DE2001801B2 - Klaeranlage fuer die biologische reinigung von abwasser - Google Patents

Description

Durch die Maßnahme nach der Erfindung, die auf einem Zusammenwirken der Belüftung mit dem Verdrängungsstrom beruht, werden in dem Belebungsbecken neben horizontalachsigen Umwälzbewegungen auch vertikalachsige Umwälzbewegungen erzeugt, wodurch eine vollständigere Durchmischung und Gleichmäßigkeit des gesamten Beckeninhalts erzielt wird. Hierdurch wird die Reinigungsleistung der Kläranlage insbesondere bei auftretenden Stoßbelastungen erhöht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Kläranlage nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
Es zeigt

I- i g. 1 in einer teilweisen Draufsicht ein erstes Au>führungsbeispiel,

F i g. 2 einen Schnitt annähernd längs der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt annähernd längs der Linie 3-3 von Fig. 1,

Fig.4 in vergrößertem Maßstab die Draufsicht auf eine Gasverteilervorrichtung,

Fig.5 die Seitenansicht der GasverteilrvorrichtungnachF ig. 4,

F i g. 6 in einer teilweisen Draufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel und

F i g. 7 einen Schnitt annähernd längs der Linie 11-11 von Fig. 6.

Die F i g. 1 bis 5 zeigen die Ausführung einer kreisförmigen Kompaktanlage. Diese Anlage weist ein allgemein mit 20 bezeichnetes kreisförmiges Behältersystem mit einer Außenwand 21 und einer Innenwand 22 auf. Radiale Trennwände 23 dichten den äußeren Teil des kreisförmigen Behältersystems zwischen Außenwand 21 und Innenwand 22 ab und unterteilen ihn in verschiedene Kammern. Der allgemeine Abwasserstrom verläuft von einer Einlaufleitung 29 durch einen Vormischer 30, durch ein B:!ebungsbecken 24 zu einem Klärbecken 51. Das geklärte Wasser strömt unter einem Abstreichring 48 in eine Abflußrinne 49 über und wird gegebenenfalls nach weiterer, nicht gezeigter Behandlung in einen Fluß abgelassen. Der sich im Klärbecken 51 absetzende Schlamm wird durch ein Rohr 31 abgesaugt. Ein Teil strömt durch eine Lufthebervoirichtung 34 in ein Schlammstabilisierungsbecken 33.

Der belebte Rückschlamm aus dem Rohr 31 wird kräftig mit dem Rohabwasser im Vormischer 30 vermischt. Das belebte Gemisch strömt in eine Verteilerrinne 35, um an einer Vielzahl von Zuführungen 36 in das Belebungsbecken 24 einzuströmen. Diese sind auf einer langen Seite des Belebungsbekkens 24 so angeordnet, daß sich jede Stelle des Belebungsbeckens 24 nur in einem kurzen Abstand von einer Zuführung 36 befindet. Gegebenenfalls kann auch von einer Umfüllcinrichtung 32 aus dem Schlammstabilisierungsbecken 33 angesaugte überstehende Flüssigkeit in den Vormischer 30 abgelassen werden. An dieser Stelle können auch Chemikalien, beispielsweise zur Phosphorausscheidung, zugefügt werden. Die Flüssigkeit im Belebungsbecken wird, wie nachstehend beschrieben wird, durch unterschiedliche Strömungsvorrichtungen in Bewegung gehalten. Der Flüssigkeit im Belebungsbecken wird mittels allgemein mit 38 bezeichneter Gasvcrteilervorrichtungcn ein großes Luftvolumen zugeführt. Diese Gasverteilervorrichtungen 38 werden über ein Luftversorgungsrohr 40 und einen Verteilerabschnitt 41 versorgt. Die Form und Konstruktion der Gasverteilervorrichtungen 38 wird nachstehend

noch ausführlicher beschrieben. Sie werden zur Wartung durch eine nicht gezeigte herkömmliche Einrichtung auf einer Drehbrücke 42 entfernt, die auf einer Schiene 43 läuft. Die das Belebungsbecken 24 verlassende Flüssigkeit wird über Auslaßöffnungen

ίο 44 in einer Sammelrinne 45 gesammelt und zum Klärbecken 51 geleitet, in dem sich die Feststoffe absetzen. Der Überlauf oder Ablauf vom Belebungsbecken 24 wird also über eine Leitung 47 der zentral angeordneten Einlaufverteilervorrichtung 50 des

Klärbecknes 51 zugeführt. Der Schlamm sammelt sich am Boden des Klärbeckens 51, was noch durch sich drehende Sammelarme 52 unterstützt werden

kann.

Die in F i g. 3 gezeigte Umfülleinrichtung 32 für die überstehende Flüssigkeit weist einen verstellbaren Einlaßabschnitt 32' und einen Auftriebs: .henkel 53 auf. Lufteinblasmittel 54 dienen dazu, die überstehende Flüssigkeit über die radiale Trennwand 23 zur Abgabe in den allgemein mit 30 bezeichneten Vormischer zu heben.

Ein senkrechter Luftauftriebsschenkel 55 für Rückschlamm ist mit einem Luftrohr 56 mit einem Zerstäuber am Boden versehen, um den Rückschlamm zu heben, der in einen Kasten 57 des Vormischers 30 entleert, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Der in den Kasten 57 entleerte Rückschlamm kann direkt zum Belebungsbecken 24 umgeleitet werden, wenn ein Überlaufgatter 58 vorgesehen ist. Normalerweise wird jedoch der Inhalt des Kastens 57 von einem nach unten verlaufenden Schenkel 60 des Vormischers 30 entleert. Eine Regelung kann durch ein Überlaufgatter 61 vorgenommen werden. Eine Leitwand 62 leitet den Schlamm (und überstehende Umfüllflüssigkeit, falls zugeführt) zum Bodenbereich 64 des Vormischers 30, dem Rohabwasser über die Einlaufleitung 29 zugeführt wird. Das sich ergebende Gemisch wird gleichzeitig gehoben und in einer nach oben verlaufenden Kammer 66 des Vormischers 30 kräftig durch Luft gemischt, die aus einem oder mehreren Zerstäubern am Fuß eines Luftversorgungsrohres 67 freigegeben wird.

Die bei dem in den F i g. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel dargstellt. allgemein mit 38 bezeichneten Luftverteilervorrichtungcn zum Einblasen von Luft weisen drei horizontale Abschnitte auf, nämlich zwei längliche lineare Abschnitte 75 und 76, die an der Innenwand 22 bzw. Außenwand 21 angeordnet sind und einen mittleren Verbindungsabschnitt 77, der die Abschnitte 75 und 76 miteinander verbindet. Eine große Anzahl von in Gruppen 78 angeordneten Gascinblasauslässcn sind längs der Abschnitte unü 76 und wahlweise längs des Verbindungsabschnitts 77 vorgesehen. Die Gasverteilervorrichtungen 38 sind an der Außenwand 21 jeweils an einem Ende durch Winkel 80 befestigt und durch Fußbol-

Ende durch Winkel 80 befestigt un zen 81 abgestützt, die am Boden 82 des Belebungsbeckens 24 aufliegen.

Bei der Installation werden die Fußbolzcn 81 so eingestellt, daß die Gasverteilervorrichtung 38 in 65 einer ebenen Fläche angeordnet ist. Eine senkrechte Stange 84 und ein senkrechter Schenkel 85 des Luftvcrsorgungssyslems bilden Mittel zum Herausheben der Gasvertcilervorrichtung aus dem Belebungsbek-

5 6

ken 24 zwecks Überprüfung und gegebenenfalls Rei- gegen die Wand mit unterschiedlicher Heftigkeit je nigung. Man verwendet entweder schnellöffnende nach dem Abstand zwischen der Wand und der Stelle Kupplungen oder Flansche 86, um die Gasverteiler- über dem Teil der betreffenden Abschnitte 75, 76 vorrichtung 38 und ihre befestigten Komponenten drückt. Andererseits sucht die im Bereich zwischen vom Verteilerabschnitt 41 leicht trennen zu können. 5 den Abschnitten 75, 76 und der Wand, der einen Zwischen den Flanschen 86 und dem Verteilerab- schiefen Winkel darstellt, gebildete Umwälzbeweschnitt 41 sind vorzugsweise Ventile 86' angeordnet. gung den größten Teil des Wassers in der Umwälzbe- Es ist zu beachten, daß die Gasverleilervorrichtung wegung von der Wand etwas nach außen zu bewegen 38 in der Nähe, aber in gutem Abstand über dem und begünstigt dadurch die Bildung zahlreicher Wir-Boden 82 des Belebungsbeckens 24 angeordnet ist, io bei längs der Wand in diesem Bereich. Darüber hinum die Wasserbewegung im Belebungsbecken 24 im aus führt die Anordnung der Abschnitte 75 und 76 Bereich der Gasverteilervorrichtung 38 zu erleich- schräg gegenüber dem Radius des kreisförmigen Betern. Die Abschnitte 75 und 76 sind lang genug, um lebungsbeckens 24 zur Bildung von Umwälzbeweeine Umwälzbewegung zu erzeugen. Auch sind die gungen, deren Vortriebsachsen und -linien ebenfalls Gasverteilervorrichtungen 38 in hinreichendem Ab- «5 gegenüber den Vortriebsachsen und -linien anderer stand zueinander angeordnet, um die Entstehung Umwälzbewegnngen, die von den nächst benachbareiner doppelten Umwälzbewegung zu ermöglichen, ten Gasverteilervorrichtungen 38 gebildet werden, welche von jeder Gasverteilervorrichtung 38 weg- schräg verlaufen.

führt. Die doppelte Umwälzbewegung wird von der Das in den F i g. 6 und 7 dargestellte, für größere

Flüssigkeitsmasse gebildet, welche mit dem Strom 20 Kläranlagen bevorzugte Ausführungsbeispiel weist

über der Gasverteilervorrichtung 38 aufsteigender ein Luftversorgungsrohr 95 auf, das längs einer

eingeblasener Luftblasen aufsteigt. Dadurch ergibt Eisenbetonbrücke 96 angeordnet oder in dieser ein-

sich an der Oberseite des Belebungsbeckens 24 ein gebettet ist, die als Übergangsweg über das im we-

Flüssigkeitsstrom in beiden Richtungen vom Bereich sentlichen rechteckige Belebungsbecken 97 dient,

der Gasverteilervorrichtungen 38 weg. Wenn die sich 25 Die Luft vrd vom Luftversorgungsrohr 95 über ein

nach außen bewegende Flüssigkeit auf eine Wand senkrechtes Rohr 99 zur Mitte der Gasverteilervor-

oder einen ankommenden Strom auftrifft, bewegt sie richtung 100 gefördert. Die Gasverteilervorrichtun-

sich abwärts. Am Boden wird sie zur Gasverteiler- gen 100 dienen zum Einblasen von Luft in die FIüs-

vorrichtung 38 hingezogen, um die sich von unter- sigkeit durch eine Vielzahl von Quergliedern 101, die

halb der Gasverteilervorrichtung 38 - ch oben bewe- 30 jeweils zwei Gruppen von Öffnungen oder Auslässen

gendc Flüssigkeit zu ersetzen. aufweisen, durch welche Luft in die Flüssigkeit abge-

Es ist besonders zu beachten, daß die Gaseinblas- geben wird. Das gesamte Muster der aufsteigenden Öffnungen in einer Gasverteilervorrichtung auf Li- Luft von jeder Gasverteilervorrichtung 100 ist jedoch nien angeordnet sind, die gegenüber der allgemeinen ein längliches und im wesentlichen lineares Muster. Richtung des Verdrängungsstromes der behandelten 35 Beim Einblasen der Luft wird in der Flüssigkeit an Flüssigkeit schräg verlaufen. Der Ausdruck »allge- jeder Gasvcrteilcrvorrichtung 100 eine doppelte Ummeine Richtung des Verdrängungsstromes« der be- wälzbewegung, nämlich eine auf jeder Seite der Gashandclten Flüssigkeit, wie er hier verwendet wird, verteilervorrichtung 100 erzeugt. In den Bereichen bedeutet die allgemeine Richtung, in welche die zwischen den Gasverteilervorrichtungen 100 und Flüssigkeit vom Eingang zu strömen sucht, während 4° längs der Wand auf der Seite der Gasverteilervorkeine Luft in dem Belebungsbecken 24 freigegeben richtung 100, an der die Wand mit der Gasverteilerwird. Die »allgemeine Richtung des Verdrängungs- vorrichtung 100 einen spitzen Winkel bildet, entsteht stromes« der im Belebungsbecken 24 behandelten eine äußerst heftige Bewegung.
Flüssigkeit verläuft also auf den Radien zwischen Das Rohabwasser und der belebte Rückschlamm, Außenwand 21 und Innenwand 22. Jeder Abschnitt 45 die zunächst in einem Vonmischer vorgemischt wer-75 und 76 ist gegenüber den radialen Linien schräg den, der dem im Zusammenhang mit dem ersten angeordnet. Die kürzeren Verbindungsabschnitte 77 Ausführungsbeispiel gezeigten ähnlich ist, werden sind ebenfalls gegenüber den radialen Linien schräg über eine Zulaufrinne 103 durch eine Vielzahl von angeordnet. Die Lufteinblasöffnungen sind Vorzugs- Zuleitungen 104 dem Belebungsbecken 97 zugeführt, weise nur an den Abschnitten 75 und 76 angeordnet 50 Der Ablauf gelangt über Auslauföffnungen 105 in Der Verbindungsabschnitt 77 bildet lediglich ein eine Ablaufrinne 106. Bei dem in F i g. 6 dargestell-Verbindungsmittel, um Luft in den Abschnitt 76 zu ten Ausführungsbeispiel ist die allgemeine Richtung leiten. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel werden von des Verdrängungsstromes der aufbereiteten Flüssigjedem der allgemein mit 38 bezeichneten Gasver- keit eine Linie, die zwischen der unten in F i g. 6 geteilervorrichtung zwei getrennte Sätze von doppelten 55 zeigten Einlaufseite des Belebungsbeckens 97 und der Umwälzbewegungen erzeugt Dadurch ergibt sich ein oben in F i g. 6 gezeigten Auslaufseite des Belebungs-Bereich extremer Durchwirbelung zwischen den Um- beckens 97 senkrecht verläuft. Es ist zu beachten, wälzbewegungen und au der Oberfläche unmittelbar daß das von den Lufteinblasöffnungen an jedem der über dem Verbindungsabschnitt 77. Gasverteilervorrichtungen 100 gebildete Muster ge-

Die von den Abschnitten 75 und 76 erzeugten 60 genüber der allgemeinen Bewegungsrichtung der aufdoppelten Umwälzpaare wirken mit den Wänden des bereiteten Flüssigkeit schräg verläuft, und daß die Belebungsbeckens 24 wie auch miteinander zusam- Achsen der von diesen Gasverteilervorrichtungen men und bewirken ein Maß an Durchmischung, das 100 erzeugten Umwälzbewegungen ebenfalls gegenbislang bei Belebtschlammanlagen nicht erreichbar über der sogenannten allgemeinen Richtung des Verwar. Es versteht sich, daß eine Umwälzbewegung, die 65 drängungsstromes der Verfahrensflüssigkeit schräg auf der Seite der Abschnitte 75 oder 76 gebildet verlaufen. Es versteht sich natürlich, daß bei der ■wird, die sich im spitzen Winkel zwischen Wand und Aufbereitung, wenn Luft in dem Becken freigegeben den Abschnitten 75, 76 befindet, ständig Flüssigkeit wird, keine Verfahrensilüssigkeit tatsächlich auf

einer geraden Linie zwischen Einlauf- und Auslaufseite bewegt wird, da der gesamte Beckeninhalt einer äußerst heftigen Durchmischung ausgesetzt ist.

Auf alle Fälle sollte der schräge Verlauf der Gasverteilervorrichtungen 100 groß genug sein, um unterschiedliche Strömungsrichtungen zu schaffen. Es besteht die Auffassung, daß der Schrägwinkel mindestens 15° betragen sollte; der Winkel sollte also mindestens 15° gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstxomes (in beiden Richtungen von dieser Linie) und mindestens 15° gegenüber der zu dieser Richtung senkrechten Linie betragen. Hydraulisch würde ein schräger Verlauf von ungefähr 30° bevorzugt werden und ist hier auch vorgesehen.

Die Pfeile in Fig.6 zeigen das allgemeine Strö-

mungsmuster der flüssigen Masse. Die mit »A« bezeichneten Bereiche zwischen benachbarten Gasverteilervorrichtungen 100 und die mit »B« bezeichneten Bereiche zwischen benachbarten Zonen stellen annähernd die Stellen verhältnismäßig heftiger Durchwirbelungstätigkeit dar. Wesentlich ist also das Zusammenwirken zwischen benachbarten Gasverteilervorrichtungen 100 und benachbarten Bereichen, um Wirbel wie auch horizontale vertikalachsige Umwälzbewegungen und eine Gesamtdrehung in der horizontalen Ebene um jeden Bereich benachbarter Gasverteilervorrichtungen 100 und in gewissem Grade auf dem gesamten Umfang des Belebungsbekkens 97 zu erzeugen, um die Vermischung und vollständige Durchmischung zu fördern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 net sind, die gruppenweise in Reihen angeordnet Patentansprüche: Gasauslässe aufweisen. Es ist bekannt, daß, wenn in einem Bdebungsbek

1. Kläranlage für die biologische Reinigung ken das eintretende Abwasser und der zurückge von Abwasser mit einem Belebungsbecken für 5 führte belebte Schlamm vollständig durchmischt unc eine verhältnismäßig große Flüssigkeitsmenge, schnell über den gesamten Inhalt des Belebungsbek· das in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche an kens gleichmäßig verteilt würden, eine gegenübei einer Längsseite einstellbare Zuführungen für die herkömmlich betriebenen Belebungsbecken kürzere Zufuhr der aufzubereitenden Flüssigkeit und an Verweilzeit für das zu behandelnde Abwasser zur Erder gegenüberliegenden Längsseite einstellbare io reichung einer vergleichsweise gleich hohen Abbau-Abführungen zur Überführung der aufbereiteten leistung ausreichend wäre.

Flüssigkeit in ein Klärbecken mit einer allgemei- Obwohl diese Tatsache bekannt ist, ist bisher in

nen Richtung des Verdrängungsstromes zwischen der Praxis ihre Verwirklichung noch nicht gelungen,

den Zuführungen und den Abführungen aufweist, So ist eine Kläranlage bekannt, bei der der Inhalt des

und bei dem außerdem unterhalb der Flüssig- 15 Belebungsbeckens in einer großen horizontalachsigen

keitsoberfläche in beträchtlichem Abstand davon Walze bewegt wird, die von einem auf der Längsseite

längliche Gasverteilervorrichtungen zur Erzeu- des Belebungsbeckens eingelassenen aufsteigenden

gung einer die gesamte Beckentiefe erfassenden Luftstrom hervorgerufen wird. Die allgmeine Rich-

Umwälzbewegung angeordnet sind, die gruppen- tung des Verdrängungsstromes der Flüssigkeit, d.h.

weise in Reihen angeordnete Gasauslässe aufwei- 20 die Bewegung vom Einlaufende zum Auslaufende

sen, dadurch gekennzeichnet, daß die des Belebungsbeckens, verläuft hierbei in Längsrich-

Gasverteilervorrichtungen (38, 100) schräg zur tung des Belebungsbeckens. Bei dieser bekannten

Richtung des Verdrängungsstromes ausgerichtet Kläranlage wird jedoch der Teil des Belebungsbek-

sind. kens, der im Einlaufbereich des zugeführten Abwas-

2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 sers liegt, durch die zugeführten Schmutzstoffe leicht kennzeichnet, daß zumindest einige der Gasver- überlastet, während der Teil des Belebungsbeckens, teilervorrichtungen (38, 100) in einem Winkel der im Auslaufbereich liegt, nicht voll ausgelastet ist. von 15 bis 45° zur Richtung des Verdrängungs- Zudem besteht die Gefahr des »Kurzschließens« auf stromes ausgerichtet sind. der Längsachse der Walze, d. h., das zugeiuhrte Ab-

3. Kläranlage nach Anspruch 1 oder 2, da- 30 wasser erreicht schnell und teilweise ungereinigt das durch gekennzeichnet, daß einige der Gasver- Auslaufende des Belebungsbeckens. Um dieser Geteilervorrichtungen (38, 100) in einem Winkel fahr zu begegnen, wird häufig nur der Rücklaufvon 15 bis 45° zu einer oder mehreren Becken- schlamm am Einlaßende des Belebungsbeckens zugeaußenwänden ausgerichtet sind. führt, während das Abwasser an einer Vielzahl von

4. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 35 Stellen auf der Längsseite des Belebungsbeckens verbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasver- teilt hinzugegeben wird. Trotz dieser Maßnahmen teilervorrichtungen (38) jeweils zueinander paral- bewegt sich bei dieser bekannten Kläranlage wie bei lele, aber in ihrer Längsrichtung gegeneinander der erstgenannten Kläranlage das zugeführte Abwasversetzte Abschnitte (75, 76) aufweisen. ser im Belebungsbecken längs eines spiralförmigen

5. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 40 Strömungsweges vom Einlaufende zum Auslaufende, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vormi- so daß der Inhalt des Belebungsbeckens gewöhnlich scher (30) zur Durchmischung des Rohabwassers weit von der Gleichförmigkeit entfernt ist.

mit dem Rücklaufschaum vorgesehen ist und daß Es ist des weiteren eine Kläranlage mit einem Be-

die einstellbaren Zuführungen (36, 104), durch lebungsbecken bekannt, in dem eine Vielzahl von in die hindurch das im Vormischer (30) erzeugte 45 Längsrichtung des Belebungsbeckens hintereinander Gemisch dem Belebungsbecken (24, 97) zufuhr- angeordneten horizontalachsigen Walzen erzeugt bar ist, jeweils an Stellen schneller Flüssigkeits- wird, die senkrecht zu der Richtung des allgemeinen bewegung im Belebungsbecken (24, 97) angeord- Verdrängungsstromes im Belebungsbecken verlaufen net sind. und durch aus senkrecht zu der Längsachse des BeIe-

50 bungsbeckens verlaufenden Querleitungen austretende aufsteigende Luftströme erzeugt werden. Durch die aufeinanderfolgenden Walzen wird zwar bei dieser bekannten Kläranlage in den einzelnen.

Die Erfindung betrifft eine Kläranlage für die bio- von den Umwälzbewegungen erfaßten Beckenablogische Reinigung von Abwasser mit einem BeIe- 55 schnitten des Belebungsbeckens eine intensive bungsbecken für eine verhältnismäßig große Flüssig- Durchmischung bewirkt, doch wird hierdurch eine keitsmenge, das in der Nähe der Flüssigkeitsober- vollständige und gleichmäßige Verteilung des zugefläche an einer Längsseitc einstellbare Zuführungen führten Abwassers und Rücklaufschlamms über den für die Zufuhr der aufzubereitenden Flüssigkeit und gesamten Bcckeninhalt nicht erreicht,
an der gegenüberliegenden Längsseite einstellbare 60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abführungen zur Überführung der aufbereiteten Kläranlage der eingangs genannten Art so auszubil-Flüssigkeit in ein Klärbecken mit einer allgemeinen den, daß eine vollständigere Durchmischung und Richtung des Verdrängungsstromes zwischen den Verteilung des zugeführten Abwassers und Rücklauf-Zuführungen und den Abführungen aufweist, und bei Schlamms mit dem gesamten Beckeninhalt des BeIcdem außerdem unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche 65 bungsbeckens erreicht wird.

in beträchtlichem Abstand davon längliche Gasver- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

teilervorrichtungen zur Erzeugung einer die gesamte löst, daß die Gasverteilcrvorrichtungen schräg zur Beckentiefe erfassenden Umwälzbewegung angeord- Richtung des Vcrdrängungsslromcs ausgerichtet sind.