DE2311749A1

DE2311749A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von belebtschlamm

Info

Publication number: DE2311749A1
Application number: DE2311749A
Authority: DE
Inventors: Georg C Tapper
Original assignee: Timkin C A
Current assignee: Timkin C A
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1973-09-20
Also published as: NL7303335A; LU67185A1; BE796566A; FR2175897A1; IT980544B; DE7308936U

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Belebtschlamm

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Belebtschlamm, der in einem Belebtschlammverfahren abgebaut wird. Das Belebtschlammverfahren Ist in der Abwasserbehandlungstechnik bekannt und Ist weit, hauptsächlich als Sekundärbehandlung, verbreitet. Bei solchen bekannten Verfahren entsteht durch die Behandlungssysteme Rücklauf schlamm und es werden die Bakterien erhalten. Des heißt, daß sich der Belebtschlamm vermehrt und um das System Im Gleichgewicht zu halten, muß die gleiche Menge Schlamm, wie sie im System nachwachst, entfernt und abgebaut «erden. Beim Abbau dieses Überschüssen Iammes ergeben sich In den Kläranlagen verschiedene Probleme und Insbesondere relativ hohe Betriebskosten, Der Uberschußschlamm erfordert eine kost-

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spielige Ausrüstung, hohen Aufwand für den Platzbedarf und ruft Umweltprobleme hervor, obwohl die Anlagen selbst der Umweltverbesserung dienen. Es treten bei schlechtem Betrieb übler Geruch und sanitäre Probleme immer wieder auf.

Es gibt eine Einrichtung zum Behandeln von Belebtschlamm mit dem Entfernen von überschußschIamm in periodischen Abständen und dem Einfüllen in einen Digestor, in welchem Luft zugeführt wird. Dies geschieht jedoch nur mit einer Geschwindigkeit von rund 1/2 bis 1 Teil pro Million gelöstem Sauerstoff. Im Ergebnis lassen die bis jetzt bekannten Digestoren oder Belüftungsanlagen noch rund 65 bis 70 % ausfaulbare Schwebestoffe In dem Überschußschlamm zurück. Außerdem bestehen diese Digestoren aus ziemlich großen Recken, selbst in kleinen Anlagen, mit den daraus sich ergebenden hohen Kapita I ausgaben und dem großen Platzverbrauch. Nach der Digestion muß der Überschußschlamm, der eine hohe Affinität zu Wasser hat, entwässert werden. Zum Entwässern weden üblicherweise Vorrichtungen wie Absetzbeete benutzt. In Anbetracht der hohen Mengen von faulbaren Schwebestoffen, die im Überschußschlamm verbleiben, muß in der Kläranlage ein großflächiges Beet mit den damit verbundenen hohen Kosten, zumindest für das Grundstück, verwendet werden. Zusätzlich erzeugen die unausgefaulten Schwebestoffe schlechten Geruch und ziehen Insekten an. Diese Probleme bestehen in der Abwassertechnik weiter, auch wenn gegenwärtig auf technische Verbesserungen durch die Tat-Sache Nachdruck gelegt wird, daß über die Hälfte der Kosten einer Belebtschlamm-Behandlungsanlage durch die Behandlung und Beseitigung des Überschuß-Belebtschlammes entstehen.

Die Erfindung löst viele Probleme, die zur Zeit in der Behänd lungstechnik von Überschuß-Belebtschlamm bestehen. Sia löst diese Probleme durch Reduzierung der faulbaren Schwebastoffe um etwa 85 bis 9^C> % und reduziert den Bedarf an chemischem

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Sauerstoff in etwa dem gleichen Maße, wobei ein Schlamm entsteht, der leicht zu entwässern ist. Die erf1ndungsgemäße Vorrichtung ist kleiner als der zehnte Teil einer konventionellen Vorrichtunq zum Behandeln derselben Menge von Belebtschlamm.

Eine schnelle und fast völlige Ausfaulung des Belebtschlammes wird durch die Einfahrung von ausreichend sauerstoffhai ti gem Gas, beispielsweise Luft, in den zu behandelnden Belebtschlamm erreicht, und die Lösung wird mit Sauerstoff Obei— sattigt. In Abhängigkeit von der Temperatur kann dl·· 6 bis 12 Teile pro Million gelöstem Sauerstoff betragen. Diese schnei Ie Ausfaulung vollzieht sich erfindungsgemSß in einer Ringleitung, In welche ein Bel Uftungstank eingeschlossen ist. In diese·" wird der Schlamm während der Oxidationsbehandlung eine geeignete 7'it lang aufgehalten. Der Schlamm kann In dieser Behandlungsleitung fortwahrend zirkulieren, und behandelter Schlamm kann sich beispielsweise in einem Nachklar- oder Absetzbecken absetzen. Der abgesetzte Schlamm wird periodisch entfernt, indem das Becken durchgeblasen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Zuführen von Luft in die Behänd Iungsleitung durch Einleiten oder durch Aufbau eines positiven Druckes auf, ferner einen BeIOftungstank mit einer Vorrichtung zum Ablassen von Luft» ein Nachklärbecken oder eine Reihe von Becken oder parallelen Becken, die mit dem Belüftungsbecken verbunden sind und eine Einrichtung zum Umlaufen lassen des behandelten Belebtschlamms durch die Behänd!ungsleitung und Verbindungsleitungen·

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vo* eile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zeichnerisch dargestellten AusfQhrungsbeispielen der Erfindung.

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- 4 Es zeigen:

FIg. 1 eine schematische diagrammartine Darstellung des Durchflusses durch die neue Vorrichtung, die für das ei f?ndunqsqemäße Verfahren verwendet werden, und

Flg. 2 eine srhematisehe diagrammartige Darstellung des Durchflusses durch eine abgewandelte Vorrichtung.

GemSß Flg. 1, einem DurchfIußdiaqramm durch eine Ausführung der neuen Vorrichtung, führt eine Zuleitung 10 in ein Zulaufbecken 12. Es handelt sich um zu behandelnden Schlamm, der durch diese Leitung in das Becken 12 einfließt, Eine Pumpe 14 zieht den zu behandelnden Schlamm aus dem Becken 12 über eine Leitung 16 ab, wobei dieser Vorgang mittels eines Ventils 18 gesteuert werden kann und leitet ihn durch eine Leitung 20 mit einem Ventil 22 in eine Behänd IungsIeitung 24.

Die Behänd IungsIeitung ist in Form einer Ringleitung ausgebildet, durch die der zu behandelnde Schlamm zirkuliert und in welcher er so schnell und vollkommen wie möglich oxidiert. In diese Behänd IungsIeitung 24 ist eine Pumpe 26 eingefügt, und über einp Leitung 28 mit einem Ventil 30 besteht eine Verbindung mit einer Lufteiη I eitunqsvorrichtung 32, an welche sich ein Belüftungsbecken 34 anschließt. Ein sauerstoff ha I ffges Gas, beispielsweise atmosphärische Luft, wird über eine Ansaugöffnung 36 angesaugt und nach einer Zuleitung geführt, die unterhalb einer Vereiη Igungs- oder VenturistelIe in der Lufteinlei tungsvörri chtung 32 liegt, um Luft für die Oxidierung des Schlammes beizufügen und besonders für die Oxidierung der flüchtigen Komponenten und der darin enthaltenen ausfaulbaren Stoffe.

Der Kreislauf schließt sich in einem Belüftungsbecken 34, aus welchem Belebtschlamm durch eine Rück I aufIeItung 38 mit Ventilen 40 und 42 zur Saugseite der Pumpe 26 zurückgeführt wird.

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Das Belüftungsbecken 34 ist ein einfaches Becken oder ein Tank ohne innere Armaturen, Einbauten oder Siebe, und es weist eine Kapazität auf, die der erwünschten Verweilzeit, in welcher der Belebtschlamm völlig mit Sauerstoff gesattigt werden soll, angemessen ist. Es wird bevorzugt eine Mlndestverwellzeit von etwa 30 Minuten gewählt.

Die Luftmonge, die der Lufteinleitvorrichtung 32 entweder drucklos zugeführt oder über eine Preßluftquelle aus eingepumpt wird, reicht aus, um eine mit gelöstem Sauerstoff gesättigte Lösung im Belüftungsbecken zu erzeugen. Dieser gelöste Sauerstoff variiert zwischen 6 bis 12 Teilen pro Million in Abhängigkeit von der Lösungstemperatur. Oas Be I Uftungsbekken ist geschlossen und wird deshalb besser als Belüftungstank bezeichnet. Es weist einen Abzug 44 mit einem Ventil und eine Druckmeßdose 48 auf. Der Druck im Bel Uftungstank br tucht nur soweit aufgebaut zu werden, um die Flüssigkeit in andere Becken oder Tanks, beispielsweise in Nachklärbecken oder Absetztanks zu überfuhren. Die Abzugleitung 44 dient zum Ablassen überschüssiger Luft oder von Sauerstoff, der In das System eingeleitet «"der eingepumpt wurde.

Die oxidierte Lösung des Überschuß-Belebtschlammes wird von Boden des Belüftungstanks durch eine Aus I auf IeItung 50 mit einem Ventil 52 In Nachklärbecken 58 und 60 abgezogen, wobei Ventile 54 und 56 die Steuerung übernehmen.

Das Nachklärbecken 58 weist im Bereich des oberen Pegels der darin enthaltenen Flüssigkeit eine Skimrinne oder «Inen Skimmer C auf, um die relativ klare Flüssigkeit über eine Leitung 64 abziehen zu können. Nach öffnen eines Ventils 66 kann diese Flüssigkeit abgelassen werden. Wenn es gewünscht wird, kann die aus dem Becken 58 ausfließende Flüssigkeit auch In ein zweites Nachk I arbeiten 60 über eine von einem Ventil 70 verschließbare Leitung abgelassen we-rden, wobei dann die Nach-

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klärbecken bei geschlossenem Venti I 56 in Reihe angeordnet wären.

Das Klärbecken 60 weist eine Scheidewand 72 auf und auf beiden Seiten dieser Wand befindet sich je ein Skimmer 74 bzw. im Bereich des FIüssigkeΐtspegeIs, um Flüssigkeit über Leitungen 78 u'¹ ' 80 abzuziehen. Die oxidierten Festkörperstoffe des Belebtschlammes werden sich am Boden des Nachklärbeckens absetzen und müssen von Zeit zu Zeit entfernt werden, beispielsweise du> ch perioiisch arbeitende Abblasvorrichtungen, Jedes Nachklärbecken 58, f ist deshalb je mit einer Abblasvorrichtung mit einer Abb I as Ieitunq 8? bzw. 86 und einem Abblasventil 84 bzw. 88 versehen.

Bei der Durchführung des neuen Verfahrens in einer gemäß Flg. dargestellten Vorrichtung fließt der hereinkommende Schlamm, dessen Affinität zu Wasser sehr hoch ist, in das Zulaufbecken 12 und wird durch die Pumpe 14 der Behänd IungsIeitung 24 zugeführt. Die Pumpe 26 pumpt den Schlamm durch die Behandlungsleitung zurück. Die Lufteinleitungsvorrichtung 32 führt genügend Luft in den mit Wasser gelösten Schlamm ein, um eine mit gelöstem Sauerstoff übersättigte Lösung zu erzeugen und dies wiederum verursacht schnelle Oxidation der ausfalbaren Stoffe und reduziert den Bedarf an chemischem Sauerstoff weitgehend.

Der Belüftungstank 34 ist für eine Verweilzeit von mindestens 30 Minuten ausgelegt und die Lufteiη IeitungsvorrIchtung 32 ist so ausgelegt, daß sie zumindest genügend Luft für die Übersättigung der Lösung in Abhängigkeit vom Feststoffgeha11 ei π Iei■ tet.₍

Vom Belüftungstank 34 wird der Belebtschlamm (durch den geringen Druck im Belüftungstank) in die Nachklärbecken 58 und 60 übergeführt, die nach Belieben entweder in Reihe verbunden oder parallel geschaltet sind. Als A Iternatiν Iösung könnten die.

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Nachklärbecken niedrio^r als die Belüftungsbecken angeordnet sein und die Überführung könnte mit Hilfe der Schwerkraft vonstatten gehen. In diesem Falle brauchte der Bel Uftungstank nicht unter Druck zu stehen und könnte als offenes Belöftungsbecken ausgebildet werden.

Die abgesetzten Feststoffe, das angesammelte, nicht mehr aus· faulbare Material, beispielsweise ze I IuIoseha11ige Stoffe, wer* den aus den Absetzbecken 58 und 60 durch von Ventilen 84 und gesteuertes Abblasen periodisch entfernt. Diese Abblaszyklen können entweder von "Zeitmessern automatisch gesteuert werden oder durch Abtasten des Ausflußes und Abblasen, wenn der Gehalt an Feststoffen einen bestimmten Betrag überschreitet.

Beispiel

Im folgenden wird ein Betspiel für die Erfindung angegeben, ohne die Erfindung auf dieses Beispiel beschränken zu wollen.' Die Angaben beziehen sich auf einen praktischen Versuch auf einer kleinen Kläranlage mi ι Belebtschlamm-Behandlung, die sich bewahrt hat. Die Anlage verarbeitete pro Tag etwa l_f5.10 I (400 000 Gallonen) Abwasser und erzeugte etwa 360 kg (800 pd) Ausscheidungsschlammfeststoffe, der durch ein geeignetes Ausscheidungsprogramm aus jeweils etwa 94.500 I (ca. 25.000 Gallonen) ausgeschieden werden sollte. Dieses Ausscheidungsprogramm umfaßte das Ablassen des überschüssigen Belebtschlammes in einen Digestor und das nachfolgende Trocknen des Schlammes in Stcker-Trockenbeeten. Das vorliegende Verfahren, das mit einer kleinen gem33 Fig. 1 dargestellten Vorrichtung arbeitet, besteht aus einem Belüftungstank mit einer Kapazität von etwa 230 I (OJ Gallonen), arbeitet mil iner Ei η I aufgeschwindigkelt von 7,5 I (2 Gallonen) pro Minute eines Überschuß-Belebtschlamms in Lösung und einer Verwailzeit von 30 Minuten. Es ergaben sich die folgenden Resultate bei Ausfaulung der total gelösten Feststoffe (TSS) der flüchtigen gelösten Feststoffe (VSS), einem chemischen Sauerstoffbedarf (COD) und

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einem biochemischen Sauerstoffverbrauch (BOD) bei verschiedenen Daten:

TSS/inf	TSS/eff	% red	VSS/inf	VSS/eff	ire
800	98	88	540	78	86
1700	130	92	1400	106	92
1500	182	87	1200	146	87
1400 .	1 14.	91	1 1 00	76	9 3
1500	88	94	1200	76	93
1300	122	90	1 100	98	91

COD/inf	CC'D/ef f	ired	BOD/inf	BOD/eff	%red
			1 128	' 128	89
2407	173	93
2510	192	92
2038	312	84
2534	208	92	545 5 39 ,	75 114	86 78

in Fig. 2 ist eine abgewandelte Vorrichtung dargestellt. Die Einzelteile sind weitgehend die gleichen wie in der Ausführung von Fig. f und haben die gleichen Bezugszahlen, jedoch unter VoransteI Iung einer 1 vor den Jeweiligen Bezugszahlen. Gemäß Fig. 2 wird die einlaufende Flüssigkeit von einer Pumpe 114 über eine Leitung 120 mit ein"m Vent I I 122 In eine Behandluhgsleitung 124 gepumpt. Die Eiη I auf I βitung zur Pumpe weist eine ChemikaiienzufUhrungsvorrichtung Hl auf, welche eins der üblicherweise verwendeten Chemikalien beispielsweise Alaune in das" System_zug!b"t, um die Ausflockung und Ausfallung zu verbessern und einen Schlamm abzugeben, der sich besser absetzt.

Die Behänd Iungsäeitung weist eine Pumpe 126 auf, an deren

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Druckseife eine Leitung 123 mit einem Ventil 130 anschließt. Ein sauerst-offha Itiqes Gas, beispielsweise Luft, wird von einer Pref31 uf taue I I e 135 über eine von einem Ventil 137 gesteuerte Leitung 133 zugeführt. Die Behänd IungsIeitung weist einen Be IUftungstank 134 mit einem Abzug 144 auf, der über ein V«nt'· 146 steuerbar ist. Die Flüssigkeit mit dem sauerstoff be ' "bten Schlamm fließt vom Be I ti f tungstank durch Auslaßöffnungen 145 und 147 in einen ihn konzentrisch umgebenden DruckverteiIungs-NacbkIär- und Absetztank 149. D»r obere Rand einer Tankwand 151 des Tankes !49 dient als überlaufrinne für die Flüssigkeit, während sich die Feststoffe am Boden absetzen und infolge der Schwerkraft durch eine Öffnung 153 im Boden des Tanks 149 herausfallen.

Ein konzentrisches äußeres Nachklärbecken 155 weist In seinem Boden ebe"falls eine Öffnung !'■' zum Absetzen und Zurückführen oder zum Abblasen der abgesetzten Feststoffe auf. Ein Überlaufwehr 159 und Auslässe 161 sind im fJachk I ärbecken 155 vorgesehen, un die Flüssigkeit abzuziehen, während der Rückfluß von noch nicht ausgefaultem Schlamm mit faulbaren Feststoffen über die Behänd IungsIeitung 124 und über die vom Ventil 140 sperrbare PumpensauqIeitung 138 zurückgeführt wird.

Das Abblasen erfolgt über eine Abb I as Ieitung 186, die von einem Ventil 188 gesteuert wird. Dies kann aus einem Elektromagnetventil mit Zeitsteuerung bestehen, öder es kann entsprechend abgetasteten schwebenden Feststoffen i_m Leitungssystem oder der Leitung 161 automatisch gesteuert werden.

Obwohl nur zwei verschiedene Ausführungsformen als Beispiel beschrieben worden sind, ist es mug I ic , weitere Abänderungen im Rahmen der Erfindung vorzunehmen.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Behandlung von Belebtschlamm in Wasser zum Beseitigen von faul baren Bestandteilen, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

a) Einleiten von Belebtschlamm in ein Behandlungssystem mit einer Behänd IungsIeitung in Form einer geschlossenen Schleife mit einer Verweilzone,

b) dauerndes Umlaufen des Belebtschlammes durch die geschlossene Behänd IungsIeitung und die Verweilzone,

ei Einlpiten eines säuert I offha 11igen Gases in die geschlossene Behänd Iung^'eitung in ausreichender Menge, um die■Sch IammIösung zu übersättigen,

d) Zurückhalten des Belebtschlammes in der Verweilzone über eine Zeitdauer, die ausreicht, die UberT Sättigung der Lösung mit dem sauerstoff ha 11igen Gas zu vollziehen,

e) Abblasen zur Entfernung von neutralem und nicht reduzierbaren Material und

f) Beseitigen d^nf ausfließenden Flüssigkeit.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennz β i c h η e r , daß das aus der Behänd IunqsI βitung (24) entfernte Material sich absetzt und am Absetzpunkt aus dem System abgeblasen wird.

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3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß In der Stufe zum Einleiten von sauerstoff ha I tigern Gas mit Hilfe einer Einengung (32) in der Behänd IungsIeitung (24) Luft in das System eingesaugt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe zum Einleiten von sauerstoffha 11igern Gas Preßluft direkt In die Behänd IungsIeItung (74) geleitet wird.
5. Ver^'iren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekonnze i chnet, daß in die Behandlungsleitung (124) Chemikalien zur Verbesserung der Ausflockung und des Ausfallens eingeführt werden.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzei chnet, daß die Abblasstufe für das System automatisch gesteuert wird.
7. Vorrichtung zur Behandlung von Belebtschlamm In Wasser zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behänd IungsI ettung (24) mit einer Pumpe (26) und einem Belüftungstank (34) in der Behandlungsleitung (24) vorgesehen Ist, wobei die Druckseite der Pumpe (26) mit einem Einlaß Im Belüftungstank (34) und ein Auslaß im Belüftungstank (34) mit der Saugseite der Pumpe (26) verbunden ist, während eine Einrichtung zum Zuführen von einfließendem Belebtschlamm in die Behandlungsleitung C24) und eine Einrichtung (32) zum Einleiten von sauerstoffhai tige» Ga? In die Behänd IungsI eltung (24) vorgesehen ist und zumindest ein Absetzbehälter oder Nachklärbecken (58, 60) am Belüftungstank (34) mit einer Einrichtung (82, 86, 84, 88) zum Abblasen aus dem Boden

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und einer Einrichtung (62) zum Abblasen von Flüssigkeit aus dem Nachklärbecken (58) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 , dadurch ge kennzei chnet, daß das Nachklärbecken (149) den Belüftungstank konzentrisch umgibt.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8 , dadurch

ge kennzei chnet, daß ein zweites Nachklär* becken (60) einen Flüssigkeitsverbindungsweg aufweist, der das zweite Nachklärbecken (60) mit dem Belüftungstank (34) und/oder dem ersten«NachkIärbecken (58) verbindet.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 , dadurch gekenn zeichnet, daß der Flüssigkeitsverbindungsweg die beiden Absetzbehälter (58, 60) entweder In Reihe oder para I I el mi teinander verbindet.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 , d a d u. r c h g e k β π η ze i chnet, daß die beiden AbsetzbehSIter (149, 155) konzentrisch angeordnet sind*
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung tufh EInIeI* ten von sauerstoff ha 11iqem Gas eine Lufteiη I eltungsvorrichtung Π2) in der Behänd IungsI eitung (24) aufweist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch ge*< kennze i chn<*t, daß die Vorrichtung zum Einleiten von sauerstoff ha I tigern Gas eine mit der Behandlungsfeitung (24, 124) verbundene Preß IuftquefIe (135) aufweist.

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14. Vorrichtunq ^emäß Anspruch , dadurch g e kennzei chnet, daß außerdem eine Vorrichtung zum Zuführen von Chemikalien (111), die die Ausflockung und das Ausfällen verbessern, in der Behandlungsleitunq (124) vorgesehen ist.

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