DE19755447A1 - Abwasserbelebungsbecken mit Zu- und Abfluß - Google Patents

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.