Verfahren zur Reinigung von Abwässern, insbesondere häuslichen Abwässern
Es ist bekannt, häusliche Abwässer in der Weise zu reinigen, daß man das Abwasser
nach mechanischer Vorklärung in einem Becken belüftet, wobei eilt sogenannter Belebtschlamm
gebildet wird, der in nachgeschalteten Absetzbecken von dem Wasser abgetrennt werden
kann. Der Belebtschlamm wird zum Teil als Rücklaufschlamm wieder in das Belüftungsbecken
zurückgegeben, während der andere Teil als Überschußschlamm meistens einem Faulprozeß
unter Luftabschluß unterworfen wird. Der ausgefaulte Schlamm, dessen Volumen immer
noch sehr erheblich ist, wird auf großen Lagerplätzen durch Absickern eines großen
Teiles den Wassers getrocknet, wobei ein wasserhaltiger Faulschlaue entsteht, der
gegebenenfalls als Dünger verwendet werden kann, in vielen Fällen aber ein lästiges
Abfallprodukt darstellt, welches sich wegen seines hohen Wassergehältes im allgemeinen
noch nicht einmal zur Verbrennung eignet. Das vorstehend beschriebene Klärverfahren
benötigt große Klärbecken sowie große Behälter, in denen die Ausfaulung des Schlammes
unter huftabsahluß durchgeführt wird:
Es ist ferner bekannt, rohes
Abwasser, d. h. Abwasser, weiches noch nichtt mechanisch vorgeklärt worden ist,
einer langfristigen Belüftung - die Belüftungszeiten betragen bis zu 100 Stunden
-zu unterziehen, wobei ein Abbau der organischen Stoffe den rohen Abwassers so weit
erstrebt wird, daß der sich absetzende Schlamm einen Gehalt an mineralischen Bestandteilen
von wenigstens 60 % aufweist. Bai diesem bekannten Verfahren (Oxydationsgraben)
werden zwar während der Belüftung die Schwebestoffe wenigstens im wesentlichen in
Suspension gehalten, jedoch ist beim anschließenden Absetzenlassen des Schlammes
unvermeidlich, daß der abgesetzte mineralisierte Schlamm mit abgesetztem frischem
Belebtschlamm vermischt ist, so daß der Schlamm insgesamt noch faulfähig ist und
infolgedessen nicht ohne weiteres auf offenen Trockenplätzen entwässert werden kann.
Es kommt noch hinzu, daß wegen der starken Mineralisierung der organischen Inhaltsstoffe
des rohen Abwassers das geklärte Wasser sehr nitratreich ist, so daß im allgemeinen
erhebliche Bedenken bestehen, diesen nitratreiche Wasser in Bach- oder Flußläufe
abzulassen, weil die Gefahr einer Euphorisierung des Vorfluters mit allen damit
verbundenen Problemen besteht.
| Die Erfindung verfolgt den Zweck, auf der einen |
Seite den großen baulichen Aufwand des zuerst beschriebenen klassischen Belebtschlammverfahrens
zu vermeiden und anderer-
seits ein praktisch nitratfreies geklärten
Abwasser sowie einen
nicht mehr faulfähigen Schlamm, dessen Gesamtvolumen
sehr klein ist, zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur
Reinigung von Abwässern besteht im wesentlichen darin, daß das rohe Abwasser nach
lediglich grobmechanischer Reinigung (Grobrechen, Sandfang, Fettfang einer ersten,
kurz- bis mittelfristigen Belüftung unter solchen Bedingungen hinsichtlich Luftmenge,
Behandlungszeit und Umwalzung unterworfen wird, daß unter vollständiger Vermeidung
des Absitzens von Sinketoffen die organischen Inhaltsstoffe des rohen Abwassers
praktisch vollständig in Belebtschlamm umgewandelt werden, daß jedoch eine Mineralisierung
noch nicht in nennenswertem Umfang erfolgt; daß nach anschließender Klärung in Absetzbecken
das gereinigte und praktisch nitratfreie Wasser abgeleitet wird, während der Überschuß
des so gebildeten Belebtschlammes einer weiteren, jedoch langfristigen, den Schwebezustand
des Schlammes vollständig erhaltenden Belüftung in solchem Ausmaß unterworfen wird,
daß daraus ein schwerer, höchstens zu etwa 40 % mineralisierter Schlamm abgetrennt
werden kann, der bei der aeroben Weiterbehandlung, z. B. Trocknung an der Luft,
keine Faulgerüche erzeugt, wobei das bei der Abtrennung anfallende, die leichteren,
nicht abgesetzten Schlammanteile sowie die gebildeten Nitrate enthaltende Wasser
zwecks Abbau der Nitrate dem rohen Abwasser, vorzugsweise einem angefaulten Teilstrom
desselben, vor der ersten Belüftung wieder beigegeben wird. Bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind also grobräumige Vorklärbecken und Faulbehälter
nicht erforderlich. Da die Abtrennung des geklärten Wassers nach der ersten,-kurz
-
bis mittelfristigen Belüftung erfolgt, ist dieses Ab-Wasser praktisch nitratfrei
oder zumindest nitratarm, so daß es ohne weiteren in den Vorfluter abgelassen werden
kann. Das Volumen des Übersohußschlammes ist, insbesondere wenn man didsen Überschußschlamm
gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung noch einer Eindickung unterwirft,
so klein, daß für die nachfolgende langfristige Belüftung nur sehr kleine Belüftungebeoken
erforderlich sind. Die bei der Nachbelüftung gebildeten Nitrate sind in einer, bezogen
auf die Ausgangsrohwassermenge, vernachlässigbaren Wassermenge gelöst, so daß die
Rückführung dieses nitrathaltigen Wassere in das Rohwasser für die Bemessung der
Belüftungsbecken für die Hauptbelüftung keine Rolle spielt. Die Nitrate selbet werden
durch chemische Reaktion mit dem rohen Abwasser bzw. einem gegebenenfalls angefaulten
Teilstrom desselben abgebaut und dadurch unschädlich unschädlich gemacht. Der bei
der langfristigen Belüftung anfallende Schlamm kann ohne Geruchsbelästigung aerob
weiterbehandelt werden. Er enthält lediglieh die schwererer Sinkstoffe des Schlammes
und hat einen Gehalt an mineralischen Bestandteilen, der höchstens etwa 50 % der
Schlammenge, bezogen auf Trockengewicht, ausmacht. Die leichteren Schwebestoffe
den Schlammes verbleiben in dem abgetrennten Wasser und werden nach Rückführung
in das rohe Abwasser gemeinsam mit diesem weiterbehandelt. Für das erfindungsgemäße
Verfahren ist wesentlich, daß die Belüftungen unter vollständiger Aufrechterhaltung
des Schwebezustandee-der
im rohen Abwasser bsw.
im belebten Schlamm
ent-
haltenen Sink- und Schwebestoffe erfolgen. Ist die Aufrechterhaltung
des Schwebezustandes nicht gewährleistet, d. h. kann ein Teil der Sinkstoffe sich
in den Belüftungsbecken absetzen, so entstehen, insbesondere in den Belüftungsbecken
der langfristigen Belüftung, faulfähige Schlämme, deren Unschädlichmachung zusätzlichen
Aufwand an Apparaten und Betriebsmitteln erforderlich macht. Unter den bekannten
Belüftungsverfahren und Belüftungseinrichtungen kommt dem unter Verwendung von Bolton-Kreiseln
arbeitenden Simplex-Verfahren eine einzigartige Bedeutung zu. Der Bolton-Kreisel
ist unter anderem in dem von Karl Imhoff herausgegebenen "Taschenbuch der Stadtentwässerung",
1960, S. 154/155, beschrieben. Der Bolton-Kreisel bewirkt unter vergleichsweise
geringem Energieaufwand nicht nur eine intensive Oberflächenbelüftung des Abwassere
bzw. Schlammes, sondern verhindert gleichzeitig auch ein Absetzen der Sinkstoffe
so vollständig, daß auch nach monatelangem ununterbrochenem Betrieb von nach dem
Simplex-Verfahren arbeitenden Belüftungsbecken, ohne daß diese eine komplizierte
Bauform haben müssen, keinerlei Absetzungen zu beobachten sind.. In der Zeichnung
ist eine Anlage, in welcher das erfindungsgemäLe Verfahren durchgeführt wird, in
schematischer Form dqrgestellt. Die in der nachfolgenden Beschreibung dieser Anlage
gegebenen Zahlen beziehen sich auf die Behandlung einer Abwassermenge von
15
000 m3 pro Tag und einem BSB5 von 280 ppm. Diese Abwassermenge entspricht 100 000
Einwohnergleichwerten mit einem Abwassaranfall von 150 Liter ja Einwohner und Tag.
Das Abwasser gelangt durch die Zulaufrinne 1 zunächst in den Grobrechen 2, dann
in den Sandfang 3 und anschließend in den Fettfang 4. Die im Grobrechen, und Fettfang
abgetrennten Stoffe werden durch. Leitung 5 bzw. 6 abgezogen und über Leitung 7
z. B. einer Verbrennungseinrichtung 39 zugeführt. Der im Sandfang 3 anfallende Sand
wird ausgetragen und durch Leitung 9 auf ein Sandlager gebracht. Das grobmechanisch
gereinigte Rohwasser gelangt anschließend durch die Rinne 10 in die Hauptbelüttungsbecken
11 für die kurz-bzw. mittelfristige Belüftung. Die Belüftung erfolgt in zehn gleichgroßen
Becken von je 9 x 9 m Oberfläche und einem gesamten Rauminhalt von 3240 m3. Für
die Berechnung der, Belüftungsbecken ist ein Rohwasserzulauf entsprechend dem 18stündigen
Tagesmittel = 834 m3 pro Stunde zugrunde gelegt. Die Becken sind in zwei Reihen
zu je 5 angeordnet. Innerhalb einer Reihe sind die Becken gegeneinander je nach
der Art der Rohwasserzufuhr nicht oder bestenfalls durch drucklose Trennwände abgeteilt.
In jedem Becken ist zentral ein Kreisel 12 angeordnet. Die in einer Reihe befindlichen
Kreisel sind jeweils von einem gemeinsamen Motor über eine lange
Welle und
Über den Kreiseln befindliche Getriebe angetrieben. Die Drehgeschwindigkeit der
Kreisel
liegt
zwischen. 35 und 50 Umdrehungen pro Minute.
| Die Verweilzeit des Rohwassers in den Belüftungsbecken beträgt |
| .rund $,9.St=den. Während dieser Zelt findet ein
Abbau der |
| organischen Inhaltsstoffe des Rohwassers statt, jedoch praktisch |
| keine Mineralisierung. Das so behandelte Rohwasser gelangt
an- |
| schließend durch die Rinne 13 über die Kahle 14 und 15 in
die |
| RaohkUrbeoken 16 und 17. Diese haben ein Fassungsvermögen.
von |
| je 1040 23 bei einem Durchmesser von 25,8 m. Der
Schlammrain je |
| Waohkiärbeohen beträgt 14,8 m3. Die Aboetszeit beträgt 2,5
Stunden. |
| Das geklärte Abwasser verläßt die Klärbecken durch die Ablauf- |
| rinnen 18 und 19 und wird dann durch den Sammölkanal 24
gum |
| Yorfluter abgezogen. Der 83B5 des geklärten Abwassers liegt |
| bei etwa.25 - 28 ppn. |
| Aue den Klärbecken 16 und 17 wird durch Leitungen
21 und 22 der |
| Belebtuohlamm abgezogen. Die Sohlaupuape 23 fördert den
Rück- |
| laufsohlam über die Leitung 24 wieder in die
FIauptbelüftungs- |
| beoken 11 surtiok, während der Übersohußeohlamm in. einer
Menge |
| von 12'I5 a3 pro Tag durch Leitung 25 in einen kleinen Eindieker
26 |
| gefördert wird. In dem Eindicker 26 -werden aus dem Belebtechi.amn- |
| weitere 931,7 a3 Wasser ja Tag abgetrennt, die durch die
Ablauf- |
| rinne 27 in ¢1e Rinne 13 und damit zu den älärbeaken 16
und 17 |
| snrtiokflleßea. Der eingedickte Bslebtsohlamm gelangt in
einer |
| Meage ton . 28393 33 pro Tag durch Rinne 28
in die Schlasmbelttf- |
| tungeeinriohtung 29 für die langfristige Belüftung. Ditr,
rEt"iüf- |
| tungeeimriohtung 29 besteht in vorliegendem fall aus drei
Einzel, |
| beokes, die die gleichen Abmessungen haben wie die Becken
für die |
| kurzfristige Belüftung. Das Beok«rolumen beträgt inegeaamt |
| 972 a39 die Verveilzeit 82,5 Stunden. |
In der Belüftungseinrichtung 29 erfolgt ein weiterer oxydativer
Abbau der organischen Bestandteile des Belebtschlammee unter teilweiser Umwandlung
in anorganische Substanz. Hierdurch entsteht ein "mineralisierter" Schlamm, dessen
Eiweißstoffe so weit abgebaut sind, d.aß keine übelriechenden Psuivorgänge entstehen
können und das Wasser leicht abgegeben wird. Der Schlamm gelangt aus der Belüftungseinrichtung
29 durch Kanal 30 in ein Absetzbecken 31. Dieses hat ein Volumeh von 2,65 m3 und
eine Oberfläche von 1,48 m2. Die Verweil.zeit.im Absetzbecken 31 beträgt ca. 14
Minuten. Aua dem Absetzbecken 31 wird durch Leitung 32 ein teilweise mineralisierter
Schlamm abgezogen,-dessen Wassergehalt noch etwa 90 % beträgt. Bezogen auf die Trockenmasse
dieses Schlammes beträgt der Anteil an organischer Substanz und anorganischer Substanz
je etwa
50 %. Der abgesetzte, mineralische Schlamm wird über die Schlammpumpe
33 und Leitung 34 in die Belüftungseinrichtung 29 zurückgeführt, falls dieses notwendig
oder erwünscht sein sollte. Gegebenenfalls kann ein Teil des Schlammes auch über
die Leitung 35 in die Rinne 36 gepumpt werden, durch welche das abgeschieden e-Wasser
aus dem Absetzbecken 31 abgezogen wird. Der mineralische Überschußsehlamm wird in
einer*Menge von 43 m3 je Tag durch Leitung 37 auf das Sickerbeet 8 gebracht, wo
er zusammen mit den Abfällen aus dem Grobrechen und dem Fettfang abgetrocknet wird.
Danach kann der Schlamm beliebig verwendet werden, beispielsweise kann man ihn über
den Weg 38 zu einer Verbrennungseinrichtung 39 bringen. Die VerbrennungsrUckstände
wandern dann über den Weg 40 zur Müllkippe.
-Das abgeklärte Wasser
aus dein Absetzbecken 31 enthält die bei der Belüftung in der Belüftungseinrichtung
29 entstandenen Bitrate sowie die,leiohteren, nicht abgesetzten Schlammanteile.
Dieses Wasser wird durch
die Rinne 36 in die Rohwassereinlauf-. rinne 1 zurückgeführt.
Gegebenenfalls kann man auch dieses abgeklärte Wasser bzw. einen Teilstrom desselben
durch Rinne 41 in einen geschlossenen Mischbehälter 42 führen, in welchen durch
den Zulauf 43 ein Teilstrom des grobmechanisch gereinigten Abwassers
aus
Leitung
10 eingeführt wird. Durch entsprechende Einrichtung der Verweilzeiten
in dem Mischbehälter 42 kann man das Anfaulen des Rohwasserteilstrames einleiten
und mit Hilfe des angefaulten Rohwassers den Abbau der Nitrate des durch Rinne 41
zugeführten Abwassers
bewirken. Aus dem Mischbehälter 42 fließt dann das
Wasser durch Kanal 43 wieder in die Rohwasserrinne
10
zurück.