Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen und regelbaren Reinigung von Abwasser, insbesondere biologische Reinigung, durch Trennung der festen und gelösten Schmutzstoffe vom Wasser in einer Abwasserreinigungsanlage sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um die im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe als Schlamm zu sammeln und aus dem Wasser abzuführen.
Bekannt ist die biologische Reinigungsanlage nach dem Belebtschlammverfahren. Durch die Turbulenz infolge der notwendigen Belüftung werden die Mikroorganismen im Belebtschlammbecken in Schwebe gehalten. Dabei erfolgt die Resorption gelöster organischer Stoffe in die Mikroorganismen wodurch diese Stoffe dem Abwasser entzogen werden.
Bei diesen Anlagen ist die einwandfreie Nachklärung zum Abtrennen der Mikroorganismen vom behandelten Abwasser zur Erhaltung von genügend Mikroorganismen im Belebtschlammbecken unabdingbare Voraussetzung für die Reinigungswirkung. Oft treten hingegen grössere Verluste von Mikroorganismen durch Ausschwemmen mit dem Abwasser auf, wodurch die Konzentration an Mikroorganismen abnimmt und die Reinigungswirkung der Anlage beeinträchtigt wird.
Bekannt ist weiter die biologische Reinigungsanlage nach dem Tropfkörperverfahren, bei welchem der Aufwuchs der Mikroorganismen auf Bewuchs-Oberflächen als sog. biologischer Rasen erfolgt. Im Gegensatz zum Belebtschlammverfahren ist daher beim Tropfkörperverfahren die Nachklärung nicht integrierender Bestandteil der biologischen Kläranlage, sondern dient einzig der Zurückhaltung von gelegentlich ausgespülten Teilen biologischen Rasens. Kläranlagen nach dem Tropfkörperverfahren sind, bei hoher Belastung durch gelöste organische Inhaltstoffe im Abwasser, durch starken Aufwuchs des biologischen Rasens anfällig auf Verstopfungen. Dies kann einen einwandfreien Anlagebetrieb verunmöglichen und oft zu mühsamen und kostspieligen Reinigungsvorkehren der B ewuchskörper-Oberflächen führen.
Bekannte Belebtschlammanlagen zeichnen sich durch den Vorteil aus, dass Schmutzwasserstösse extremer oder ausgefallener Zusammensetzung dank dem Puffervermögen der grossen Wassermenge im Belebtschlammbecken gut aufgefangen werden.
Bekannte Tropfkörperanlagen weisen einen wirtschaftlich günstigen Eintrag von Luftsauerstoff auf und eine wirksame Verteilung der gelösten organischen Schmutzstoffe auf die Mikroorganismen des biologischen Rasens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abwasserreinigung zu schaffen, welches einerseits den kontinuierlichen Betrieb wie bei den bestens bekannten Anlagen ermöglicht und gleichzeitig die Mängel der bekannten Einrichtungen vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem man die im Abwasser enthaltenen gelösten organischen Substanzen in einem Kontaktbecken in die Tropfkörper- und Belebtschlamm-Mikroorganismen des biologischen Schlammes überführt, wobei die zur Tätigkeit der Mikroorganismen notwendige Sauerstoffmenge mittels einer rotierenden Tropfkörpereinrichtung ins Abwasser eingetragen wird, deren Fördermenge durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit geregelt wird, dass man die Konzentration an biologischem Schlamm im Kontaktbecken durch Absaugen von biologischem Schlamm aus dem Nachklärbecken regelt und, dass man den überschüssigen biologischen Schlamm aus dem Kontaktbecken durch Rückfördern in das Vorklärbecken vom Abwasser abtrennt.
Gemäss der Erfindung kennzeichnet sich die Anlage zur Durchführung des Verfahrens, mit einer kombinierten Tropfkörper- und Belebtschlammanlage, bei welcher ein rotierender Tropfkörper in einem Kontaktbecken angeordnet ist und ein Nachklärbecken zur Trennung des biologischen Schlammes aus dem gereinigten Abwasser vorgesehen ist, und mit mindestens einer Vorrichtung, mittels welcher die Menge vom über schüssigen biologischen Schlamm für das Vorklärbecken reguliert wird, dadurch dass der Tropfkörper Kammern aufweist, die nur teilweise mit Bewuchskörpern gefüllt sind, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Tropfkörpers einstellbar ist, und dass der Tropfkörper mit einem Schwimmer versehen ist, um die Lager zu entlasten, dass eine Prellwand vorgesehen ist,
um das Kontaktbecken vom Nachklärbecken zu trennen und ferner eine einstellbare eintauchende Abdeckun#überdemNach- klärbecken angeordnet ist, zum Zwecke die Turbulenz des zuströmenden Abwasser-Schlammgemisches zu unterdrücken, und dass eine Reguliereinrichtung am Ablauf des Vorklärbeckens und eine Kontrolleinrichtung am Ablauf des Kontaktbeckens vorgesehen sind, um die bewegten Mengen bi < > logischen Schlammes zu regeln, wobei die Einrichtungen mit dem Regelorgan des rotierenden Tropfkörpers in Wirkverbindung stehen.
Die Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Grundriss einer Abwasserreinigungsanlage mit rechteckigem Behandlungsbecken und einem rotierenden Tropfkörper,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie II-II parallel zur Fliessrichtung des Abwassers durch die Anlage nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach Linie III-III quer zur Fliessrichtung des Abwassers durch die Anlage nach Fig. 1.
In den Figuren ist mit 1 ein Zulauf zur Abwasserreinigungsanlage bezeichnet, in welchem allenfalls ein Rechen und ein Sandfang eingebaut sind (nicht gezeigt). Der Kanal 1 mündet in die mechanische Reinigungsstufe 2 der Anlage.
Die mechanische Reinigungsstufe 2 umfasst ein Vorklärbecken 21 mit rechteckigem Grundriss, dessen Beckensohle 22 trichterförmig ausgebildet ist zum Sammeln des sich absetzenden Schlammes 64.
Die in Strömungsrichtung des Abwassers angeordneten Tauchwände 23 dienen zur Beruhigung des einlaufenden Abwassers und zum Zurückhalten des aufsteigenden Schwimmschlammes 61. Das Vorklärbecken 21 weist eine Reguliereinrichtung 24 mit beweglicher Tauchwand auf, welche einerseits den Ablauf des vorgereinigten Abwassers in die biologische Reinigungsstufe 3 der Anlage regelt, anderseits die Rückförde- rung von sich ansammelndem biologischem Schlamm 63 in Richtung des Pfeiles A zur Beckensohle 22 beeinflusst.
Die biologische Reinigungsstufe 3 besteht aus einem Kontaktbecken 31, dessen Beckensohle 32 verschiedene Neigungen aufweist, ferner aus einer Tropfkörpereinrichtung 34 mit einem drehenden Tropfkörper 35, aufgebaut aus einzelnen Kammern 36 die mit losen, grossflächigen Bewuchskörpern 37 teilgefüllt sind. An den Tropfkörper 35 ist eine Schwimmtrom- mel 38 montiert, die rund zur Hälfte in das Kontaktbecken 31 eintaucht. Der Auftrieb der Schwimmtrommel 38 entspricht etwa dem Gesamtgewicht des Tropfkörpers 35 mit Bewuchskörpern, wodurch sich eine Herabsetzung der Lagerkräfte für die rotierenden Teile der Tropfkörpereinrichtung ergibt.
In Durchflussrichtung des Abwassers durch das Kontaktbecken 31 gesehen, ist am Ende des Kontaktbeckens 31 eine für die Ableitung des Abwassers geeignete Prellwand 39 angeordnet, welche den Fluss des Abwassers ablenkt. An der Prellwand 39 ist eine Kontrolleinrichtung 40 mit beweglichem Schieber angebracht, welche einerseits den Abfluss des Abwassers in das Nachklärbecken 41 regelt, anderseits den aus dem Nachklärbecken 41 anfallenden biologischen Schlamm 63 der weiteren Behandlung im Kontaktbecken 31 zuleitet. Der Regelantrieb der Reguliereinrichtung 24 wie auch der Kontrolleinrichtung 40 kann elektrischer, mechanischer oder hydraulischer Art sein und kann, da die Einrichtungen 24, 40 ortsfest montiert sind, an einer geschützten Stelle untergebracht werden.
Das Nachklärbecken 41 weist eine geneigte Beckensohle 42 auf und hat eine Abschlusswand 43 mit einstellbaren Öffnungen 44,zum den Abfluss des gereinigten Abwassers zu drossein. Über einem Teil der Oberfläche des Nachklärbeckens 41 ist eine eintauchende Abdeckung 45 angebracht. Damit ergibt sich eine verkleinerte freie Wasserspiegeloberfläche über dem Nachklärbecken 41, welche als Kontroll- und Reinigungsöffnung 46 verwendet wird. Diese Öffnung 46 ermöglicht stabile Strömungsverhältnisse für den Abfluss des Abwassers aus dem Nachklärbecken 41 in den Ablaufkanal 51 der Abwasseranlage und für die Trennung des biologischen Schlammes 63, durch Sedimentation, vom gereinigten Abwasser.
Durch den Ablaufkanal 51 wird das gereinigte Abwasser dem Vorfluter zugeleitet.
Der Betrieb der beschriebenen Anlage erfolgt in der Weise, dass das durch die Kanalisation gesammelte Abwasser durch den Zulaufkanal 1 in die Abwasseranlage eingeleitet wird. Um die im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe zu entfernen, verwendet man mechanische und biologische Reinigungsverfahren. Die mechanische Reinigung 2 erfolgt im Vorklärbecken 21 durch Trennen der absetzbaren Stoffe 60 und der aufschwimmbaren Stoffe 61 als Schlamm infolge verschiedenen spezifischen Gewichtes dieser Stoffe im Vergleich zu Wasser. An den geneigten Wänden der Beckensohle sammelt sich der absetzbare Schlamm 64 und zwischen den Trennwänden 23 sammelt sich der aufschwimmbare Schlamm 61.
Das vorgereinigte Abwasser gelangt durch die Durchströmöffnung der Reguliereinrichtung 24 des Vorklärbeckens 21 in das Kontaktbecken 31 zur biologischen Reinigung 3. Dazu werden die gelösten organischen Substanzen 62 durch Resorption in die Mikroorganismen des biologischen Schlammes 63 übergeführt und somit dem Abwasser im Kontaktbecken 31 entzogen. Die Mikroorganismen sind gegenwärtig entweder als Belebtschlamm im Kontaktbecken 31 oder als biologischer Rasen auf den Bewuchskörpern 37 in den Kammern 36 des rotierenden Tropfkörpers 35. Die Mikroorganismen benötigen Sauerstoff für ihre Tätigkeit. Luftsauerstoff 71 wird eingetragen in das Abwasser von der Wasseroberfläche her und gelangt mittels Diffusion durch das Wasser zu den Mikroorganismen sowohl des biologischen Schlammes im Kontaktbekken 31, als auch des biologischen Schlammes auf den Bewuchskörpern 37 im Tropfkörper 35.
Der Eintrag von Luftsauerstoff 71 ins Abwasser erfolgt durch den sich drehenden Tropfkörper 35, indem dieser die Bewuchskörper 37 aus dem Abwasser auftauchen und in das Abwasser eintauchen lässt.
Das auf den Bewuchskörpern 37 haftende Abwasser kommt mit der Luft in Kontakt und sättigt sich während der Auftauchzeit mit Luftsauerstoff 71. In der Folge gelangt der Luftsauerstoff 71 zu den Mikroorganismen und der biologische Rasen wächst auf den Bewuchskörpern 37 und der Belebtschlamm vermehrt sich im Kontaktbecken 31. Da der Tropfkörper 35 in einzelne Kammern 36 aufgeteilt ist, welche mit Bewuchskörpern 37 nur teilgefüllt sind, ergibt sich einerseits ein gesichertes Anheben der Bewuchskörper 37 aus dem Abwasser im Kontaktbecken 31, andererseits werden bei jeder Umdrehung des Tropfkörpers 35 mehrmalige gegenseitige Bewegungen zwischen den einzelnen Bewuchskörpern 37 erzwungen, wodurch Verstopfungen verhindert werden. Die gegenseitigen Bewegungen oder das Überrollen können unterstützt werden durch die Wahl von Bewuchskörpern 37 mit unterschiedlichem Gewicht.
Der rotierende Tropfkörper 35 mit den einzelnen Kammern 36 wirkt bei deren Eintauchen ins Abwasser wie ein Schaufelrad. Dadurch ergibt sich eine Pumpförderung vom Zulauf gegen den Ablauf für Abwasser, welches in den Hohlräumen des Tropfkörpers 35 gefangen wird. Damit wird ein schneller Wechsel der Wasserpartikel an den Wasseroberflächen des Kontaktbeckens 31 erreicht, was zum Eintrag von- Luftsauerstoff 71 beiträgt. Weiter ergibt sich Turbulenz im Abwasser des Kontaktbeckens 31, wodurch der biologische Schlamm 63 im Kontaktbecken 31 schwebend gehalten wird. Durch entsprechende Einstellung der Umfangsge- schwindigkeit oder Eintauchgeschwindigkeit C des Tropikör- pers 35 kann die Fördermenge des Abwassers geregelt werden.
Das durch den Tropfkörper 35 pumpgeförderte Abwasser wird durch die Prellwand 39 abgelenkt und durch die Kontrolleinrichtung 40 mit beweglichem Schieber weitergeleitet in Richtung des Pfeiles B, wobei die Strömung derart stark ist, dass abgesetzter biologischer Schlamm 63 aus dem Nachklärbecken 41 in das Kontaktbecken 31 abgesaugt wird und schliesslich in Richtung des Pfeiles A in das Vorklärbecken 21 zum Absetzen im Schlammtrichter zurückgefördert wird.
Im Nachklärbecken 41 erfolgt die Trennung, durch Sedimentation, des biologischen Schlammes 63 von dem gereinigten Abwasser. Dies erfordert eine genügend lange Verweilzeit in dem Nachklärbecken 41, wobei gleichmässiger d.h. ruhiger Zulauf von Abwasser zu Nachklärbecken 41 Vorbedingung ist für eine gute Trennung. Es ist bekannt, dass der Zulauf von Abwasser zur Abwasseranlage oft in einem Abwasserstoss oder -schwall erfolgt. Wesentlich ist, dass die Zulaufmenge zum Nachklärbecken 41 in einfachster Weise dadurch geregelt werden kann, dass die Abflussmenge gleichmässig eingehalten wird. Dies kann durch entsprechende Einstellung der Öffnungen 44 für den Abfluss des gereinigten Abwassers in den Ablaufkanal 51 erreicht werden.
Im Vorklärbecken 21 sowie im Kontaktbecken 31 und im Nachklärbecken 41 ergibt sich beim stossweisen Abwasserzufluss ein Aufstau oder eine Ni veaudifferenz A h, was auf die Reinigungswirkung der Anlage ohne Belang ist.
Wie bereits erwähnt, findet mittels des rotierenden Tropfkörpers 35 ein kontinuierlicher Eintrag von Luftsauerstoff 71 in das Abwasser im Kontaktbecken 31 statt. Durch Regelung der Eintauchgeschwindigkeit C des Tropfkörpers 35 kann die im Abwasser gelöste Sauerstoffmenge auf für den Betrieb günstigsten Wert gehalten werden. Durch die biologischen Vorgänge im Abwasser des Kontaktbeckens 31 nimmt die Menge an biologischem Schlamm 63 stetig zu. Um die Konzentration an biologischem Schlamm 63 im Kontaktbecken innerhalb günstigster Betriebsbedingungen zu halten, erfolgt kontinuierlich eine Schlammrückströmung D aus dem Kontaktbecken 31 in das Vorklärbecken 21. Um die Trennung des biologischen Schlammes 63 von gereinigtem Abwasser im Nachklärbecken 41 sicherzustellen, erfolgt eine kontinuierliche Schlammabsaugung E aus dem Nachklärbecken 41 in das Kontaktbecken 31.
Die Schlammrückströmung D bzw. die Schlammabsaugung E kann durch Regelung der Fördermenge der Durchströmöffnung der Reguliereinrichtung 24 des Vorklärbeckens 21 bzw. der Fördermenge der Durchströmöffnung der Kon trolleinrichtung 40 des Kontaktbeckens 31 reguliert werden, was durch Einstellung der Öffnungshöhe mittels der beweglichen Tauchwand bzw. dem beweglichen Schieber erreicht wird.