem Klärbecken la, lb wird dem Eindicker 2a, 2b tangential zugespeist, um eine sanfte Kreisströmung zur Verbesserung der Eindickungsleistung zu erzeugen. Fig. 7 zeigt die tangentialen UpM während der Einleitung der Beschickung und das auch nach Abschluss der Beschickungszugabe (nach ungefähr 15 Minuten) beibehaltene Moment. Die Fähigkeit des Eindickers, dieses Moment beizubehalten, verringert eine "Hohlraumbildung" und eine Kurzschlussströmung des Eindickerüberstands durch die eingedickte Schicht erheblich. Diese langsame Strömung ermöglicht außerdem eine verbesserte und schnelle Eindickung. Fig. 8 zeigt die Eindickungsleistung für die AAA-Schlämme (nur PS, PS+WAS, PS+WAS+Chemikalien). Der Eindicker ist imstande, auf Feststoffkonzentrationen von mehr als 30.000 mg/l (3%) einzudicken, wobei lediglich ein flaches Design für die Pilot-Demonstration möglich war. Tiefere und längere Klärbecken la, lb könnten eine schnelle Eindickung auf über 5% Feststoffe ermöglichen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Strukturen, Verfahren und Mittel beschränkt. Die Erfindung wird durch die unten angeführten Ansprüche definiert.

Claims (24)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Abwasserklärung, bei dem wenigstens zwei alternierende und gleiche Prozesszyklen in zwei oder mehr Klärbecken (la, lb) durchgeführt werden, wobei jeder Prozesszyklus aus einer Beschickungsphase mit gleichzeitiger Beschickung und Entnahme und einer Absetzphase besteht, in welcher Überschussschlamm entfernt wird und die verbleibende Schlammschicht homogenisiert wird und sich vorabsetzt, wobei zu jedem Zeitpunkt in wenigstens einem Klärbecken (la, lb) die Beschickungsphase durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dauer der Beschickungsphase einer gesamten Zykluszeit geteilt durch die Anzahl der Klärbecken (la, lb) entspricht und die Absetzphase vorzugsweise aus einem ersten Absetzen, Abzug, Belüften und einem zweiten Absetzen besteht.
3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Abzug durch Druckluftheben des Schlamms aus dem Klärbecken (la, lb) in einen Eindicker (2a, 2b) erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem Schlamm aus jedem Klärbecken (la, lb) zu einem separaten Eindicker (2a, 2b), der dem Klärbecken (la, lb) zugeordnet ist, befördert wird und dieser Schlamm während der Beschickungsphase in dem Klärbecken (la, lb), das diesem Eindicker (2a, 2b) zugeordnet ist, aus dem Eindicker (2a, 2b) entfernt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem in dem Eindicker (2a, 2b) eine Kreisströmung erzeugt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Pegel der Klärbecken (la, lb) und der Eindicker (2a, 2b) hydraulisch so konzipiert sind, dass sie während der Klärbeckenabzugsphase einen schwerkraftbedingten Strom des Überlaufs des Eindickers (2a, 2b) zurück zum Klärbecken (la, lb) ermöglichen; und bei dem der Schlammabzug ein Abfallen des Wasserpegels in dem Klärbecken (la, lb) bis unter den Ablaufpegel ermöglicht, so dass die anschließende Belüftung nicht zu einem Überlauf von Feststoffen aus dem Klärbecken (la, lb) in den Ablauf führt.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem während der Beschickungsphase Abwasser in einen unteren Bereich des Klärbeckens (la, lb) in eine Schlammschicht geleitet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem während der Beschickungsphase der Zulaufstrom den Ablaufstrom des verbliebenen Überstands herausdrückt, wobei ein fast konstanter Wasserpegel aufrechterhalten wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Beschickungsphase und die Absetzphase von gleicher Länge sind.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem dem Klärbecken (la, lb) Belebtschlamm aus einem anderen Prozess zugesetzt wird, um die Entfernung von organischem Material zu verbessern.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem dem Zulauf vor Eintritt in das Klärbecken (la, lb) ein Flockungsmittel zugesetzt wird und vorzugsweise während der Mischphase optional in dem Klärbecken (la, lb) Polymere zugesetzt werden, um die Entfernung von organischem Material zu verbessern.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Belüftungsphase dazu dient, abgesetzten Schlamm aufzurühren, schwebenden Schlamm einzubinden und die Erzeugung extrazellulärer polymerer Substanzen durch heterotrophe Organismen und die anschließende Sorption kolloidaler und löslicher organischer Substanzen zu ermöglichen.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die biologische Phosphoraufnahme in dem Klärbecken durch Zugabe von Biomasse aus einer stromabwärtigen biologischen Aufbereitungseinheit oder durch Rezy-klieren von Biomasse aus dem zugeordneten Eindicker verbessert wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ßfs 13, bei dem gespeicherte Polyhydroxyalkanoate (PHA) von angesammelten Organismen aus dem Unterlauf des Eindickers extrahiert werden.
15. 15. Vorrichtung zur Abwasserklärung, die wenigstens zwei Klärbecken (la, lb) umfasst, welche in einer alternierenden Anordnung betrieben werden und jeweils mit einem Zulaufleitungssystem nahe dem Boden des Klärbeckens (la, lb); einem Schlammabzug nahe dem Boden der Klärbecken (la, lb); einem Mischsystem, das Druckluft verwendet; und einem Ablaufleitungssystem nahe der Oberfläche des Klärbeckens (la, lb) ausgestattet sind.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Klärbecken (la, lb) mit einem Zulaufleitungssystem nahe dem Boden der Klärbecken (la, lb) ausgestattet sind.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei der jedes Klärbecken (la, lb) hydraulisch mit einem Eindicker verbunden ist, derart, dass die Abwasserfeststoffe aus dem Klärbecken (la, lb) in den Eindicker (2a, 2b) gespeist werden und der Überlauf vom Eindicker (2a, 2b) mit dem Klärbecken (la, lb) verbunden ist.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der ein Ablaufventil oder eine Ablaufpumpe zur Kontrolle des Schlammabzugs vom Boden des Eindickers (2a, 2b) vorgesehen ist.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei der eine Abzugsleitung aus dem Klärbecken (la, lb) so angeordnet ist, dass eine tangentiale Einleitung des Abzugsstroms in den Eindicker (2a, 2b) ermöglicht wird, um eine sanfte Kreisströmung zur Verbesserung der Eindickungsleistung zu erzeugen.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der eine Schlammabzugseinheit nahe dem Boden der Klärbecken (la, lb) vorgesehen ist.
21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der eine Drucklufthebeeinrichtung (Mammutpumpe) vorgesehen ist, welche dieselbe Druckluftquelle verwendet wie das Luftmischsystem.
22. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei der Grobblasendiffusoren zur Belüftung und zum Mischen der Inhalte des Klärbeckens (la, lb) vorgesehen sind.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der zusätzliche Feinblasendiffusoren zur verbesserten Sauerstofftransfereffizienz vorgesehen sind.
24. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, bei der eine Konfiguration aus drei gleichgroßen Gebläsen verwendet wird, wobei ein Gebläse Luft zum Heben des Abzugsschlamms liefert und anschließend Luft zur grobblasigen Belüftung liefert und ein zweites Gebläse das grobblasige Luftmischsystem unterstützt und das dritte Gebläse erforderlichenfalls Luft für die Feinblasendiffusoren liefert und als Reserve dient. 2014 07 24