DE2120542C3 - Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bestehend aus einem in der Draufsicht gesehen kreisförmigen Becken, das durch eine Tauchwand in einen zentrisch gelegenen Belüftungsraum und einen diesen ringförmig umgebenden, im Längsschnitt gesehen dreiecksförmig ausgebildeten Nachklärraum aufgeteilt ist, sowie einem im Mittelpunkt des Belüftungsraumes angeordneten und mit einem kurz oberhalb der Beckensohle endenden Steigrohr ausgestatteten Hochleistungskreisel, wobei an das Steigrohr mehrere radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen angeschlossen sind, die höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberflache im Nachklärraum enden.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 1 281 367 bekannt und hat sich vor allem als Kompaktkläranlagc in der Praxis im allgemeinen recht put bewährt. Die Belüftung und Umwälzung des Abwassers erfolgt bei Vorrichtungen dieser Art vermittels des Hochlcistungskreisels, dessen Arbeitsprinzip beispielsweise im »Taschenbuch der Stadtentwässerung« von Karl I m h ο f f. 18. Auflage S. 154, unter der Bezeichnung Bolton-Kreisel kurz beschrieben worden ist. Die vom Hochleistungski eisel in Verbindung mn dem Steigrohr bewirkte Wasserbewegung soll dabei das Absetzen von Schlamm auf der Beckensohle im Bereich des Belüftungsraumes verhindern. Da der Belüftungsraum und der Nachklärraum durch einen ringförmigen Spalt unterhalb der Tauchwand miteinander in Verbindung stehen, kann das belebte Abwasser aus dem Belüfiungsraum von untenan den Nachklärraum eintreten, wobei sich dessen Strömungsgeschwindigkeit nach oben hin wegen der konischen Erweiterung des Nachklärraumes ständig verringert, so daß eine gute Sedimentierung des Schlammes im Nachklärraum eintreten kann. Dadurch soll sich dann im unteren Teil des Nachklärraumes eine Filterschlammschicht von ausreichender Dicke ausbilden, aus der nach oben das gereinigte, fast völlig klare Abwasser austreten soll. Dieses kann dann durch eine an der Oberkante der Tauchwand und/oder des Beckens befindliche Ablaufrinne abgezogen werden. Gleichzeitig sollen die schweren Anteile des Schlammes entgegen der Wasserbewegung im Nachklärraum wieder nach unten sinken, die Filterschlammschicht durchstoßen und durch den ringförmigen Spalt wieder in den Belüftungsraum gelangen. Die Filterschlammschicht im Nachklärraum soll sich also ständig von unten her neu aufbauen, während die schweren Sciilammbestandteile den Nachklärraum wieder verlassen. Bei der in der deutschen Patentschrift 1 281 367 beschriebenen Vorrichtung sind außerdem im mittleren Bereich der Tauchwand über den ganzen Umfang verteilt kurze Rohre vorgesehen. Diese Rohre sind dabei zur Beckensohle geneigt und etwa tangential zur Strömung des Abwassers im Belüftungsraum angeordnet. Durch sie sollen leichte Schlammantcilc aus dem Nachklärraum wieder in den Belüftungsraum gesaugt werden.

Beim praktischen Betrieb der Vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 1 281 367 hat sich jedoch gezeigt, daß in manchen Fällen die Höhe der sich im Nachklärraum ausbildenden Filterschlammschicht nicht ausreichend gesteuert werden kann. Es wurde in diesen Fällen ein so starkes Schwellen der Filterschlammschicht beobachtet, daß sich die Klärzone im oberen Teil des Nachklärraumes so sehr verringerte, daß unter Umständen Schlammbestandteile aus der Filterschlammschicht mit dem ablaufenden Abwasser in die obenliegende Ablaufrinne gelangen können. Gleichzeitig gelingt es den schweren Schlammbestandteilen nicht mehr ohne weiteres, die voluminöse Filterschlammschicht von oben nach unten zu durchstoßen und aus dem Nachklärraum zurück in den Belüftungsraum zu gelangen. Damit wird aber der Betrieb der Anlage gestört.

Der vorliegenden Erfirdung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren Betrieb die geschilderten Nachteile nicht auftreten und die Ausbildung der Filterschlammschicht so gesteuert werden kann, daß Betriebsstörungen nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Tauchwand im Bereich dicht unterhalb der Wasseroberfläche zwei oder mehrere kreisförmige Öffnungen vorgesehen sind, an die im Nachklärraum angeordnete und im unteren Teil desselben endende Überlaufleitungen angeschlossen sind.

Durch diese erfindungsgemäß vorgesehenen Überlaufleitungen wird dabei aus dem oberen Teil des Belüf-

lungsraumes selbsttätig ein Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch in den Nachklärraum gefördert. Es hat sich gezeigt, daß durch Einleitung einer entsprechenden Menge des Belebtschlamm-Abwasser-Gemisches in den Nachklärraum die Ausbiluung der Filterschlammschicht so beeinflußt werden kann, daß diese kein unerwünscht großes Volumen erreicht und die eingangs geichilderten Nachteile vermieden werden.

Die bei der Vorrichtung nach der deutschen Patentichrift 1 281 367 im mittleren Bereich Her Tauchwand vorgesehenen kurzen Rohre, durch die leichte Schlammteile aus dem Nachklärraum wieder in den Belüftungsraum gesaugt werden sollen, entfallen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Verschiedene Ausführungsforme.. der erfindungsgemäflert Vorrichtung sind in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Überlauileitung ist in F i g. 1 wiedergegeben. Das Bezugszeichen 1 stellt das kreisförmige Becken dar, das durch die Tauchwand 2 in den Belüftungsraum 3 und den Nachklärraum 4 aufgeteilt ist. Die Überlaufleitung 6 ist dabei vor der kreisförmigen Öffnung 5 befestigt und schmiegt sich dicht an die Tauchwand 2 an.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Überlaufleitung ist in F i g. 2 dargestellt. Die Überlai.fleitung 6 setzt sich hier aus einem waagerecht verlaufenden Rohrstück 7 und einem fast senkrecht verlaufenden Rohrstück 8 zusammen. Das waagerecht verlautende Rohrstück 7 tritt dabei durch die kreisförmige Öffnung 5 in der Tauchwand hindurch und endet nach oben abgeschrägt im Belüftungsraum 3. Der Winkel der Abschrägung kann beispielsweise 60° betragen. Das fast senkrecht verlaufende Rohrstück 8 ragt mit seinem oberen offenen Ende über die Wasseroberfläche 14 des Nachklärraumes 4 hinaus. Dadurch ist eine gewisse Entgasung des durch die Überlaufleitung in den Nachklärraum fließenden Belebtschlamm-Abwasser-Gemisches möglich.

F i g. 3 gibt schließlich einen Längsschnitt durch eine Gesamtanlage mit außenliegendem Schlammfang wieder. Das kreisförmige Becken 1 ist j .ich hier durch die Tauchwand wieder in den Belüftungsraum 3 und den Nachklärraum 4 aufgeteilt. Im Mittelpunkt des Belüftungsraumes 3 ist der Hochleistungskreisel 9 mit dem Steigrohr 10 angeordnet. Der Hochleistungskreisel wird von dem auf einer Betriebsbrücke 11 montierten Elektromotor 12 über ein Getriebe angetrieben. Das Steigrohr ist dabei auf der Abstützung 13 montiert. Durch die Rotation des Hochleistungskreisels wird das Abwasser in Form eines Parabelbogens zentralsymmetrisch über die Wasseroberfläche 14 geschleudert, worauf es im Becken in einer schraubenlinienförmigen Bewegung wieder nach unten gelangt und von dort in das Steigrohr zurückfließen kann. Der im Steigrohr vom Hochleistungskreisel erzeugte Unterdruck- oder Injektoreffekt bewirkt schließlich, daß das Abwasser wieder in den Rotationsbereich des Hochleistungskreisels zurückgelangt und erneut über die Wasseroberfläche geschleudert wird. Durch diese Umwälzbewegung des Abwassers wird verhindert, daß sich der bei der Belüftung gebildete Belebtschlamm auf der Beckensohle absetzt. Das bei der Belüftung gebildete Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch dringt durch den ringförmigen Spalt 15 von unten in den Nachklärraum 4 ein, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers nach oben wegen der konischen Erweiterung des Nachklärraumes ständig verringert, so daß eine gute Schlammsedimentierung eintreten kann.

Die Überlaufleitung 6 ist in diesem Falle aus den Rohrstücken 7 und 8 zusammengesetzt. Bedingt durch die Rotation des Hochleistungskreisels gelangt gleichzeitig eine gewisse Menge Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch aus dem Belüftungsraum in den Nachklärraum, wo sie von oben auf die sich im unteren Teil des Nachklärraumes ausbildende Filterschlammschicht fließt.

Durch die Menge des in den Nachklärraum eingeleiteten Belebtschlamm-Abwasser-Gemisches kann die Ausbildung der Filterschlammschicht so gesteuert werden, daß dieselbe einerseits eine ausreichende Dicke aufweist, andererseits aber nach oben das gereinigte Abwasser klar aus der Filterschlammschicht austritt, so daß keine Schiammbestandteile mit in die Ab/aufrinne 16 gelangen können. Die Strebe 17 dient der Befestigung des Rohrstückes 8 an der Tauchwand 2. In der Tauchwand ist ferner eine weitere kreisförmige öffnung 5 zu erkennen, durch die ebenfalls eine Überlaufleitung (Rohrstücke 7) hindurchtritt. Da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Dicke der Filterschlammschicht richtig einreguliert werden kann, gelangen — wie vorgesehen — die schweren Anteile des Schlammes entgegen der Wasserbewegung im Nachklärraum wieder nach unten und treten durch den ringförmigen Spalt 15 wieder in den Belüftungsraum 3 ein.

An das Steigrohr 10 sind mehrere, radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen 18 angeschlossen, die vermittels der Überlaufvorrichtungen 19 höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche 14 im Nachklärraum 4 enden. In diesen Rohrleitungen entsteht infolge der aufwärts gerichteten Bewegung des Wassers im Steigrohr eine Wasserspiegeldifferenz, durch die der bei mineralisierender oder stabilisierender Fahrweise des Belüftungsbeckens etwa gebildete Schwimmschlamm über die Überlaufvorrichtung von der Wasseroberfläche im Nachklärraum abgesaugt wird. Da mehrere Rohrleitungen 18 — beispielsweise drei — vorgesehen sind, können sie gleichzeitig auch als Stützelemente zur Erhöhung der Standfestigkeit des Steigrohres dienen.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung ist ferner außerhalb des Beckens t der Schlammfang 20 vorgesehen, der durch die Rohrleitung 21 mit dem Steigrohr 10 und durch die Rohrleitung 22 mit dem Belüftungsraum 3 verbunden ist. Die Rohrleitung 21 ist dabei im Bereich des Schlammfanges nach oben umgebogen und mit einer im Bereich der Wasseroberfläche 14 höhenverstellbaren Überlaufvorrichtung 23 versehen, die als Schlitz- oder Dreieckswehr ausgebildet sein kann.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Infolge der aufwärts gerichteten Bewegung des Abwassers im Steigrohr 10 entsteht in der Rohrleitung 21 eine Saugwirkung, die ausreicht, um über die Überlaufvorrichtung 23 einen regelbaren schlammfreien Abwasserstrom von der Wasseroberfläche 14 im Schlammfang abzuziehen. Die Größe des Abwasserstromes kann dpbei durch Höhenverstellung der Überlaufvorrichtung einreguliert werden. Der durch die Rohrleitung 21 abgezogene Abwasserstrom gelangt über das Steigrohr 10 zurück in den Belüftungsraum 3. Da Belüftungsraum und Schlammfang durch die Rohrleitung 22 kommunizierend miteinander verbunden sind, wird gleichzeitig eine gleich große Menge Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch durch die Rohrleitung 22 in den Schlammfang

20 geleitet. Der mitgeführte Belebtschlamm setzt sich dabei am Boden des Schlammfanges ab und kann in größeren Zeitabständen — etwa alle 3 bis 6 Tage — durch die Leitung 24 als Überschußschlamm abgezogen werden, während das beim Absetzen und Eindicken des Schlammes frei werdende Wasser nach oben steigt. Zwischen dem Schlammfang und dem Belüftungsraum besteht also ein Flüssigkeitskreislauf, dessen Größe durch die Höhenverstellung der Überlaufvorrichtung geregelt wird. Damit kann jedoch auch die Überschuß-Schlammentnahme aus dem Belüftungsraum auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Diese Arbeitsweise hat dabei den Vorteil, daß an der Überlaufvorrichtung nicht das Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch, sondern das bereits entschlammte Abwasser dosiert wird, so daß die Gefahr einer Verstopfung der Überlaufvorrichtung nicht besteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, ohne Verwendung einer Pumpe oder eines anderen energieverbrauchenden Förderaggregates infolge der Überschußschlammentnahme den Belebtschlammgehalt im Belüftungsraum auf den gewünschten optimalen Wert automatisch einzuregeln und so einen einwandfreien Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten. Geht man davon aus, daß je Einwohner und Tag rund 30 bis 40 g Trockensubstanz als Überschußschlamm anfallen und der Belebtschlamm im Belüftungsraum einen optimalen Trockensubstanzgehalt von etwa 5 g/l aufweisen soll, so ergibt sich, daß je Einwohner und Tag rund 6 bis 8 1 Belebtschlamm-Abwasser-Gcmisch zur Entschlammung durch den Schlammfang zu leiten sind.

Natürlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ohne die soeben beschriebene automatische Überschußschlammentnahme betrieben werden. In diesem Falle ist normalerweise vorgesehen, daß der Überschußschlamm durch eine besondere Leitung aus dem unteren Teil des Beckens sporadisch abgezogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, be- »tehend aus einem in der Draufsicht gesehen kreislörrnigen Becken, das durch eine Tauchwand in einen zentrisch gelegenen Belüftungsraum und einen diesen ringförmig umgebenden, im Längsichnitt gesehen dreiecksförmig ausgebildeten Nachklärraum aufgeteilt ist, sowie einem im Mittelpunkt des Belüftungsraumes angeordneten und mit einem kurz oberhalb der Beckensohle endenden Steigrohr ausgestatteten Hochleistungskreisel, wobei an das Steigrohr mehrere radial und waagerecht verlau- !ende Rohrleitungen angeschlossen sind, die höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche im Nachklärraum enden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tauchwand (2) im Bereich dicht unterhalb der Wasseroberfläche (14) zwei oder mehrere kreisförmige Öffnungen (5) vorgesehen sind, an die im Nachklärraum (4) angeordnete und in unteren Teil desselben endende Überlaufieitungen (6) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitungen (6) aus einem waagerecht verlaufenden Rohrstück (7) und einem fast senkrecht verlaufenden Rohrstück (8) zusammengesetzt sind, wobei das erstere durch die kreisförmige öffnung (5) in der Tauchwand (2) hindurchtritt und nach oben abgeschrägt im Bereich des Belüftungsraumes (3) endet, wahrend das letztere mit seinem oberen, offenen Ende über die Wasseroberfläche (14) des Nachklärraumes (4) hinausragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und der Durchmesser der Überlaufleitungen (6) in Abhängigkeit von der Zuflußmenge und der Beckengröße so gewählt werden, daß durch sie insgesamt etwa die einfache Trockenwettermenge pro Zeiteinheit aus dem Belüftungsraum in den Nachkiärraum gefördert werden kann.