DD234157A3

DD234157A3 - Verfahren und einrichtung zur biologischen behandlung von abwasser

Info

Publication number: DD234157A3
Application number: DD83256600A
Authority: DD
Inventors: Christian Pueschel; Peter Ott; Reinhold Feller; Werner Neustadt; Peter Wiese
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1986-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur biologischen Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren bei weitestgehender Entfernung von Schwebstoffen aus dem Abwasser. Das Ziel der Erfindung besteht in der Effektivitaetserhoehung der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren. Dabei soll die Raumbelastung wesentlich erhoeht und ein schwebstoffarmer Ablauf erreicht werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Abtrennung des nach dem Belebtschlammverfahren gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm mittels Filtration direkt im turbulent durchmischten Belebungsbecken oder in einer nachgeschalteten Stufe eine hohe Schlammkonzentration im Belebungsbecken und einen schwebstoffarmen Ablauf zu erhalten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem im Belebungsbecken und/oder in einem nachgeschalteten Becken eine als Oberflaechenfilter arbeitende feinkoernige Filterschicht angeordnet wird, durch die das gereinigte Abwasser als schwebstoffarmes Filtrat entnommen wird, wobei die oberflaechennahe Schicht staendig oder in vorbestimmten Abstaenden partiell aufgewirbelt wird und die vorbestimmte Belebtschlammkonzentration im Belebungsbecken durch Abfuehrung der in der Kolmationsschicht konzentrierten Ueberschussschlammenge eingestellt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die biologische Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren zur Beseitigung von biologisch abbaubaren organischen Inhaltsstoffen. Die Erfindung betrifft ferner die weitestgehende Entfernung von Schwebstoffen aus dem Abwasser.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für das Belebtschlammverfahren werden im allgemeinen mindestens zwei Reaktoren benötigt. Im Belebungsbecken ird das Abwasser zusammen mit dem rückgeführten Belebtschlamm aus der Nachklärung vermischt und gleichzeitig belüftet. Die Trennung von Schlamm und Abwasser erfolgt in Nachklärbecken, z. B. durch Sedimentation oder Flotation. Der Nachteil dieser Trennverfahren liegt darin, daß der Rücklaufschlamm nur eine geringe Feststoffkonzentration hat und dadurch z. B. die Schlammkonzentration im Belebungsbecken für kommunales Abwasser nicht über 4... 6g/l gesteigert werden kann, was wiederum dazu führt, daß infolge der begrenzten Abbauleistung des Belebtschlammes große Reaktionsvolumina benötigt werden.

Es wurden eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen, den rückzuführenden Schlamm z. B. durch Flotation oder Eindickungszentrifugation aufzukonzentrieren. Sie besitzen alle den Nachteil, daß sie einen zu geringen Abscheidegrad besitzen, wodurch die flüssige Phase ebenfalls wieder im Belebungsbecken behandelt werden muß und zu einer Erhöhung des Energie- und Bauaufwandes führen. Filtrationsverfahren können für diese Medien nicht eingesetzt werden, da die Filterlaufzeit extrem kurz und die Filterleistung extrem klein ist.

Zur Verringerung des Volumens der Belebungsbecken wurde versucht, durch Erhöhung des Rücklaufschlammverhältnisses im Belebungsbecken eine höhere Schlammkonzentration zu erreichen. Das ist aber nur in begrenztem Maße möglich, da dadurch die Belastung des Nachklärbeckens erhöht wird und dafür ein größerer Aufwand entsteht.

Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik ist in dem z.T. nicht unerheblichen Schwebstoffaustrag aus den Nachklärbecken zu sehen.

Zur Durchführung des Belebungsverfahrens in einem Reaktor für Belüftung und Trennung der festen Phase wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Insbesondere bei Kompaktanlagen für kleine Kapazitäten wird der Absetzraum vom Belebungsraum nur durch eine Leitwand getrennt. Der Absetzraum ist dabei jedoch ohne Durchmischung und ohno Belüftung ausgebildet ui, J geht demzufolge als Reaktionsraum für die biologische Stufe verloren.

Aus der DE-OS 2944081 ist bekannt, daß bei Anlagen für die biologische Abwasserreinigung die Abtrennung des Belebtschlammes vom gereinigten Wasser durch Fluidfiltration mit der Aktivierung konstruktiv in einem Behälter integriert ist.

Hierbei wird der Sedimentationsvorgang durch einen definierten Geschwindigkeitssprung zur Ausbildung einer Schicht mit erhöhter Schlammflockenkonzentration (Schwebefilter) unterstützt. Es handelt sich dabei im verfahrenstechnischen Sinn um einen Absetz-, nicht um einen Filtrationsvorgang. Da auch hierbei nur eine konstruktive Zusammenlegung der Belebungs- und Trennstufe erfolgt und im Trennraum keine Turbulenz auftreten darf, ist die Nutzung des Trennra' mes für die biologische Stufe nicht möglich.

Gemäß DE-AS 1636300 ist bekannt, daß während des Filtrationsvorganges ein Waschen der Filterschicht erreicht wird, indem in lokal begrenzten Bereichen durch Druckwassereintrag eine entgegengesetzte Strömung realisiert wird. Dabei ist nachteilig, daß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit benötigt wird, was zu einem hohen Spülwassereintrag führi. Eine Anreicherung des Trockensubstanzgehaltes im Belebungsbecken ist damit nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Effektivitätserhöhung der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren. Dabei soll eine wesentliche Erhöhung der möglichen Raumbelastung und ein schwebstoffarmer Ablauf erreicht werden. Die der Belebungsstufe nachgeschaltete Trenneinrichtung soll in ihrem Bauvolumen verringert, oder es soll völlig auf sie verzichtet werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Abtrennung des nach dem Belebtschlammverfahren gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm mittels Filtration direkt im turbulent durchmischten Belebungsbecken oder in einer nachgeschalteten Stufe eine hohe Schlammkonzentration im Belebungsbecken und einen schwebstoffarmen Ablauf zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem im Belebungsbecken und/oder in einem nachgeschalteten Becken eine als Oberflächenfilter arbeitende feinkörnige Filterschicht angeordnet wird, durch die das gereinigte Abwasser als schwebstoffarmes Filtrat entnommen wird. Die Filterschicht kann dabei in unterschiedlicher Weise in dem Becken angeordnet werden, z. B. am Beckenboden, in einem terrassenförmigen Einschnitt oder an der Beckenwand. ^:

- Bei der vorzugsweisen Anordnung am Beckenboden oder in einem terrassenförmigen Einschnitt wird zur Gewährleistung einer ständig gleichbleibenden Filterleistung die oberflächennahe Schicht des Feinkornfilters in Abhängigkeit von der Schlammkonzentration ständig oder in vorbestimmten Zeitabständen partiell aufgewirbelt und dadurch die Ausbildung einer verdichteten Kolmationsschicht verhindert.

Die vorbestimmte Belebtschlammkonzentration im Belebungsbecken wird bei einstufigem Betrieb durch Abführung der in der Kolmationsschicht konzentrierten Überschußschlammenge über eine Abzugsvorrichtung eingestellt. Bei zweistufigem Betrieb wird der hochkonzentrierte, aufgewirbelte Schlamm der Kolmationsschicht nach Abzug des Überschußschlammes unmittelbar in das Belebungsbecken rückgeführt.

Dazu wird erfindungsgemäß innerhalb eines vom übrigen Reaktor abgeschlossenen, zur Filterschicht offenen Raumes, durch einen rotierenden Körper die Oberfläche der Filterschicht, einschließlich der Kolmationsschicht aufgewirbelt. Durch geringfügige Verringerung des hydrostatischen Druckes in diesem abgeschlossenen Raum gegenüber dem übrigen Reaktor wird dort die Strömungsrichtung umgekehrt, wodurch eine hydraulische Austragung von feindispersen Stoffen aus der Filterschicht erfolgt und ihre Tiefenverschmutzung verhindert wird.

Durch Zugabe von Wasser mit einer geringeren Feststoffkonzentration als die des AbwasserVSchlammgemisches im Belebungsbecken in die neben dem abgeschlossenen Raum gelegene Zone wird die Austragung der feindispersen Stoffe aus der körnigen Filterschicht unterstützt. Dafür kann bereits gereinigtes Abwasser mit dem gleichen hydrostatischen Druck wie im Belebungsbecken verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß über der feinkörnigen Filterschicht eine rotierende Trommel mit horizontaler Achse beweglich angeordnet ist, wobei diese von Umfassungswänden umgeben ist, die einen vom Reaktor abgeschlossenen, zur Filterschicht offenen Raum bilden. In diesem wird eine Entnahmevorrichtung für den Schlamm vorgesehen.

Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Unterstützung des Austrage von feindispersen Stoffen aus der oberen Filterschicht neben dem abgeschlossenen Raum mit einem zur Filterfläche offen en Behälter für Wasser mit geringerer Feststoff konzentration als die des AbwasserVSchlammgemisches versehen werden.

Ausführungsbeispiel 1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand des zugehörigen Bildes 1 für einen einstufigen Betrieb erläutert werden:

In einem Belebungsbecken 1 von 3,5m Tiefe und 6,0m Breite sind auf einer Seite die Belüftungseinrichtungen für die Druckbelüftung 2 angeordnet. Auf der anderen Beckenseite befindet sich ein 3,0 m breiter Streifen einer Filterschicht 3 mit einer Stärke von 0,4m, bestehend aus Sand der Körnung 0,5... 1 mm. Die Filterschicht ist auf eine Stützschicht 4 mit einer Drainage 5 aufgelagert. Die Drainage mündet in die seitlich angeordnete Kammer 6 für das gereinigte Abwasser.

Das Belebungsbecken wird mit einer Belebtschlammkonzentration von 7g/l und einer Aufenthaltszeit von 2 Stunden betrieben.

Die Abwasserzufuhr (kommunales Abwasser) erfolgt über die gesamte Beckenlänge. Durch die Filterschicht werden 3,5m³/m² h gereinigtes Abwasser mit einem BSB₅ von weniger als 10 mg/l und einem Schwebstoffgehalt unter8mg/l entnommen. Zur Auf rechterhaltu ng der hohen Sickerleistung wird die Filterschicht 6... 8 cm tief durch die rotierende Trommel 8 der Einrichtung 7 zur Beseitigung der Kolmationsschicht aufgewirbelt und im abgeschlossenen Raum 9 dieser Einrichtung der hydrostatische Druck verringert, wobei gleichzeitig der Überschußschlamm abgezogen wird.

Die Einrichtung 7 zur Beseitigung der Kolmationsschicht wird dabei mit einer Geschwindigkeit von 1,5m/min in einer Taktfolge von 30 min über die Filterfläche bewegt..

Die Einrichtung 7 besteht aus einer rotierenden Trommel 8 von 0,4 m Durchmesserund 3 m Länge. Sie ist vorzugsweise aus horizontalen Längsstäben ausgebildet. Sie ist durch Seitenwände umgeben, die mit dem oberen Abschluß und der Filteroberfläche einen abgeschossenen Raum 9 bilden. Darüber befindet sich der Abzugsschacht 11. In diesem ist die Entnahmevorrichtung 10 für den aufgewirbelten Schlamm der Kolmationsschicht angeordnet, mri der der Schlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt oder als Überschußschlamm zur Schlammbehandlung abgeführt wird.

Ausführungsbeispiel 2

Die Erfindung soll anhand des Bildes 2 für einen zweistufigen Betrieb, wie er bei Intensivierungsmaßnahmen häufig auftritt, erläutert werden:

Entsprechend den bautechnischen Gegebenheiten sind ein Belebungsbecken 1 und ein nachgeschaltetes Absetzbecken vorhanden. Diese werden durch die Leitung 14 verbunden. Das Absetzbecken wird zu einem Oberflächenfilter 13 umgerüstet. Das Abwasser-/Schlammgemisch wird durch die Verbindungsleitung 14 in dieses Becken überführt und dort auf die körnige Filterschicht 3 aufgebracht. Über die Stützschicht 4 und die Drainage 5 gelangt das gereinigte, schwebstoffarme Wasser zum Ablaufe. Der in der Kolmationsschicht angereicherte Belebtschlamm wird zur Aufrechterhaltung einer hohen Sickerleistung einschließlich der oberen 6... 8cm der Filterschicht 3 durch die rotierende Trommel 8 der Einrichtung 7 zur Beseitigung der Kolmationsschicht im abgeschlossenen Raum 9 dieser Einrichtung aufgewirbelt.

Der daraus abgepumpte Schlamm wird nach Abzug der Uberschußschlammenge in das Belebungsbecken zurückgeführt

Die Einrichtung 7 zur Beseitigung der Kolmationsschichtwird dabei mit einer Geschwindigkeit von 2,0 m/m in in einer Taktfolge von 60 min über die Filterfläche bewegt.

Vorteilhaft wird zur Verbesserung der Ausspülung feindisperser Stoffe aus der oberen Filterschicht in den Spülwasserbehälter 12 bereits gereinigtes Abwasser bis 3cm über die Höhe des Wasserspiegels des Reaktors gefüllt.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur biologischen Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren, bei dem das gereinigte Abwasser direkt im turbulent durchmischten Belebungsbecken oder in einer nachgeschalteten Stufe vom Belebtschlamm getrennt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Trennung durch eine körnige, als Oberflächenfilter arbeitende Filterschicht erfolgt, wobei die oberflächennahe Schicht ständig oder in vorbestimmten Abständen partiell aufgewirbelt und die vorbestimmte Belebtschlammkonzentration im Belebungsbecken durch Abführung der in der Kolmationsschicht konzentrierten Überschußschlammenge eingestellt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abwasser durch eine am Boden des Reaktors befindliche Filterschicht geleitet wird.
3. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß das Abwasser durch eine an den Wänden des Reaktors angeordnete Filterschicht geleitet wird.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abwasser durch eine terrassenförmig neben dem Reaktor -befindliche Filterschicht geleitet wird.
5. Verfahren nach den Punkten 1, 2 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche der Filterschicht durch eine innerhalb eines vom Reaktor abgeschlossenen, zur Filterschicht offenen Raumes, rotierende Trommel aufgewirbelt wird, wobei im Bereich des abgeschlossenen Raumes ein geringerer hydrostatischer Druck als im umgebenden Reaktor eingestellt und der Schlamm aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen wird.
6. Verfahren nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß in der aufgewirbelten Filterschicht durch Zusatz von Wasser mit einer geringeren Feststoffkonzentration als die des Abwasser-ZSchlammgemisches, in die neben dem abgeschlossenen Raum gelegene Zone der körnigen Filterschicht eine der Filtrationsrichtung entgegengesetzte ständige Spülströmung eingestellt wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß über einer feinkörnigen Filterschicht eine rotierende Trommel mit horizontaler Achse beweglich angeordnet ist, wobei die rotierende Trommel von Umfassungswänden umgeben ist, die einen vom Reaktor abgeschlossenen, zur Filterschicht offenen Raum bilden, der mit einer Schlammentnahmevorrichtung versehen ist.
8. Einrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß neben dem abgeschlossenen Raum ein zur Filterfläche offener Behälter für Wasser mit geringerer Feststoffkonzentration als die des AbwasserVSchlammgemisches angeordnet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen