DE19755447A1 - Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß - Google Patents
Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und AbflußInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwasserbelebungsbecken
mit Zu- und Abfluß sowie ein Verfahren zur Abwasserbelebung.
Das Abwasser, wie es heute in Städten und Gemeinden anfällt,
ist mit unterschiedlichen Inhaltsstoffen belastet, die aus dem
Abwasser entfernt werden müssen, bevor es in natürliche Gewäs
ser abgelassen werden kann. Dabei ist zunächst eine mechanische
Reinigung des Abwassers zur Entfernung von groben Bestandteilen
wie Holz, Dosen usw. sowie mitgeführten, wasserunlöslichen
Schwebstoffen wie Sand üblich; weiter ist das Abwasser jedoch
auch mit einer Vielzahl von Inhaltsstoffen belastet, die darin
gelöst sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um organische
Substanzen, um Phosphorverbindungen, insbesondere Phosphate,
sowie um Stickstoffverbindungen, wobei im Rohabwasser Stick
stoff fast ausschließlich als Ammoniumstickstoff, also in Form
von Ammoniumionen, sowie als in organischen Verbindungen gebun
dener Form anfällt.
Die natürliche Selbstreinigung der meisten natürlichen Gewässer
ist bei den heutigen Anforderungen an Gewässerschutz unter üb
lichen Abwasserbelastungen nicht ausreichend, um diese Substan
zen hinreichend schnell abzubauen, so daß sie durch Abwasser
reinigung in Kläranlagen entfernt oder abgebaut werden müssen.
Die Klärung erfolgt heutzutage typischerweise als biologische
Klärung, wobei die Umsetzung der Stoffe überwiegend durch Mi
kroorganismen in sogenannten Abwasserbelebungsbecken erfolgt,
wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Reaktionen ablaufen.
So wird etwa Stickstoff aus Abwasser dadurch entfernt, daß zu
nächst der im Rohabwasser als Ammoniumstickstoff bzw. in orga
nischen Verbindungen gebundene Stickstoff zu Nitrit-Ionen,
NO2⁺, umgesetzt wird; dies geschieht insbesondere durch Nitro
somonas-Bakterien. Danach wird das gebildete Nitrit zu Nitrat,
NO3⁺, oxidiert, wozu Nitrobacter-Bakterien eingesetzt werden.
Nach dieser Umwandlung des im Rohabwasser als Ammoniumionen
enthaltenen Stickstoffs zu Nitrat kann das Abwasser durch wei
tere Bakterien denitrifiziert werden. Die denitrifizierenden
Bakterien verwenden unter Sauerstoff-Mangelbedingungen den im
Nitrat gebundenen Sauerstoff zur Oxidation von Kohlenstoff.
Dies erfordert organische Verbindungen im Abwasser und setzt
einerseits gasförmiges Kohlendioxid und andererseits gasförmi
gen Stickstoff frei.
Die für die verschiedenen Abbaureaktionen eingesetzten Bakteri
en benötigen unterschiedliche Bedingungen, um einen optimalen
Stoffumsatz zu gewährleisten. So ist es etwa für die Nitrosmo
nas-Bakterien, welche den im Rohabwasser enthaltenen Ammonium
stickstoff zu Nitrit umsetzen, günstig, relativ hohe Ammonium
konzentrationen vorzufinden; zu hohe Konzentrationen sind aber
wiederum für die Nitrobacter-Bakterien, welche nachfolgend das
von den Nitrosomonas-Bakterien erzeugte Nitrit zu Nitrat umset
zen, toxisch. Zudem sind die Wachstumsgeschwindigkeiten der je
weiligen Bakterien stark unterschiedlich. Da ein langsameres
Wachstum mit einem geringeren Substratumsatz einher geht, benö
tigen die Bakterien unterschiedliche lange Zeiten für die Um
setzung der Stoffe.
Während es daher zwar prinzipiell möglich ist, die Abwasserbe
lebung in einem Mischbecken vorzunehmen, in welchem die Reak
tionen parallel ablaufen, ist es für die Bildung einer lei
stungsfähigen Biozönose, d. h. einer leistungsfähigen, einheit
lichen Lebensgemeinschaft der die Schadstoffe abbauenden Bakte
rien, vorteilhaft, ein Belebungsbecken mit Rohrreaktorcharakte
ristik vorzusehen. Bei diesen wird auf einer Seite Rohabwasser
zugeführt, das den Rohrreaktor im wesentlichen ohne Durch
mischung, und somit allgemein pfropfenströmungsartig durch
läuft. Über die Belebungsbeckenlänge werden unterschiedliche
Belebungszonen vorgesehen, was beispielsweise durch das selek
tive Einblasen von Luft und/oder gegebenenfalls Zufuhr von be
stimmten Substraten usw. geschieht. So können in den jeweiligen
Zonen günstige Bedingungen eingestellt werden. Nach dem Durch
laufen des Rohrreaktors tritt das Abwasser dann aus dem Rohrre
aktorbecken aus.
Als Belebungsbecken mit Rohrreaktorcharakteristik werden einer
seits rechteckige Becken und andererseits Oxidationsbecken ein
gesetzt.
Derartige Becken oder Gräben müssen sehr lang sein, um bei den
üblichen Strömungsgeschwindigkeiten eine hinreichende Umsetzung
der Verunreinigungen zu gewährleisten. Lange Becken sind jedoch
schon wegen des Platzbedarfs, aber auch wegen des hohen Bauauf
wandes teuer. Sie sind vor allem dann ungünstig, wenn aufgrund
geologischer bzw. geophysikalischer Untergrundaktivitäten, wie
etwa Bodensetzungen, große Becken vermieden werden müssen, so
daß hier bislang nur Mischbecken einsetzbar waren.
Problematisch bei derartigen Belebungsbecken ist auch, daß die
Auslastung einer Kläranlage hinsichtlich sowohl der Abwasser
menge als auch der Verunreinigungskonzentrationen vielfach
schwankt, insbesondere in Orten mit saisonalem Fremdenverkehr.
Eine kostengünstige Stillegung einzelner Anlageteile ist dann
möglich, wenn parallele Belebungsbecken vorgesehen werden und
in Schwachlastzeiten einzelne der Belebungsbecken vollständig
aus der Reinigungsstrecke genommen werden können. Das Vorsehen
mehrerer, ohnehin teurer Reinigungsbecken erhöht jedoch den be
reits großen Platzbedarf für lange Belebungsbecken weiter, was
insbesondere dann problematisch ist, wenn auf einem Gelände ge
baut werden muß, wo wenig Platz zur Verfügung steht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf, Neues für die gewerbli
che Anwendung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Verfahrens- und Vor
richtungsansprüche gelöst, zu denen vorteilhafte Ausgestaltun
gen in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben sind.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, in einem Ab
wasserbelebungsbecken zwischen Zu- und Abfluß eine oder mehre
re, den Strömungsweg verlängernde Strömungsleitwände anzuord
nen. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß der übliche
geradlinige Verlauf zwischen Zu- und Abfluß in einem Abwasser
belebungsbecken nicht zwingend zur Erzielung guter Reinigungs
eigenschaften erforderlich ist. Vielmehr werden auch dann sehr
befriedigende Abwasser-Reinigungsergebnisse erzielt, wenn Strö
mungsleitwände einen geradlinigen Verlauf von Zu- zu Abfluß
verhindern. Es wurde erkannt, daß zwar insbesondere im Bereich
scharfer Umlenkung um bestimmte Formen von Strömungs-Leitwänden
Stagnationsräume mit verringerter Vermischung auftreten können.
Diese sind jedoch bei entsprechender Auslegung der Strömungs
leitwände ohne weiteres zu vermeiden und beeinträchtigen im üb
rigen das Gesamt-Reinigungsergebnis allenfalls geringfügig und
kaum merklich.
Durch den Einbau zumindest einer einstückigen oder mehrgliedri
gen Strömungsleitwand zwischen Zu- und Abfluß ist es möglich,
andere Beckenausgestaltungen als solche zu wählen, bei welchen
Zu- und Abfluß in einem Rechteckbecken linear weit voneinander
beabstandet sind; mit anderen Worten kann durch den einfachen
Einbau von das Reinigungsergebnis nicht beeinträchtigenden, das
Wasser in horizontaler Richtung umleitenden Strömungsleitwän
den, welche das Wasser ein- oder mehrfach umlenken, eine signi
fikante Beckenverkürzung erzielt werden, was bei begrenztem
Platzangebot oder unter ungünstigen geophysikalischen Bedingun
gen von besonderem Vorteil ist.
Bevorzugt werden die Strömungsleitwände für eine zumindest im
wesentlichen allgemein pfropfenartige und insbesondere rezirku
lationsfreie Beckendurchströmung ausgestaltet. Mit "pfropfenar
tiger Beckendurchströmung" ist vorliegend gemeint, daß, zumin
dest in hinreichendem Abstand vom Zuflußbereich, sich Wasser,
das zu einem späteren Zeitpunkt in das Becken eingeströmt ist,
nur in allenfalls geringem Umfang mit Wasser vermischt, welches
vorher oder nachher in das Becken einströmt. Dabei versteht
sich, daß insbesondere im Zuflußbereich eine Durchmischung des
neu zufließenden Abwassers mit bereits im Becken nahe des Zu
flusses vorhandenen Wasser erfolgen kann und möglicherweise so
gar erwünscht ist; weiter ist einsichtig, daß, insbesondere
wenn das Abwasserbelebungsbecken in bestimmten Bereichen von
unten her mit eingedrückter Luft durchperlt wird, hier unter
Wirbelbildung eine geringfügige Vermischung erfolgen wird, ohne
daß die allgemeine Pfropfenströmung beeinträchtigt wird.
Eine Ausbildung der Strömungsleitwände, die eine rezirkulati
onsfreie Beckendurchströmung gewährleistet, wird insbesondere
dann erzielt, wenn es durch die Strömungsleitwände keinen we
sentlichen Rückfluß zwischen Abfluß und Zufluß gibt, also kein
karussellartiges Umlaufen von Abwasser im Becken möglich ist.
Die Strömungsleitwände können gekrümmt sein oder eine Krümmung
durch eine Mehrzahl von Geradstücken annähern. Das Vorsehen der
artiger gekrümmter Strömungsleitwände, insbesondere durchgehen
der, gekrümmter Strömungsleitwände, ist insofern vorteilhaft,
als Stagnationsräume mit verringert er Durchströmung und uner
wünschter Ablagerung von Schwebstoffen besonders bei starkem
Umlenkung der Strömung zu erwarten sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die Strömungsleitwände zumindest im
wesentlichen eine Spirale bilden, da auf diese Weise eine
pfropfenartige Beckendurchströmung mit allenfalls kleinen und
allgemein nicht störenden Stagnationsräumen unter Erzielung ei
nes langen Strömungsweges bei zugleich kleinstmöglichen Becken
abmessungen unter Vermeidung großer Abstände von Zu- und Abfluß
erzielt werden kann. Bei einer solchen Anordnung kann einer von
Zu- und Abfluß im Spiralinneren und der andere im Außenbereich
der Spirale angeordnet werden; es ist also entweder möglich
eine Durchströmung der Spirale von innen nach außen oder ande
rerseits von außen nach innen zu erzielen.
Das Vorsehen einer Spirale als Strömungsleitwand ist besondere
dann vorteilhaft, wenn mit stark schwankender Abwasserbelastung
zu rechnen ist. Diese Form ermöglicht es besonders leicht, ins
besondere bei zentraler Zuführung, mit kurzen, flexiblen oder
auf andere Weise beweglichen Zuleitungen für Luft und/oder ge
gebenenfalls weiteren Stoffen in das Becken unterschiedliche
Belebungszonen längs der Spirale variabel zu definieren. So
kann der Belebungsprozeß einer unterschiedlichen Abwasserbela
stung durch verschiedene Schad- und Schmutzstoffe angepaßt wer
den. Insbesondere kann auch die Anzahl der unterschiedlichen
Belebungszonen innerhalb des erfindungsgemäßen Beckens leicht
variiert werden. Wird dann dem erfindungsgemäßen Abwasserbele
bungsbecken noch ein weiteres, herkömmliches oder erfindungsge
mäß mit Strömungsleitwänden versehenes, als Rechteck- oder
Rundbecken ausgestaltetes, vorzugsweise kleines Belebungsbecken
wahlweise schaltbar vor- oder nachgeordnet, so kann in Schwach
lastzeiten das weitere Becken vollständig aus dem Klärverlauf
entfernt werden und das Abwasser in allen Stufen längs des Ab
wasserbelebungsbeckens gereinigt werden. Dabei ist es durch die
Variation der Belebungszonenlage, -anzahl und -länge besonders
einfach möglich, sich nicht nur der Abwassermenge, sondern auch
seiner jeweiligen Belastung anzupassen. In Starklastzeiten wird
darin das weitere Becken einfach wieder zugeschaltet und erfor
derlichenfalls eine oder mehrere Belebungsstufen in dieses Bec
ken hinein zurück verlagert. Auf diese Weise können durch die
vorübergehende Stillegung eines kompletten Beckens in beachtli
chem Maße Betriebskosten eingespart werden.
Eine baulich besonders einfache Ausgestaltung des Belebungsbec
kens ergibt sich, wenn die Spirale durch Kreissegmente von be
vorzugt 270° gebildet ist, die mit Geradstücken verbunden sind.
Die Kreisradien wachsen dabei vom Spiralinneren zum Spiraläuße
ren insbesondere derart an, daß jeder Wendelgang der Spirale in
etwa die gleiche Strömungsbreite zur Verfügung stellt. Dies er
leichtert den Versatz der zur Definition unterschiedlicher Be
lebungszonen eingesetzten Belüfter usw. und ergibt große Frei
heit bei der Festlegung der Positionen, an welchen die jeweili
gen Belebungszonen anfangen und aufhören sollen.
Das Abwasserbelebungsbecken wird bevorzugt mit einem Zufluß
versehen, der durch einen Überfall gebildet ist, wobei dann,
wenn das Abwasserbelebungsbecken spiralartig ausgebildet ist,
in der Spiralmitte ein zentraler Zuflußzylinder vorgesehen wer
den kann, der eine teilweise erniedrigte Überfallkante im Man
telzylinder besitzt. Das Abwasserbelebungsbecken der vorliegen
den Erfindung kann als zumindest im wesentlichen rundes Becken
gestaltet werden.
Es versteht sich, daß das Becken der vorliegenden Erfindung mit
Strömungsleitwänden sowohl aus vorgefertigten, am Ort der Klär
anlage nur noch miteinander zu verbindenden Teilen, insbesonde
re aus Fertigbetonteilen oder Edelstahl hergestellt werden
kann, genauso wie aus Ortbeton, d. h. auf dem Gelände der Klär
anlage in eine entsprechende Verschalung zu vergießenden Beton.
Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der
Zeichnung erläutert. In dieser zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Kläranlage mit
einem Abwasserbelebungsbecken gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 ein Abwasserbelebungsbecken der vorliegenden Er
findung von oben;
Fig. 3 das Becken von Fig. 2 im Querschnitt längs Linie
III-III;
Fig. 4 einen zentralen Überfallzylinder für ein Abwasser
belebungsbecken gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein weiteres Abwasserbelebungsbecken gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Nach Fig. 1 wird einem allgemein mit 1 bezeichneten Klärwerk
Rohabwasser aus z. B. einer Großstadt oder einer kleinen Ansied
lung oder Gemeinde über eine Abwasserzuleitung 2 zugeführt.
Das Rohabwasser wird zunächst von Grobstoffen wie Holz, Dosen
usw. sowie gegebenenfalls Schwebstoffen wie Sand in einer
und Grob- und Vorreinigungsstufe 3 befreit und strömt dann nach Erfassung
seiner Menge und Belastung an einer Meßstation 4 in ein Abwas
serbelebungsbecken 10. In diesem sind in ihrer Position verän
derbare und entfernbare Belüftungsvorrichtungen und Stoffzulei
tungen 11a, 11b angeordnet, die unterschiedliche Belebungszonen
12a, 12b, 12c definieren. Die Länge der Belebungszonen ist ins
besondere im Ansprechen auf die an der Meßstelle 4 erfaßte und
an einer Steuerung s ausgewertete Abwasserbelastung manuell
oder automatisch variierbar. Hinter dem Belebungsbecken strömt
das aufbereitete Abwasser über eine vorzugsweise durch Steue
rung 5 automatisch steuerbare Abwasserweiche 6 in ein weiteres
Belebungsbecken 8 oder in den Vorfluter 7, d. h. das das gerei
nigte Abwasser aufnehmende natürliche Gewässer. Auf dem Weg zum
Vorfluter 7 können dabei dem erfindungsgemäßen Abwasserbele
bungsbecken 10 in jedem Fall unabhängig von der Weichenstellung
noch weitere, nicht gezeigte Klärstufen, wie Nachklärbecken
usw. nachgeordnet sein. Weiter kann das Klärwerk 1 in üblicher
Weise Faulbehälter, Gasbehälter, Vorrichtungen für die Schlamm
behandlung und andere übliche Vorrichtungen umfassen.
Das in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Abwasserbelebungs
becken 10 ist in Fig. 2 unter Weglassung der Luft- und/oder
Stoffzuführungen 11 detaillierter dargestellt.
Nach Fig. 2 ist das Abwasserbelebungsbecken 10 im wesentlichen
als Rundbecken, d. h. mit allgemein kreisförmiger Außenwand 13
gebildet, wobei der Außenwandkreis nicht vollständig geschlos
sen ist, sondern einen allgemein tangentialen Wasserabfluß 14
aufweist.
In der Mitte des allgemein runden Abwasserbelebungsbeckens 10
ist ein Zuflußzylinder 15 vorgesehen, dessen Zylindermantel mit
Ausnahme einer abgesenkten Überfallkante 16 (Fig. 4) dieselbe
Höhe aufweist wie Außenwand 13, vgl. Fig. 3. An den Zuflußzy
linder 15 schließt sich tangential, bündig und wasserdicht ein
Geradstück 17 an. Dieses besitzt dieselbe Höhe wie der Zufluß
zylinder 15 und die Außenwand 13. An dem vom Zuflußzylinder 15
abgewandten Ende dieses ersten Geradstücks 17 schließt sich
wasserdicht und bündig ein Kreissegment 19 an, das zum Zufluß
zylinder 15 koaxial liegt und einen Kreisbogen von 270° umfaßt.
Das Kreissegment 19 ist an dem vom Geradstück 17 abgewandten
Ende des Kreissegmentes 19 tangential durch ein zum ersten Ge
radstück 17 paralleles Geradstück 20 verlängert, und zwar bün
dig sowie insbesondere fluiddicht mit dem Kreisbogen 19 verbun
den. Das zweite Geradstück 20 ist am vom Kreisbogensegment 19
abgewandten Ende wiederum fluiddicht und bündig mit einem zwei
ten, zum Zuflußzylinder 15 und Kreisbogensegment 19 koaxialen
Kreissegment 21 verbunden ist. Wie das innere Kreisbogensegment
19 umfaßt auch das nachfolgende Kreisbogensegment 21 einen
Kreisbogen von 270° des 360°-Vollkreises und hat-dieselbe Höhe
wie die Außenwand 13 und der Zuflußzylinder 15 (vgl. Fig. 3).
Es sind also stufenweise vergrößerte 270°-Kreisbogensegmente
durch Geradstücke verbunden, die jeweils den inneren Kreisbogen
tangential fortsetzen. Auf diese Weise wird eine anwachsende
Spirale gebildet.
An das Kreisbogensegment 21 schließt sich ein drittes, zu den
Geradstücken 17 und 20 paralleles Geradstück 22 an. An dieses
stößt die Außenwand 13. Das Geradstück 22 setzt sich über die
fluiddichte Stoßstelle 23 hinaus fort. Gemeinsam mit einem pa
rallelen Geradstück 24, das sich an die ebenfalls als 270°-Kreis
bogen-Segment gebildete Außenwand 13 tangential an
schließt, definiert es den Abfluß 14.
Auf diese Weise wird der äußere Spiralabschluß definiert.
Die Radien des Kreisbogensegments 13 der Außenwand, des mittle
ren Kreisbogensegments 21 und des inneren Kreisbogensegments 19
sowie die Geradstück-Längen werden in der beschriebenen Ausge
staltung bevorzugt derart gewählt, daß alle Wendelgänge die
gleiche Breite besitzen. Dazu liegt zwischen dem Mantel des Zu
flußzylinders 15 und dem inneren Kreisbogensegment 19 derselbe
radiale Abstand vor wie zwischen dem Kreisbogensegment 19 und
dem mittleren Kreisbogensegment 21 sowie zwischen dem mittleren
Kreisbogensegment 21 und der Außenwand 13. Bevorzugt entspricht
dieser radiale Abstand auch dem Abstand der vorzugsweise paral
lel anzuordnenden Geradstücke 22 und 24, so daß der Abfluß die
gleichen Maße aufweist wie die Wendelgänge.
Quer über das Becken können Laufgitter vorgesehen werden
und/oder die über die Wasseroberfläche 32 ragenden Spiralwände
werden begehbar gemacht.
Mit dem beschriebenen Aufbau des Abwasserbelebungsbeckens 10
wird ein spiralartiger bzw. schnecken- oder wendelförmiger Auf
bau des Abwasserbelebungsbeckens erzielt. Die Kreissegmente 19
und 21 bilden zusammen mit den Geradstücken 17, 20 und 22 sowie
dem Mantel des Zuflußzylinders 15 eine allgemein horizontale
Strömungsleitwand, welche den Strömungsweg zwischen Zufluß 15
und Abfluß 14 verlängern und eine direkte Strömung von Zu- zu
Abfluß verhindern.
Die Spirale des Abwasserbelebungsbeckens kann gegebenenfalls
mehr oder weniger Windungen aufweisen als in Fig. 2 zur Erläu
terung dargestellt. Als Material für die Spirale von Fig. 2
kommen insbesondere, aber nicht ausschließlich, Edelstahl oder
Beton in Frage. Bei Aufbau der Spirale aus Beton kann diese
entweder vor Ort gegossen werden oder aus nur noch fluiddicht
zu verbindenden Fertigbetonstücken erstellt werden.
Um ein gleichmäßiges Durchfließen der Wendelgänge zu erreichen,
kann gegebenenfalls im Boden der Spirale ein Gefälle längs des
Wendelganges vom Zufluß in Richtung auf den Abfluß vorhanden
sein, wie Fig. 3 schematisch durch unterschiedliche Bodendic
ken 25a bis 25f der sukzessive von innen nach außen durchlau
fenden Wendelgänge angedeutet.
Im Betrieb wird das Abwasserbelebungsbecken der vorliegenden
Erfindung von Abwasser durchflossen, das nach der Grobreinigung
über die Überfallkante 16 des Zuflußzylinders 15 einströmt. Da
bei bildet sich nahe dem Zuflußzylinder 15 ein Mischbereich 26
durch die Überfallströmung aus, wo frisch zuströmendes Wasser
mit bereits im Abwasserbelebungsbecken vorhandenem Abwasser
verwirbelt und somit vermischt wird. Der Mischbereich 26 reicht
jedoch nicht allzu weit weg vom Zuflußzylinder, so daß in eini
ger Entfernung davon eine gleichmäßige Durchströmung des Abwas
serbelebungsbeckens ohne wesentliche Durchmischung des frisch
zuströmenden mit dem bereits im Becken vorhandenen Abwasser er
folgt. Bei dieser nahezu pfropfenartigen Durchströmung des Ab
wasserbelebungsbeckens wird das Wasser durch die Strömungsleit
wände geleitet. Dabei erfolgt die Strömung im wesentlichen
vollkommen gleichmäßig, insbesondere entlang der Kreissegmente.
Lediglich an den scharfe Ecken aufweisenden Übergängen zwischen
Geradstücken und Kreissegmenten entstehen innen und außen klei
ne Stagnationsräume.
Obwohl derartige Stagnationsräume die Erzielung einer befriedi
genden Abwasserreinigung nicht gefährden, ist es ohne weiteres
möglich, ihr Auftreten einfach dadurch zu umgehen, daß scharfe
Ecken und Kanten vermieden werden. Dies kann beispielsweise er
reicht werden, indem eine Anstoßkante zwischen Geradstück und
Kreisbogensegment mit hinreichendem Rundungsradius innen
und/oder außen abgerundet wird oder indem der Übergang in Form
eines Vielecksegmentes gestaltet wird. Eine weitere Möglichkeit
zur Vermeidung von Stagnationsräumen besteht darin, anstelle
der beschriebenen, sich stufenweise vergrößernden Kreissegmen
te, die über Geradstücke verbunden sind, eine durchgehende Spi
rale als Strömungsleitwand ohne Ecken und Kanten vorzusehen.
Dies kann auch durch Einsatz von Rundbögen anstelle der Ge
radstücke geschehen.
Längs des Strömungsweges wird das Abwasser dann belebt, d. h.
gereinigt. Um unterschiedliche Belebungszonen, insbesondere
solche für aerobe und anaerobe Prozesse vorzusehen, sind auf
dem Boden des Abwasserbelebungsbeckens längs der Spirale beweg
bare und gegebenenfalls entfernbare Stoffzuleitungen und/oder
Lufteinlaßrohre angeordnet, die über flexible Leitungen mit ei
ner Druckluftquelle wie einer hinreichend starken Pumpe verbun
den sind.
Bevorzugt wird in der Nähe des Zulaufes zunächst eine per se
bekannte mikrobielle Phosphatrücklösung vorgenommen. Nachfol
gend wird dann im mittleren Beckenbereich eine Denitrifikation
sowie im restlichen Beckenbereich eine Nitrifikation vorgenom
men. Eine derartige Vornahme der Denitrifikation vor der Nitri
fikation entspricht nicht der einleitend erläuterten Abfolge
des biologischen Stickstoff-Umsetzungsprozesses. Sie ist aber
günstig, weil bei "biologisch korrekter" Reihenfolge bereits
vor der Nitratreduktion die im Abwasser vorhandenen organischen
Verbindungen weitgehend abgebaut sind und dann nicht mehr zur
Verfügung stehen.
Der Nitratabbau kann dann ausschließlich über endogene Atmungs
vorgänge erfolgen, d. h. unter Verwendung von Speichersubstan
zen, die von den Organismen vorher gesammelt wurden, oder von
Lysisprodukten. Derartige endogene Reaktionen verlaufen in der
Regel langsam, was lange Aufenthaltszeiten in der Denitrifika
tionsstufe für weitgehenden Stickstoffabbau erfordert. Dies ist
gleichbedeutend mit großen Beckenvolumina. Alternativ wäre auch
eine teure Zugabe externer Kohlenstoffquellen wie Methanol
und/oder Essigsäure möglich, was teuer ist, oder eine oder Zu
gabe eines Teilstroms Rohabwasser. Da mit dem Rohabwasser aber
auch Ammoniumionen an der Nitrifikationsstufe vorbeigeführt
wird, und der Ammonium-Stickstoff dann nicht mehr abgebaut wer
den kann, wird die Reinigungseffizienz beeinträchtigt.
Diese Probleme der "biologisch korrekten" nachgeschalteten De
nitrifikation umgeht man mit der in der Erfindung bevorzugten,
vorgeschalteten Denitrifikation. Hier dient das zugeführte
Rohabwasser noch als Kohlenstoffquelle zur Denitrifikation. Das
Nitrat, das in der Denitrifikationsstufe abgebaut werden soll,
aber erst in der nachfolgenden Nitrifikationsstufe aufgebaut
wird, wird bevorzugt durch eine partielle Rezirkulation des Ab
laufs der Nitrifikationsstufe zusätzlich zu einer Rücklauf
schlammführung vorgesehen. Es wird also gezielt ein Teil des
Abwassers aus der Nitrifikationsstufe entnommen und der Deni
trifikation zugeführt.
Dieser bevorzugte Klärverlauf zeigt, daß mit "rezirkulations
frei" im Sinne der vorliegenden Erfindung zwar ein karussell
artiger Umlauf der vollständigen Abwassermenge gemeint ist,
aber dennoch eine gezielte Rückförderung eines Teiles des zu
belebenden Abwassers möglich ist, das aus anderen Prozeßstufen
an bestimmten Stellen gezielt eingebracht wird.
Die Länge und Anzahl der jeweiligen Zonen können dabei auf ein
fache Weise festgelegt werden, indem Belüftungsrohre, der Was
serabzug aus der Nitrifikationsstufe und/oder der Rücklauf von
nitrathaltigem Wasser versetzt werden, wozu nur kurze flexible
Leitungen erforderlich sind, auch wenn eine Belüftungszonenlän
ge um einen großen Strömungsweg, etwa um eine ganze Spiralwick
lung, verändert wird.
Abweichend von Fig. 1 mit vom Spiralinneren zum Spiraläußeren
fließenden Abwasser ist (auch bei dann gegebenenfalls umge
kehrter Bodenneigung) ein Fluß in die Gegenrichtung möglich.
Während in Fig. 2 ein Rundbecken mit zentralem Zufluß und tan
gentialem äußeren Abfluß dargestellt ist, zeigt Fig. 5 unter
Verwendung entsprechender Bezugszeichen ein weiteres erfindungs
gemäßes Abwasserbelebungs-Rundbecken 10 mit im radial äuße
ren Bereich angeordnetem, von einer Zufluß-Überfallkante 28 zum
Becken hin abgetrennten Zufluß 29, welcher einen zentralen Ab
fluß 30 aufweist, der vorzugsweise ebenfalls durch einen Über
fall realisiert ist. Im Becken 10 ist eine Strömungsleitwand 31
vorgesehen, die wie die Spirale des Abwasserbelebungsbeckens
von Fig. 2 aufgebaut ist, aber an Stelle von scharfen Stoßkan
ten eine Stagnationsräume verringernde bzw. vermeidende Abrun
dung zwischen Kreisbogensegmenten 19, 21 bzw. äußerem Rundbec
kenrand 13 und den Geradstücken 17, 20 und 22 aufweist.
Obwohl beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abwasser
belebungsbecken als im wesentlichen kreisrund gezeigt sind,
sind andere Formen von Abwasserbelebungsbecken ohne weiteres
denkbar, wie ovale Abwasserbelebungsbecken mit inneren Strö
mungsleitwänden, rechteckige Belebungsbecken, die innere, senk
recht auf die Beckenumrandung stehende und in das Becken hin
einragende Strömungsleitwände bzw. zumindest eine innere Strö
mungsleitwand zwischen Zu- und Abfluß aufweisen usw. . Es wird
auch erwogen, daß anstelle einer inneren Strömungsleitwand das
Abwasserbelebungsbecken etwa aus vorgefertigten Kreisbögen mä
anderförmig gebaut wird, wobei in einem solchen Fall die Außen
wände des Abwasserbelebungsbeckens als Strömungsleitwände die
nen, die den Strömungsweg zwischen Zu- und Abfluß verlängern.
Claims (14)
1. Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen diesen zumindest eine Strömungsleitwand angeord
net ist.
2. Abwasserbelebungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsleitwand oder -wände für eine
rezirkulationsfreie und insbesondere, zumindest im wesent
lichen, pfropfenartige Beckendurchströmung ausgelegt, ins
besondere gekrümmt ist/sind.
3. Abwasserbelebungsbecken nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsleitwand/-wände zumindest im
wesentlichen, eine Spirale bildet/bilden.
4. Abwasserbelebungsbecken nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß einer von Zu- und Abfluß im Spiralinneren-,
insbesondere der Spiralmitte, und der andere im Außenbe
reich der Spirale, insbesondere am Ende derselben, ange
ordnet ist.
5. Abwasserbelebungsbecken nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale durch über Ge
radstücke verbundene Kreissegmente von bevorzugt 270° mit
vom Spiralinneren zum Spiraläußeren anwachsenden, aber für
jedes Segment konstanten Kreisradien gebildet ist.
6. Abwasserbelebungsbecken nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß durch ei
nen Überfall vorgesehen wird, der bei spiralartiger Aus
bildung der Strömungsleitwände insbesondere als zentral
angeordneter Zuflußzylinder im Spiralinneren mit teilweise
erniedrigter Überfallkante im Mantelzylinder realisiert
ist.
7. Abwasserbelebungsbecken nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Strömungs
weges unterschiedliche Belebungszonen definiert sind.
8. Abwasserbelebungsbecken nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Belebungszonenlänge insbesondere im An
sprechen auf die Abwassermenge und/oder die Belastung des
Abwassers zur Schaffung flexibler Reaktorräume variierbar
ist.
9. Abwasserbelebungsbecken nach einem der vorherigen Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß es als Rundbecken ausge
bildet ist.
10. Verfahren zur Abwasserbehandlung worin Abwasser in ein Be
lebungsbecken vorzugsweise überfallartig einströmt, nach
dem Einlaßbereich das Belebungsbecken vorzugsweise prop
fenströmungsartig unter Belebung durchläuft und das Becken
anschließend verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab
wasser im Becken zumindest im wesentlichen einem Spiral
verlauf folgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Abwasser von der Spiralmitte zum äußeren Spiralende
geleitet wird oder umgekehrt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß innerhalb der Spirale unterschiedliche
Belebungszonen vorgesehen werden, in welchen unterschied
liche Abwasserreinigungs- bzw. Belebungsreaktionen ablau
fen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, worin die Länge und/oder An
zahl der unterschiedlichen Belebungszonen belastungsabhän
gig festgesetzt wird/werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Belebungszonen durch Zuführung von Stoffen,
insbesondere bodenseitiges Einblasen von Luft, an vorzugs
weise wählbaren Stellen abgegrenzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19755447A DE19755447A1 (de) | 1997-12-13 | 1997-12-13 | Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19755447A DE19755447A1 (de) | 1997-12-13 | 1997-12-13 | Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19755447A1 true DE19755447A1 (de) | 1999-06-17 |
Family
ID=7851796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19755447A Withdrawn DE19755447A1 (de) | 1997-12-13 | 1997-12-13 | Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19755447A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2428379A (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-31 | Rodney Craig Pavek | A self cleaning basin, sink, toilet and bidet |
CN106396292A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-15 | 苟亚松 | 印染废水处理*** |
CN108409055A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 广州市水之道生态环境修复有限公司 | 螺旋分级偶联污水净化装置 |
-
1997
- 1997-12-13 DE DE19755447A patent/DE19755447A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2428379A (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-31 | Rodney Craig Pavek | A self cleaning basin, sink, toilet and bidet |
CN106396292A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-15 | 苟亚松 | 印染废水处理*** |
CN108409055A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 广州市水之道生态环境修复有限公司 | 螺旋分级偶联污水净化装置 |
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