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Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung schaumbildender, insbesondere
Detergentien enthaltender Abwässer Bei der Reinigung von organische Substanz enthaltenden
Abwässern, insbesondere kommunalen Abwässern, nach den bekannten Belebtschlammverfahren
durch Belüften und Behandeln mit einem biologisch aktiven Schlamm nehmen die durch
Waschmittel verursachten Schwierigkeiten ein bedrohliches Ausmaß an.
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Während die Seifen als Alkalisalze von Fettsäuren in den Wasserreinigungsprozessen
als wenig lösliche Kalksalze ausfallen und auch biologisch angreifbar sind, bilden
die Detergentien, die Sulfonate oder Schwefelsäureester aliphatischer und aromatischer
Kohlenwasserstoffe sind, keine schwerlöslichen Salze und sind auch dem biologischen
Abbau durch den Belebtschlamm nur schwer zugänglich. In den Belüftungseinrichtungen
machen sie sich durch die von ihnen verursachte Schaumbildung höchst störend bemerkbar.
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Es ist bekannt, in chemischen Prozessen die Schaumbildung dadurch
niederzuhalten, daß die Schaumschicht mit im Verfahren selbst verfügbarer Flüssigkeit
besprüht wird. In Wasserreinigungsanlagen wird beispielsweise das zu behandelnde
rohe Abwasser in dünnen Strahlen oder über Tropfbleche in feiner Verteilung auf
die Schaumschicht aufgebracht und so in das Verfahren eingeführt.
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Durch diese und ähnliche Methoden wird die Schaumbildung in dem Behandlungsbecken
zwar weitgehend oder ganz unterdrückt, sie tritt aber an überfallkanten, Wehren
od. dgl., die auf das Behandlungsbecken folgen, wieder auf, da ja die schaumbildenden
Stoffe wieder in das Wasser gelangen bzw. in diesem verblieben sind. Versuche, den
Schaum vom Behandlungsbecken abzuschöpfen und getrennt zu bearbeiten, sind bisher
erfolglos verlaufen teils wegen baulicher Schwierigkeiten, teils mangels geeigneter
Aufbereitungsverfahren für die aus dem Schaum gebildete Flüssigkeit. Die aus der
Flotationstechnik bekannten Methoden zur Aufarbeitung ausgeschäumter Konzentrate
von Feststoffen, z. B. von Erzen, sind zur Bekämpfung der durch Detergentien verursachten
Abwasserschäume bisher nicht herangezogen worden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung schaumbildender,
insbesondere Detergentien enthaltender Abwässer durch Belüftung, vorzugsweise in
Gegenwart von Belebtschlamm. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß der auf der Oberfläche der Belüftungszone gebildete Schaum in. an sich bekannter
Weise gesammelt und durch Besprühen mit Wasser zerstört wird und daß die hierbei
anfallende verdünnte Flüssigkeit nach Abtrennung der darin enthaltenen Feststoffe,
und zwar vorzugsweise durch Sedimentation, in das Abwasser zurückgeführt wird.
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Zweckmäßig wird die Abscheidung der Feststoffe aus der verdünnten
Flüssigkeit in bekannter Weise durch Flockungsmittel und bzw. oder Flockungshilfsmittel
gefördert.
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Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Belüftungsbecken
mit einer an sich bekannten Sprühvorrichtung zum Beseitigen von Schäumen verwendet,
in welchem erfindungsgemäß oberhalb des Wasserspiegels mindestens eine als Abzugsrinne
ausgebildete Schaumsammelrinne angeordnet ist und die Sprühvorrichtung in Form von
Düsen über dieser Schaumsammelrinne liegt.
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Zum Besprühen des Schaumes in den Rinnen wird meist Wasser aus dem
Ablauf der biologischen Reinigungsanlage genommen, jedoch kann auch Frischwasser
oder rohes Abwasser verwendet werden. Bei der Bedüsung des Schaumes wird so viel
Wasser zugegeben, daß die aus dem Schaum gebildete feststoffhaltige Flüssigkeit
durch Sedimentation weitgehend geklärt werden kann und die Feststoffe als Schlammkonzentrat
aus dem Prozeß ausgeschieden werden können. Durch die laufende Zerstörung des Schaumes
in den Rinnen kann neu sich bildender Schaum sofort nachfließen, so daß aller entstehender
Schaum von der Oberfläche des Belüftungsraumes abgezogen wird.
Das
Belüftungsbecken kann zentrisch zu einer Nachklärzone liegen und durch Einbauten
von dieser getrennt sein. Der Querschnitt des Belüftungsbeckens beträgt erfindungsgemäß
in Wasserspiegelhöhe weniger als 50%, vorzugsweise 15 bis 301)/o, seines größten
horizontalen Querschnittes.
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Während die bekannten Verfahren auf eine Unterdrückung der Schaumbildung
hinarbeiten, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bildung einer Schaumschicht
dadurch begünstigt, daß die in der Nähe des Beckenbodens in das Wasser auf einem
großen Querschnitt verteilte und in Blasen nach oben steigende Luft unterhalb des
Wasserspiegels auf einen relativ kleinen Anteil des Belüftungsquerschnittes zusammengedrängt
wird. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß die Belüftungszone im vertikalen Schnitt
die Gestalt eines Trapezes erhält. Dem großen Belüftungsquerschnitt über der großen
Grundlinie steht dann der wesentlich kleinere Flüssigkeitsspiegel an der kurzen
Parallelseite gegenüber. Die hier zusammengerafft austretende Luft erzeugt eine
kräftige Schaumschicht, die man auf etwa 30 bis 70 cm Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel
anwachsen läßt. In etwa dieser Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel sind Schaumsammelrinnen
angeordnet, über deren Ränder der übersteigende Schaum herabfällt und in den Rinnen
durch Aufsprühen von Wasser zerstört wird. Die anfallende feststoffhaltige Flüssigkeit
wird zu einem Eindicker geführt, wo die Feststoffe durch Sedimentation angereichert
und als Schlamm abgezogen werden, während der Klarwasserablauf aus dem Eindicker
dem Rohwasser wieder zugeführt wird.
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Anders als bei Unterdrückung der Schaumbildung werden in dem erfindungsgemäßen
Verfahren bis zu 60 % der in dem Rohwasser enthaltenen Detergentien mit dem Schaum
abgetrennt und scheiden mit dem aus dem Eindicker abgezogenen Schlamm aus dem Wasserreinigungsprozeß
in einer Form aus, die die Weiterverarbeitung nach bekannten Methoden gestattet.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden also die Ursachen der Schaumbildung
durch Verminderung der Detergentienkonzentration im Abwasser beseitigt, während
in den bekannten Verfahren durch die Unterdrückung der Schaumbildung der Detergentiengehalt
des behandelten Wassers gegenüber dem des unbehandelten Wassers kaum verändert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf Belebtschlammanlagen
anwendbar, sondern auch auf reine Belüftungsanlagen, die auf eine hohe Schaumbildung
hin betrieben werden und in denen in der soeben beschriebenen Weise, etwa als Vorstufe
zu einem Belebtschlammprozeß, ein erheblicher Anteil der Detergentien aus dem Rohwasser
abgeschieden werden kann.
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In der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beispielsweise und schematisch dargestellt. Die Anlage besteht aus einem
Belüftungsbecken mit Belüftungszone und Klär- und Abtrennzone und aus einem nachgeschalteten
Eindicker. Das Belüftungsbecken kann als Belebtschlammanlage oder auch als Belüftungs-
und Abtrennbecken betrieben werden.
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Das vorzugsweise runde Becken 1 ist mit einem sich nach oben verjüngenden,
konischen konzentrischen Einbau 3 versehen; in dessen unterem Bereich großen Durchmessers
eine Luftverteilungsvorrichtung 5, beispielsweise ein mit Austrittsöffnungen versehener
Verteilerring, mit der Luftzuleitung 6 angeordnet ist. Wenig oberhalb dieses Verteilers
ist eine Rührpumpe 7, welche über eine Welle 8 mittels eines Motors 9 angetrieben,
wird, in der Beckenachse angeordnet. Diese Rührpumpe saugt feinverteilte Luft und
Flüssigkeit axial an und wirft das Gemisch radial wieder aus, so daß die Luft in
der Flüssigkeit eine wirksame seitliche Verteilung erfährt. Der konische Einbau
3 geht am oberen Ende in einen zylindrischen Einbau 10 über, welcher über
den Flüssigkeitsspiegel hinausreicht. Unterhalb des durch die am Beckenrand angeordnete
Klarwasserrinne 11 gegebenen Flüssigkeitsspiegels im Becken ist der zylindrische
Einbau 10 mit Öffnungen 12 versehen, welche durch die Rinne 13 abgeschirmt sind,
um ein Übertreten von Luft aus der innerhalb der Einbauten 3,10 gelegenen Belüftungszone
in die außerhalb liegende Klär- und Sedimentationszone zu verhindern. Die durch
die Öfinungen12 aus der Belüftungszone austretende Flüssigkeit wird durch einen
äußeren konzentrischen Einbau 14; der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels beginnt
und unterhalb der Öffnungen 12 endet, an der äußeren Wand des Einbaues 3 abwärts
gelenkt. Die gleiche Menge Klarwasser, die je Zeiteinheit aus der Leitung 15 dem
Becken 1 an Rohwasser zugeführt wird, trennt sich aus dieser Abwärtsströmung nach
oben in die Klärzone 16 ab und gelangt über die Klarwasserrinne 11 in die Ableitung
17. Der restliche Anteil dieser Abwärtsströmung kehrt durch Durchlässe 18 in die
Belüftungszone unter dem konischen Einbau 3 zurück.
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Die in der Belüftungszone aufsteigende Luft baut über dem durch den
zylindrischen Einbau 10 begrenzten Flüssigkeitsspiegel eine Schaumschicht auf, die
im Laufe des Betriebes die Ränder der Rinnen 20 übersteigt. Bei wechselnder, zeitweise
sehr starker Schaumbildung wird die Höhe der Überfallkantengegenüber der Flüssigkeitsoberfläche
zweckmäßig variabel gestaltet. Der in die Rinnen fallende Schaum wird durch Besprühen
mit Wasser aus den Düsen 21 zerstört. Zum Besprühen kann behandeltes Wasser aus
der Leitung 17 oder Frischwasser durch eine Leitung 19 an die Düsen 21 herangeführt
werden. Die aus dem Schaum gebildete feststoffhaltige Flüssigkeit wird mittels einer
Pumpe 22 oder in freiem Gefälle durch eine Leitung 23 zu dem Eindicker 2 geführt.
Der Eindicker 2 ist ein zylindrischer Behälter mit konischem, nach unten spitz zulaufendem
Boden 24. Am inneren oberen Rand des Behälters befindet sich eine Klarwassersammelrinne
25, von welcher die Leitung 26 für das überlaufwasser ausgeht. Von der Höhe des
oberen Gefäßrandes aus reicht ein trichterförmiger, sich nach unten erweiternder,
konzentrisch im Gefäß angeordneter Einbau 27 in die Flüssigkeit hinein. In den von
diesem Einbau umschlossenen Raum wird die in den Schaumsammlerrinnen 20 bei der
Zerstörung des Schaumes entstehende Flüssigkeit durch die Leitung 23 zugeführt.
Die in dieser Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe sinken zu Boden und werden als
angereicherter Schlamm durch den Austrag 28 abgezogen. Die überlaufende Flüssigkeit
wird durch die Leitung 26 dem Rohwasserzulauf 15 der Belüftungsanlage zugeführt.
Dem Eindicker können noch eine oder mehrere Flockungsbecken vorgeschaltet werden.
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An Stelle eines Rundbeckens kann als Beliiftungs-bzw. Belebtschlammanlage
auch ein Längsbecken
verwendet werden. Die Zeichnung stellt dann
das Becken 1 in einem vertikalen, den Stirnseiten des Beckens parallelen Schnitt
dar. Die Einbauten sind dann den Längsseiten des Beckens parallele Wände. Die Klarwasserrinnen
11 sind an den Längswänden angeordnet. Die Schaumsammelrinnen 20 können parallel
zu den Längs- oder Stirnseiten angeordnet sein. über die Beckenlänge sind mehrere
Luftverteiler und Rührpumpen verteilt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht
nur auf eine Beckenform, wie sie beschrieben wurde, beschränkt, sondern läßt sich
bei jeder beliebigen Form von Belüftungsbecken anwenden. Beispiel In einer nach
dem Suspensionskreislaufverfahren betriebenen Belebtschlammanlage wurde ein mechanisch
geklärtes Abwasser mit einem mittleren BSBS von 250 und einem mittleren Detergentiengehalt
von 15 mg/1 behandelt. Der Betrieb wurde durch eine starke Schauunbildung zeitweise
empfindlich gestört. Deshalb wurde die Oberfläche der Belüftungszone, die einen
Durchmesser von 6 m hat, während der untere Teil der Belüftungszone einen solchen
von 12 m hat, mit etwa 10 m3/Std. geklärtem Abwasser besprüht. Auf diese Weise konnte
die Schaumbildung nur notdürftig auf ein tragbares Ausmaß eingedämmt werden. Jedoch
war der Energieaufwand für die Bedüsung erheblich.
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Der Schaum hatte, auf Flüssigkeit bezogen, einen mittleren Feststoffgehalt
von 7 g/l. Die aus der Schaumflüssigkeit abgetrennten Feststoffe bestanden zu 3,5
% aus Detergentien. Im feststoffhaltigen Schaumwasser waren pro Liter insgesamt
275 mg
Detergentien enthalten, von denen 245 mg/1 an Feststoffe gebunden und
30 mg/1 gelöst waren. Ein Versuch, den Schaum direkt abzuziehen, schlug fehl. Dabei
entstanden täglich etwa 20 m3 Schaumwasser, was fast 1% des täglichen Rohwasserdurchsatzes
entsprach. Die in dem Schaumwasser enthaltenen Feststoffe hatten einen Fettgehalt
von 40 bis 501110 und machten auch schon durch Verschmutzungen und Verkleb.ungen
eine Vernichtung der außerordentlich großen Menge Schaumwasser unmöglich.
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Diese Schwierigkeiten konnten bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einfacher Weise beseitigt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wurde eine 80 cm breite Rinne, die mit ihrer Oberkante
40 cm über der Wasseroberfläche lag, über dem Beläftungsraum konzentrisch angeordnet.
Der Abstand der Rinne von der Außenwand des. Belüftungsraumes betrug 1 m. Der über
die Höhe der überlaufkante der Rinne aufsteigende Schaum lief in diese wie eine
Flüssigkeit ab. In die Rinne wurde eine Menge von 4 bis 5 m3/Std. an geklärtem Wasser
verdüst und dadurch der Schaum zerstört. Die aus der Rinne ablaufende Flüssigkeit
gelangte in den Eindicker und trennte sich dort in Schlamm mit einem Feststoffgehalt
von 50 g/1 und .in relativ klare Flüssigkeit, die zum Rohwasserzulauf der Anlage
zurückgeführt wurde. Der Detergentiengehalt in dem eingedickten Schlamm lag bei
2350 mg/1. An Stelle .der obenerwähnten 20 uni Schaumwasser pro Tag fielen nur noch
etwa 2,5 m3 Schlamm mit einem sehr hohen Detergentiengehalt an. Der Schlamm wurde
gemeinsam mit dem anderen Überschußsehlamm der Kläranlage ausgefault.
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Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise, welche dem Abwasser die Detergentien
entzieht, werden die Flockung des Belebtschlammes und die Reinigungswirkung der
Anlage wesentlich verbessert. Die mit dem Schaum ausgetragenen Feststoffe enthalten
einen wesentlichen Anteil der im Rohwasser enthaltenen Fette. Bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens nimmt der ätherlösliche Anteil des Belebtschlammes
ab. Die Aktivität des Schlammes wird dementsprechend größer. Nach der Behandlung
im Belebtsehlammbecken, dem noch ein Tropfkörper nachgeschaltet war, hatte das.
oben beschriebene Abwasser einen BSB., von 12 bis 15 mg/1. Die Sichttiefe war gegenüber
dem früheren Verfahren fast aufs Doppelte, von 15 cm auf 25 bis 30 cm, verbessert.
Während die bisherige Bedüsung der Oberfläche des Belüftungsraumes zur Unterdrückung
der Schaumbildung ununterbrochen in Betrieb bleiben müßte, genügt es jetzt, die
erfindungsgemäße Entschäumung 4 bis 6 Stunden täglich zu betreiben.