DE2311749A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von belebtschlamm - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum behandeln von belebtschlammInfo
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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 9C> % 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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-Q-
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.
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 lf5.10 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 im 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 (14)
- AnsprücheVerfahren 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 undf) Beseitigen dnf 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.309838/0963
- 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 Boden309838/0963und 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 , dadurchge 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.- V 3 -
- 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.309838/0963Leerseite
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