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B e s c h r e i b u n g Verfahren und Vorrichtung aum Reinigen von
Abwasser Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln
von Abwasser ur1d betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln
von Abwasser, das organische Stoffe enthält, wobei die Verfahren und Vorrichtungen
dazu dienen, die organischen Stoffe dadurch zu beseitigen,- daß sie durch II-ikroorganismen
zersetzt werden.
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Der Behandlung von Abwasser zum Zweck der Peinigung bzw. garung kommt
eine ständig zunehmende Bedeutung zu, da es sich als erforderlich erwiesen hat,
Schädigungen der Umwelt zu vermeiden, die sich auf lebewesen auswirken; dies gilt
insbesondere für den Einfluß von Abwasser auf aus Gew-ässern gewonnene Nahrungsmittel
sowie auf die xandwirtschaft, und hierbei spielt die Wiederverwendung von
gebrauchtem
Wasser eine wichtige Rolle. Naher ist 4I wünscht, ein Verfahren zum Behandeln von
Abwasser zu schaffen das einen wirtschaftlichen Betrieb ermöglicht und die hrzielung
eines hohen Reinigungsgrades bei dem Abwasser gestartet. Ein sehr wirkungsvolles
Verfahren, das dieser Aufgabe entspricht, besteht in einem Verfahren zum Behandeln
von Abwasser, bei dem die in dem Abwasser vorhandenen Verunreinigungen durch Iüikroorganismen
zersetzt werden, so daß die Verunreinigungen beseitigt werden Wenn organische Stoffe
in dem Abwasser vorhanden sind, und wenn bei den organischen Stoffen die richtigen
bedingungen bezüglich der Temperatur, der Ernährung, des gelösten Sauerstoffs und
dergleichen erfüllt sind, pflanzen sich aerobe Mikroorganismen fort, so daß sie
die organischen Stoffe derart zersetzen, daß unschädliche Stoffe wie Kohlendioxid,
Wasser und dergleichen durch Enzymreaktionen entstehen und sich neue Zellen von
Mikroorganismen bilden, wobei die bei der Zersetzungsreaktion freiwerdende Energie
ausgenutzt wird; Verfahren zum Behandeln von Abwasser, bei denen von dieser Wirkting
aerober Wiikroorganismen Gebrauch gemacht wird, werden als 'tSiooxidationsverfahren"
bezeichnet. Wird ein solches Biooxidationsverfahren durchgeführt, spielt sich eine
Autooxidation eines Teils der organischen Stoffe im Abwasser ab, wobei im asser
gelöster sauerstoff verbraucht wird, so daß die organischen Stoffe zersetzt und
nicht nur durch die Tätigkeit von Mikroorganismen, sondern auch durch eine solche
Autooxidation beseitigt werden. Ist der in dem Abwasser gelöste Sauerstoff durch
die aeroben Mikroorganismen verbraucht worden, vermehren sich anstelle der aeroben
hiikroorganismen
in dem Wasser anaerobe Mikroorganismen, die den Sauerstoff verbrauchen, der in den
organischen Stoffen vorhanden ist, so daß die organischen Stoffe durch verschiedene
Enzyme zersetzt bzw. abgebaut werden, welche von den anaeroben l8tiikroorganismen
ausgeschieden werden, so daß die organischen Stoffe schließlichzu Kohlendioxid,
ethan, Schwefelwasserstoff, ammoniak und dergleichen zersetzt werden. Verfahren
zum Behandeln von Abwasser, bei denen diese Tätigkeit anaerober Ivlikroorganismen
ausgenutzt wird, werden als 11anaerobe Zersetzung oder Abbau" bezeichnet Von diesen
beiden Verfahren zum Behandeln von Ab wasser unter Verwendung von I.ikroorganismen
hat das Bio oxidationsverfahren, bei dem mit aeroben Il.ilroorganismen gearbeitet
Wird, besonders weite Verbreitung gefunden. Nachstehend sind drei Verfahrensarten
geschildert, die für die Anwendung des Biooxidationsverfahrens typisch sind, Bei
dem ersten Verfahren wird nach dem sogenannten Belebtschlammverfahren gebrauch gemacht,
bei dem das Abwasser nach seiner behandlung in einem ersten Absetzbehälter erneut
umgewälzt und durch einen Belüftungsbehälter geleitet wird, um belüftet zu werden,
so daß sich flockenähnliche aerobe Mikroorganismen in dem Belüftungsbehälter verteilen
und fortpflanzen, damit die zahlreichen vorhandenen aeroben Mikroorganismen durch
Adsorption oder biologische Derart beitung organische Stoffe aus dem Abwasser aufnehmen
und sie innerhalb der Blockern zersetzen. Bei der Durchführung dieses Belebtschlammverfahrens
beläßt man das zu behandelnde Abwasser während einer bestimmten Zeitspanne in dem
EelüftungES
behälter, und nach einer in einem letzten Absetzbehälter
durchgeführten Behandlung, die das Absetzen fester Stoffe bewirkt, wird das Wasser
abgeführt; jedoch wird ein Teil des abgesetzten oder sedimentierten Schlamms in
dem letzten Absetzbehälter als Belebtschlamm wieder zu dem Belüftungsbehälter zurückgeleitet,
um dem Belüftungsbehälter aerobe Mikroorganismen zuzuführen Bei dem zweiten gebräuchlichen
Verfahren, das ebenfalls zu den Biooxidationsverfahren gehört, handelt es sich um
ein Spritz oder Tröpfelfilterverfahren, bei dem das zu behandelnde Abwasser auf
ein Filterbett gespritzt wird, das in Form einer 2 bis 3 m hohen Schicht aus gebrochenen
Gestein mit einer Korngröße von 25 bis SO mm ausgebildet ist; das behandelte wasser
wird aus dem unteren Teil des Filterbetts abgezogen. In diesem Fall pflanzen sich
die aeroben hikroorganismen filmartig auf der Oberfläche des gebrochenen Gesteins
fort, und diese aeroben Mikroorganismen zersetzen in dem Abwasser enthaltene organische
Stoffe, die in Berührung mit den aus den Mikro-Organismen bestenenden Filmen kommen
Bei der burchführung dieses Verfahrens unter Benutzung eines berieselten Filters
wird häufig ein Teil des behandelten Wassers, das eIner abschließenden Absetzbehandlung
unterzogen wird, dem Filterbett erneut zugeführt, um den im folgenden kurz als "BOD"
bezeichneten biochemischen Sauerstoffbedarf zu steigern. Das dritte Verfahren das
zu den BiooxiaGtionsverfahren gehört, kann als "Verfahren mit Unterwasserpackung"
bezeichnet werden; bei diesem Verfahren wird eine feste Schicht aus verschiedenen
Packungen in das Abwasser in einem
Behandlungsbehälter eingetaucht,
und das Abwasser wird in dem Behandlungsbehälter durch die aus den Packungen bestehende
Schicht hindurch unter gleichzeitiger belüftung umgewälzt, so daß aerobe Rikroorganismen,
die an der Oberfläche der verschiedenen Packungen entstehen und Filme bilden, die
organischen Stoffe zersetzen, die in Berührung mit diesen Filmen kommen. Als Packungen
oder Füllungen für dieses Verfahren wurden bereits verschiedene Anordnungen vorgeschlagen,
z.B. klotzähnliche Packungen, Bündel aus langen geraden Rohren, bei denen mehrere
lange gerade Rohre, die jeweils z.B einen sechseckigen Querschnitt haben, parallel
zueinander angeordnet und zu einem Bündel vereinigt sind, ferner Füllungen in Form
von Bambuszweigen, Packungen aus regellos angeordneten Körpern, die Raschigringen
ähneln, und dergleichen.
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Dem Belebtschlammverfahren und den mit berieselbaren Filtern arbeitenden
Verfahren haften jedoch verschiedene nachteile an. erstens werden bei der Durchführung
des Belebtschlammverfahrens die aus aeroben Likroorganismen bestehenden Flocken
in dem Belüftungsbehälter zusammen mit dem Abwasser mit einer solchen Geschwindigkeit
umgewälzt, daß sie sich im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen
wie das Abwasser, so daß das die einzelnen Flocken von ikroorganismen umgebende
Abwasser nur selten ausgetauscht wird; dies bedeutet, daß die ifikroorganismen und
die das Abwasser vereunreinigenden organischen Stoffe nur auf unzureichende gleise
in erührung miteinander gebracht werden.
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Ferner ist es bei der Durchführung des Belebtschlammverfahrens
sehr
schwiegrg, den anfallenden Schlamm in der erforderlichen Weise zu handhaben. Soll
das Belebtschlammverfahren mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden, ist
es nämlich erforderlich, die Rückflußgeschv.indigkeit des belebtschlamms und andere
Betriebsgrößen zu regeln und zu diesemLrweck die Absetzfähigkeit des schlamms, die
mittlere Verweilzeit des Abwassers im Belüftungsbehälter, die Schlammkonzentration
und dergleichen zu überwachen. In der Praxis wird bei der Regelung der Schlammunvälzung
von verschiedenen Eigenschaften oder Indexzahlen gebrauch gemacht; hierzu gehören
die Konzentration der im Wasser suspendierten Feststoffe, der Schlammvolumenindex,
der Schlammdichteindex, das Alter des Schlamms und dergleichen. Jedoch lasten sich
diese Indexzahlen oder Lennwerte nur selten auf zuverlässige Weise messen, und außerdem
ist es durchaus nicht leicht, eine optimale Rückumwälzgeschwindigkeit für den Belebtschlamm
und andere Betriebsgrößen aus einer NOmbination mehrerer solcher Indexzahlen oder
Kennwerte zu ermitteln. Bei dem mit berieselbaren Filtern arbeitenden Verfahren
ergibt sich zwar der Vorteil, daß die Betriebskosten niedriger sind als beim Belebtschlammverfahren,
doch benötigt man bei dem Berieselungsverfahren eine große Bodenfläche, die Kosten
für die Anlage und den Betrieb sind hoch, es entsteht eine Geruchsbelästigung, die
Vermehrung von Insekten wird gefördert, und es geht ein großes siassergefälle verloren.
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Bei dem Verfahren, bei dem untergetauchte Packungen benutzt werden,
wird die Biooxidation so durchgeführt, daß ständig Likroorganismen an der Oberfläche
der packungen
haften, so daß sich eine Regelung, wie sie der Regelung
der Schlammumwälzung beim Belebtschlammverfahren entspricht, sehr leicht durchführen
läßt0 Außerdem ist bei der Durch führung des verfahrens mit untergetauchten Packungen
die Konzentration der festen Stoffe, die in dem behandelten lassen aus dem Behandlungsbehälter
suspendiert sind, sehr gering, so daß man das behandelte Wasser unmittelbar abführen
kann, ohne einen abschließenden Absetzvorgang durchzuführen, und hierbei ist es
nicht schwierig, ein behandeltes Wasser zu gewinnen, bei dem ein geringer Grad der
lxonzentrati.on der Verunreinigungen vorhanden ist; zu diesem eck braucht man nur
die richtige Verweilzeit zu wählen, Während welcher das Abwasser im Behandlungsbehälter
verbleibt Soll das verfahren unter Benutzung versenkt er Packungen mit einem hohen
Wirkungsgrad durchgeführt werden9 müssen die nachstehenden Forderungen berücksichtigt
werden. Erstens muß das zu behandelnde Wasser gleichmäßig und ohne das Vorhandensein
toter Zonen durch den Behandlungsbehälter und insbesondere durch die Packungsschicht
strömen9 damit das Abwasser, das mit der Oberfläche der verschiedenen Packungen
in Berührung kommt, ständig im wesentlichen mit der gleichen ueschlvindigkeit in
allen Teilen der Packungsschicht erneuert wird, so daß sämtliche Packungen gleichmäßig
zur Wirkung kommen.
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Zweitens muß eine ausreichende turbulenz oder Xerv!irbelung in den
Abwasser vorhanden sein, das durch die Packuncsschicht strömt, damit für die Fortpflanzung
der ikroor{anismen günstige Bedingungen bestehen.
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durchatröniens des Abwassers durch die Packungsschicht ist festzustellen,
daß sich das die einzelnen Packungen. Bezüglich des Hin- um?;e-.
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bende Wasser nicht in einem erheblichen Ausmaß bewegt; dies ist auf
den Widerstand zurückzuführen, der dem Strömen des Wassers durch die Oberfläche
der Packungen und die Viskosität des Wassers entgegengesetzt wird, und der dazu
führt, daß sich eine laminare Unterschicht bildet; die organischen Stoffe, die zur
Ernährung der Mikroorganismen dienen, diffundieren durch die laminare Unterschieht
hindurch auf dem Wasserstrom heraus, der sich über die Unterschicht hinweg bewegt,
so daß sich diese Stoffe den flockenähnlich angeordneten Mikroorganismen auf den
Packungen nähern, um die LWikroorganismen zu ernähren und ihre Fortpflanzung zu
fördern Wenn die Turbulenz oder Verrtirbelung des asserstroms nicht so.stark ist,
daß die ?:ikroorganismen von der Oberfläche der Packungen abgestreift werden9 und
wenn daher die Dicke der laminaren Unterschicht nicht verringert wird, können die
organischen Stoffe leicht zu den Mikroorganismen auf den Packungen gelangen, um
die Mikroorgaanismen zu ernähren und ihre Fortpflanzung zu fördern Daher ist es
wichtig, dafür zu sorgen, daß das durch die Packungsschicht strömende Wasser im
richtigen Ausmaß turbulent oder verwirbelt ist. Drittens müssen die Betriebsbedingungen
derart sein, daß Mikroorganismen verschiedener arten existieren und sich fortpflanzen
können. Bekanntlich gibt es ì;ikroorganismen, die nur unter bestimmten Bedingungen
existieren und sich fortpflanzen, und ferner gibt es Mikroorganismen, die befähigt
sind, einen bestimmten Stoff zu zersetzen.
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Wenn innerhalb der Packungsschicht an verschgedenen Stellen unterschiedliche
Bedingungen herrschen, können somit verschiedene Arten von };ikroorganisrnen gezüchtet
werden, von
denen jede geeignet ist, einen bestimmten Verunreinigungsstoff
zu zersetzen. Viertens müssen je naumeimheit der Packungsschicht große Dienen von
Flocken aus Mkrooranismen vorhanden sein, damit viele Mikroorganismen zur Verfügung
stehen, welche die betreffenden organischen Stoffe verarbeiten. Fünftens muß die
Berührungsfläche zwischen den Mikroorganismen und dem Abwasser groß sein, und sie
muß sich weiter vergrößern, während sich die Mikroorganismen vermehren. Sechstens
muß es möglich sein, unter zerücksichtigung des Verunreinigungsgrades des zu behandelnden
Abwassers und des gewünschten Reinigungsgrades den richtiger Packungszustand in
einer Packungsschicht einzustellen; hierbei muß man die \Vahl der Höhe oder Länge
der Packungsschicht in der Strömungsrichtung des Abwassers so treffen, daß die Verringerung
der gelösten Sauerstoffnenge in der Strömungsrichtung des Abwassers berücksichtigt
wird.
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Bei den bis jetzt bekannten Verfahren, bei denen mit versenkten Packungen
gearbeitet wird, ermöglichen es jedoch die verwendeten Packungen nur selten, die
vorstehend genannten Erfordernisse zu erfüllen, so daß sich bei der Anwendung der
bekannten Verfahren zum Behandeln von Abwasser nicht der gewünschte hohe lfirkungsgrad
erzielen läßt. Betrachtet man zuerst die Verwendung von Packungen, die aus klotzähnlichen
Körpern bestehen, zeigt es sich, daß die Oberfläche der Packungskörper, die sich
je Raueeinheit einer Packunp:sschicht unterbringen lassen, klein ist, so daß sich
eine entsprechende Vergrößerung des Raumbedarfs der Packungs schicht ergibt, was
zu einer Verringerung des Reinigungsgrades und zu einer Vergrößerung des Raumbedarfs
bei gleichzeitiger
Steigerung der Anlagekosten führt. Außerdem
geht bei aus Klötzen bestehenden Packungen ein großes Wassergefälle verloren. Werden
dagegen Packungen verwendet, die sich aus Körpern zusammensetzen9 welche Raschigringen
ähneln, nehmen die einzelnen Körper eine regellose Lage ein, d.h. sie können gegenüber
dem Abwasserstrom im rechten inkel zur Strömungsrichtung oder schräg oder parallel
dazu angeordnet sein, so daß die Packungsschicht nicht in allen Teilen gleichmäßig
durchströmt wird; dies führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des sbw~assers
in der Packungsschicht, d.h. eine der vorstehend genannten Bedingungen bleibt unerfüllt.
Weiterhin besteht die Gefahr, daß der Schlamm, der sich leicht in den Packungskörpern
ansammelt, welche parallel zur Strömungsrichtung des Abwassers angeordnet sind,
in Fäulnis übergeht. Außerdem bewirken die.
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Flocken aus ll.Xikroorganismen, die an den lnnenflächen der Ringkörper
haften, eine Verringerung der Berührungsfläche zwischen den Mikroorganismen und
dem Abwasser beim weiteren Wachstum der Flocken. werden packungen in Form von Bambuszweigen
verwendet, wird ebenfalls keine gleichmäßige Verteilung des Abwassers in allen Teilen
der Packungsschicht erzielt, so daß wiederum eine wichtige Vorbedingung unerfüllt
bleibt; außerdem können auf der Oberfläche solcher Packungen oder füllkörper nur
sehr kleine lenken von I;iikrcorganismen fostgehalten werden, so daß kein hoher
viirkungsgrad der Abwasserbehandlung zu erwarten ist.
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Benutzt man Bündel aus langen geraden Rohren, wie sie in neuerer
Zeit entwickelt wurden, erweist es sich al
schwierig, dafür zu
sorgen, daß der llüssigkeits.aruck an den Einlässen der zahlreichen einzelnen Rohre
gleichmäßig ist; daher ergeben sich-von Rohr zu Rohr ziemlich große Unterschiede
bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit, so daß wiederum eine der weiter oben genannten
Bedingungen unerfüllt bleibt. Ein weiterer schwerwiegender A;achteil dieser Art
von Packung besteht darin, daß sich bei jedem der langen geraden Rohre das Rindurchströmen
des Abwassers nach dem Gesetz von Poiseuille richtet; dies gilt lediglich nicht
für die Ein- und Auslässe der Rohre; mit anderen Worten, die laminare Unterschicht
nimmt eine so große Dicke an, daß sich nicht die Turbulenz oder Verwirbelung einstellt,
die für die gewünschte Postpilanzung der Mikroorganismen erforderlich ist Ferner
sind dan, wenn für den Wasserstrom das Gesetz von Poiseuille gilt, nur wenige der
Existenzbedingungen für die Riikroorganismen erfüllt, so daß nur einige wenige Arten
von Aiikroorganismen existieren und sich fortpflanzen können; daher bleibt in diesem
Fall die genannte Forderung unerfüllt, daß geeignete Existenzbedingungen für zahlreiche
Arten von iikroorganisnen geschaffen werden müssen. Schließlich bewirken die Flocken
aus Mikroorganismen, die an der Innenwand jedes der geraden Rohre haften, eine Verringerung
der lichten zweite des Rohrs, wenn der Raumbedarf der Flocken zunimmt, so daß sich
die Berührungsfläche zwischen den Mikroorganismen und dem Abwasser entsprechend
verkleinert.
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Zwar wurde vorstehend der Stand der Technik bezüglich des Biooxidationsverfalirens
behandelt, doch ist zu bemerken, daß sich bei der Versetzung durch anaerobe Mikroorganismen
ähnliche
probleme ergeben, die gelöst werden müssen, da die Zersetzung organischer Stoffe
im Abwasser dadurch herbeigeführt wird9 daß die organischen Stoffe in Berührung
mit den Mikroorganismen gebracht werden somit ist es erforderlich, die organischen
Stoffe in einem möglichst großen Ausmaß in Berührung mit den anaeroben Mikroorganismon
zu bringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen
zum Behandeln von Abwasser zu schaffen, bei denen die genannten nachteile der bis
jetzt bekannten Verf ahLen vermieden sind, bei denen es ferner möglich ist, die
Behandlung 7on Abwasser unter Erzielung eines hohen Wirkungsgrades durchzuführen,
die es ermöglichen, Vorrichtungen zum Behandeln von Abwasser mit geringem Raumbedarf
bei geringem Kostenaufwand herzustellen, und bei denen sich der Ablauf der behandlung
des abwassers leicht in der gewünschten Vise regeln läßt.
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Die Epfindung und vorteilhafte zinzelheiten der r-rfindung werden
im folgenden anhand schematischer Zeich:nungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ls zeigt: Fig. 1 einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform
einer VorrIchtung zum Behandeln von Abwasser; Fig. 2 einen vergrößerten senkrechten
Schnitt durch einen der ehandlungabehälter der Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 einen
Schnitt längs der linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt
längs der Linie IV-IV in zeigt 2; Fig. 5 einen vergrößerten senkrechten Teilschnitt
durch eine Netzbaugruppe mit dem zugehörigen 1ahmen, die zur Verwendung in dem Behandlungsbehälter
nach ig. 2 bestimmt sind; Fig. 6 eine in einem noch größeren taßstab gezeichnete
perspektivische Darstellung eines bei dem mehandlungsbehälter nach Fig. 2 verwendeten
Abstandhalters; Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils
einer Netzeinheit, wie sie bei der ietzbaugruppe nach Fig. 5 verwendet wird; Fig.
8 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Netzeinheit;
Fig. 9 einen senkrechten meilschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Behandlllngsbehälters;
Fig. 10 einen senkrechten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Behandlungsbehälters;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einrichtung zum
Entfernen von Schlamm; Fig. 12 einen waagerechten Teilschnitt durch eine weist tere
Ausführungsform eines Behandlungsbehälters; Fig. 13 einen senkrechten Schnitt durch
eine weitere Ausführungsform eines Behandlungsbeihälters; Fig. 14 einer stark vergrößerten
Querschnitt eines endlosen Fadens, der einen Bestandteil eines @etzes für eine Netzeinheit
bildet, die bei Vorrichtungen nach der E -findung verwendet werden, wobei der StrömuW;szustand
in der
Umgebung des Fadens durch Pfeile veranschaulicht ist; Fig.
15 eine graphische Darstellung, aus der die Beziehung zwischen dem Abstand zweier
benachbarter 1wTetzeinheiten innerhalb einer Netzbaugruppe einer Versuchsanlage
und dem BOD von der Versuchsanlage entnommenem behandeltem Wasser ersichtlich ist;
Fig. 16 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Abstand zweier benachbarter
Netzeinheiten einer bei einer Versuchsanlage benutzten I-etzbaugruppe und dem chemischen
Sauerstoffbedarf (GOD) von der Versuchsanlage entnommenem behandeltem Wasser; Fig.
17 eine graphische Darstellung der beziehung zwischen dem Abstand zweier benachbarter
Netzeimneiten einer bei einer Versuchsanlage benutzten Netzbaugruppe und der Anzahl
N coliformer Organismen je Raumeinheit des der Versuchsanlage entnommenen behandelten
Wassers; Fig. 18 einen verkürzten senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
eines Behandlungsbehälters; Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie XiX-XIX in Fig.
18; Fig. 20 einen vergrößerten senkrechten wenlschnittdurch eine Netzbaugruppe und
einen zugehörigen Rahmen, die bei dem Behandlungsbehälter nach Fig. 18 benutzt werden;
und Fig. 21 einen Schnitt längs der linie R-T-X»I in Fig. 20.
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In Fig. 1 bis 7 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Behandeln
von Abwasser dargestellt, die so
ausrebildet ist, daß sie geeignet
ist, eine relativ kleine Abwassermenge aufzunehmen. Gemäß Fig. 1 weist die Äorrich
tung drei Behandlungs- bzw. Klärbehälter auf, und zwar einen ersten Behälter 20,
einen zweiten behälter 21 und einen dritten Behälter 22, die hintereinandergeschaltet
sind. In diesen Klärbehältern sind zugehörige Netzbaugruppen 23, 24 und 23 angeordnet,
auf deren Aufbau im folgenden naher eingegangen wird. werner befinden sich in den
Klärbehältern Luftabgabedüsen 26, 27 und 28, die als belüftungseinn'chtungen wirken
und dazu dienen, das Wasser in den drei Klärbehältern mit gelösten Sauerstoff anzureichern
und außerdem das Wasser in den behältern in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten
Pfeile umzuwälzen. Ferner ist gemäß Fig. 1 ein primärer Absetzbehälter 29 vorhanden,
der dazu dient, den relativ schwereren Schlamm von dem Abwasser oder dergleichen
zu trennen, das durch Absetzen oder Sedimentierung geklärt werden soll. Aus dem
Absetzbehälter 29 wird das zu klärende Wasser dem ersten idärbehälter 20 mittels
einer Pumpe 30 über eine Rohrleitung 31 zugeführt. Danach wird Wasser aus dem ersten
Idärbehälter 20 an den zweiten I rbehälter 21 dadurch abgegeben, daß wasser über
eine Trennwand 32 zwischen dem ersten und dem zweiten Bchälter hinwegströmt. Auf
entsprechende heise wird dann Wesser aus dem zweiten Klärbehälter 21 an den dritten
lärbehälter 22 dadurch abgegeben, daß wasser über eine ;rer.nv;and 33 zwischen dem
zweiten und dem dritten Behälter strömt. Das geklärte Wasser wird von dem dritten
Klärbehälter 22 über eine @ohrleitung 34 abgegeben.
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In dem aus Azeton bestehenden ersten ?ärbehälter 20 ist gemäß Fig.
2 ein Rahmen 35 aus Beton angeordnet, der einen rechteckigen querschnitt hat, so
daß gemäß Fig. 2 auf der Außenseite des rahmens 35 in dem Behälter 2G ein Emwälzkanal
36 und ein Abgabekanal 37 vorhanden sind. Der Rahmen 35 wird von dem Behälter 20
aus durch Tragarme 38 unterstützt, die von dem Rahmen aus nach außen ragen und mit
Tragschultern 39 an den Innenwänden des Behälters 20 zusammenarbeiten. Das untere
Ende des Rahmens 35 ist gemäß Fig. 2 so nach innen abgewinkelt, daß eine Tragstufe
40 mit einem rechteckigen Querschnitt vorhanden ist. Gemäß Fig. 2, 3 und 4 ist die
Netzbaugruppe 23 in dem Rahmen 35 so angeordnet, daß sie sich an der Tragschulter
40 ab stützt. Auf der Netzbaugruppe 23 ist eine Halteeinrichtung 41 mit einer rechteckigen
Öffnung 41a angeordnet, die mit dem Rahmen 35 durch Verschraubungen 42 verbunden
ist.
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Gemäß Fig. 5 weist die Netzbaugruppe 23 mehrere waagerecht angeordnete
Netzeinheiten 43 auf, die sich parallel zueinander erstrecken und jeweils durch
bestimmte Abstände α voneinander getrennt sind. Zwischen je zwei benachbarten
Netzeinheiten 43 sind mehrere Abstandhalter 44 aus einem Kunstharz angeordnet, die
gemäß Fig. 6 die Form eines zylindrischen Ialetzwerlxs haben. Diejenigen Abstandhalter
44-, welche jeweils eine senkrechte Reihe bilden, können miteinander durch einen
Draht oder dergleichen verbunden sein. Zu jeder Netzeinheit 43 gehört ein Metz 45
der in Fig. 7 «argestellten Art, das aus einem Material besteht, welches gegen hydrolytische
Zersetzung, biologische Zersetzung und Korrosion widerstandsfähig ist und andererseits
die tätigkeit
der Mikroorganismen nicht beeinträchtigt. als beispiele
für solche laterialien seien bestimmte SLunstharze genannt, z.B.
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Polyäthylen, Folypropylen, Polyamide, Polyvinylchlorid und dergleichen.
Solche Netze aus dem gewählten Kunstharz lassen sich als Formteile herstellen. Das
Netz 43 hat Öffnungen von rhombischem oder quadratischem Querschnitt, bei denen
die Seitenlänge z.B. etwa 2,5 bis 20 mm beträgt. Die Setzt baugruppe 23 hat z.B.
eine höhe von 3 m, und die Dicke jeder Netzeinheit beträgt z.B. 2 bis 5 mm. Die
Abständeαzwischen je zwei benachbarten Netzeinheiten 43 betragen z.B. etwa
5 bis 15 mm.
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Die Luftzuführungsdüsen 26 sind gemäß Fig. 2 und 3 im unteren Teil
des Umwälzkamals 36 angeordnet und in gleichmäßigen Abständen verteilt. Diese Düsen
sind an eine gemeinsame Rohrleitung 46 zum Zuführen von Luft angeschlossen, und
diese Rohrleitung ist mit einem nicht dargestellten Gebläse verbunden. Unter der
l\etzbaugruppe 23 sind mehrere weitere Luftzuführungsdüsen 48 angeordnet, die an
eine gemeinsame Luftzuführungsleitung 49 angeschlossen sind, welche mit einem zweiten
Gebläse oder einem ebenfalls nicht dargestellten Verdichter verbunden ist. Den Düsen
48 wird Druckluft intermittierend zugeführt, so daß die Luft gezwungen wird, von
unten nach oben durch die Netzbaugruppe 23 zu strömen, d.h. entgegen der in lig.
1 durch Pfeile angedeuteten Strömungsrichtung, damit Schlamm aus den Öffnungen der
Netze 43 entfernt wird.
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Der boden des ersten Klärbehälters 20 ist in wichtung auf eine zentral
angeordnete Rinne 50 geneigt, in der ein
endloses Förderband 51
zum Austragen des ,icll im unteren Teil des hlärbehälters ansammelnden Schlamms
angeordnet ist. Das Förderband 51 wird gemäß Fig. 4 von Rollen 52, 53 und 54 getragen
und intermittierend oder kontinuierlich so angetrieben, daß es sich gemäß Fig. 4
in Richtung der Pfeile bewegt. Das Förderband dient dazu, den ausgetragenen Schlamm
zu einer Abgabekammer 55 zu fördern, die neben dem Behälter 20 angeordnet ist. Aus
der Kammer 55 wird der Schlamm intermittierend mit Hilfe einer Absaugpumpe 56 abgezogen.
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Gemäß Fig. 2 ist am unteren Ende der Netzbaugruppe 23 auf einer Seite
des Umwälzkanals 36 ein Durchflußmesser 57 angeordnet, der es ermöglicht, das Verstopfen
oder Zusetzen der Ietzbaugruppe mit Schlamm dadurch zu fühlen, daß die Strömungsgeschwindigkeit
des aus der @etzbaugruppe austretenden Wassers gefühlt wird. Der Durchflußmesser
57 kann mit einem festen Kontakt und einem federbelasteten bewegbaren Kontakt versehen
sein, welch letzterer durch den kinetischen Druck des wassers betätigt werden kann,
so daß der Durch flußmesser auf elektrischem Wege ein Verstopfen oder Zusetzen der
Netzbaugruppe 23 durch das Schließen oder Öffnen der Kontakte anzeigen kann. Ferner
ist gemäß Dig. 2 eine Linrichtung zum Beseitigen von Schaum vorhanden, zu der eine
Bürstenwelle 58 gehört, die über dem Umwälzkanal angeordnet ist. Die Bürstenwelle
58 kann sich im Stillstand befinden oder gedreht werden.
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Die übrigen Klärbehälter 21 und 22 sind von ähnlicher Konstruktion
wie der soeben beschriebene Behälter 20. G-e:äR Fig. 1 sind Luftzufb-lirungsdüsen,
die auf ähnliche eise
zur Wirkung kommen wie die beschriebenen
Düsen 48 in dem zweiten und dem dritten Klärbehälter angeordnet; diese Düsen sind
in Fig. 1 mit 39 und 60 bezeichnet; ferner befinden sich in dem zweiten Klärbehälter
21 und dem dritten Klärbehälter 22 jeweils ein Förderband 61 bzw. 62, und diese.
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Förderbänder ähneln dem beschriebenen Förderband 51 in dem ersten
Klärbehälter 20.
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Die Klärvorrichtung nach Fig. 1 bis 7 arbeitet wie folgt Das zu klärende
Abwasser wird über die hohrleitung 31 dem ersten Klärbehälter 20 zugeführt. Das
in dem ersten Behälter behandelte wasser gelangt durch Überlaufen zu dem zweiten
Klärrbehälter 21, von dem aus es wiederum durch tberlaufen zu dem dritten ilärbehälter
22 gelangt.
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Das dem ersten Klärbehälter 20 zugeführte Wasser wird mit hilfe der
Luft umgewälzt, die über die Düsen 26 zugeführt wird, so daß das Wasser in dem Umwälzkanal
36 nach oben strömt, woraufhin es die Netzbaugruppe 23 von oben nach unten durchströmt.
Gleichzeitig wird das Abwasser durch die über die Düsen 26 zugeführte Luft mit gelöstem
Sauerstoff angereichert. Über die Düsen 26 wird Luft z.B. in einer Menge von 3 1/min
zugeführt, und hierbei strömt das Wasser mit einer Geschwindigkeit von z.B. etwa
1 bis 4 cm/sec durch die Netzbaugruppe 23.
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In der Netzbaugruppe 23 lagern sich im Abwasser vorhandene aerobe
i:.ikroorganismen auf jedem etz 43 bzw. dessen läden ab, und sie vermehren sich
dadurch, daß sie im Wasser vorhandene organische Stoffe aufnehmen, von denen sie
sich ernahren. Hierbei entstehen auf den Netzeinheiten 43 FIoc'.en
aus
£ikroorganismen, und diese Flocken nehmen weibere or;anische Stoffe auf, während
das Abwasser in dem Behalter 20 weiter zirkuliert, so daß das Abwasser allmählich
geklärt oder gereinigt wird. Wie im folgenden näher erläutert, pflanzen sich die
I.iikroorganismen in der Netzbaugruppe 23 in einem sehr starken Maße fort, und die
durch die Mikroorganismen gebildeten Flocken können leicht organische Stoffe aus
dem Abwasser aufnehmen, so daß sich das Entfernen der organischen Stoffe aus dem
Abwasser sehr wirkungsvoll und schnell vollzieht.
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Der über dem Umwälzkanal 36 entstehende Schaum strömt gegen die Bürsten
auf der Bürstenwelle 58, so daß sich der Schaum leicht beseitigen Läßt. Eine besonders
starke Erzeugung von Schaum ergibt sich dann, wenn das zu klärende Wasser eine gewisse
lunge an Detergentien enthält. Die Einrichtung: zum Beseitigen des Schaums in Form
der Bürstenwelle ist von sehr einfacher Konstruktion. Nachdem sich der Schlamm auf
dem Boden des Behälters 20 abgesetzt hat, gleitet er längs des geneigten Behälterbodens
nach unten zu dem in der Rinne 50 angeordneten Förderband 51, das intermittierend
oder kontinuierlich angetrieben werden kann, um den Schlamm zu der Abgabekammer
55 nach Fig. 4 zu fördern. Der so abgeführte Schlamm wird aus der Kammer 55 intermittierend
mit hilfe der Saugpumpe 36 nach hig. 4 abgezogen. Wenn der Durch flußmesser 37 anzeigt,
daß die Netzbaugruppe 23 durch Schlamm zugesetzt oder verstopft ist, wird die Zufuhr
von Luft über die Xohrleitung 46 zu den Düsen 26 unterbrochen, und es wird Suft
über die Rohrleitung 49 den Düsen 48 zugeführt, so daß die zugeführte Luft jetzt
von unten nach
oben durch die Netzbaugruppe 23 strömt, um den sie
verstopfenden Schlamm zu entfernen. In der Praxis tritt jedoch ein solches Verstopfen
oder Zusetzen der Netzbaugruppe 23 nur selten auf Der zweite Klärbehälter 21 und
der dritte Klärbehälter 22 arbeiten auf ähnliche weise. Das von dem ersten Behälter
20 abgegebene Wasser wird in dem zweiten Behälter weiter behandelt, und das aus
dem zweiten Behälter 21 entweichende Wasser wird in dem dritten Behälter 22 einer
weiteren sehandlung unterzogen. Da sich Wasser, das einen geringen Gehalt an Verunreinigungen
aufweist, in einem Behälter von kleineren Abmessungen klären läßt, sind die dem
ersten Klärbehälter 20 nachgeschalteten Klärbehälter 21 und 22 zunehmend kleiner
ausgebildet, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist.
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Fig. 8 zeigt eine andere Netzeinheit 63, bei der das Netz 64 größere
Öffnungen hat und mit einem Netz 65 vereinigt ist, das kleinere Öffnungen besitzt.
Die Netzeinheit 63 ist geeignet, in dem wasserstrom im Vergleich zu der ìetzeinheit
43 nach Fig. 7 eine stärkere Turbulenz oder Verwirbelung zu erzeugen. Der Einfluß
einer solchen Turbulenz wird weiter unten näher erläutert. Ferner ist es möglich,
Netzeinheiten zu verwenden, die sich jeweils aus mehr als zwei Netzen zusammensetzen.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Umwälzeinrichtung
mit mehreren Propellern 66 dargestellt, die dazu dienen, das Abwasser in dem Behälter
20 zwangsläufig umzuwälzen. Lann kann solche gesonderten Umwälzeinrichtungen vorsehen,
wenn die beschriebene belüftungseinrichtung 26
nicht ausreicht,
um die gewünschte Umwälzgeschwindigkeit zu erzielen. enn das Abwasser vorher schon
in einem nicht aargestellten Belüftungsbehälter mit gelöstem Sauerstoff angereichert
worden ist, wobei dieser Belüftungsbehälter dem Klärbehälter 20 vorgeschaltet ist,
kann man bei der unordnung nach Fig. 9 die beschriebene Belüftungseinrichtung 26
fortlassen.
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Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform und snordnung von Netzeinheiten.
Gemäß Fig. 10 sind mehrere Netzeinheiten 67 vorhanden, von denen jede aus einem
etz mit gro-Ben Öffnungen besteht, und ferner sind Netzeinheiten 68 vorhanden, die
jeweils durch ein Netz mit feineren Öffnungen gebildet werden. Außerdem weist jede
der Netzeinheiten 67 und 68 nach unten ragende, als Abstandhalter wirkende Füße
69 auf, so daß die gewünschten Abständeαzwischen je zwei benachbarten Netzeinheiten
67 bzw. 68 eingehalten werden; die Füße 69 erfüllen die gleiche Aufgabe wie die
anhand von Fig. 6 beschriebenen Abstandhalter 44. Außerdem ist bei der Ausführungsform
nach Fig. 10 über der Netzbaugruppe 23 ein Strönungsverteiler bzw. eine Richteinrichtung
70 in Form einer gelochten Platte angeordnet, die sich mit einem X.and in einer
Aussparung 71 des Rahmens 35 und mit ihrem anderen Rand an einer Schulter 72 des
rahmens 35 ab stützt und an diesem anderen Ende mittels Schrauben 73 befestigt ist.
Bei dieser Anordnung wird das aus dem Umwälzkanal 36 kommende besser, das zur Oberseite
des verteilers 70 gelangt, annähernd gleichmäßig über den ganzen Querschnitt de
desRahmens 35 bzw. der Netzbaugruppe 23 verteilt. Gemäß uig. 10 ist der Verteiler
70 etwas geneigt, um das Ansammeln von Schlamm auf
dem Verteiler
zu verhindern.
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Fig. 11 zeigt eine Abstreifeinrichtung, die dazu dient, Schlamm von
der Oberseite der obersten Netzeinheit 43 zu entfernen, auf der sich Schlamm besonders
leicht festsetzt. Zu dieser Abstreifeinrichtung gehört eichtung gehört ein Abstreifnetz
74, das mit einem drehbaren Bauteil 75 durch eine Stange 76 verbunden ist, welche
an einem Ende des netzes 74 befestigt ist, sowie durch eine Stange 77, die sich
zwischen dem drehbaren Bauteil 75 und der Stange 76 erstreckt und an ihren Enden
durch Gelenkbolzen 78 und 79 mit den zugehörigen Bauteilen verbunden ist. Das Bauteil
75 kann mit hilfe eines Motors 80 in Drehung versetzt werden. Da der Gelenkbolzen
79 auf dem drehbaren Bauteil 75 exzentrisch angeordnet ist, wird das Abstreifnetz
74 auf der Letzba.ugruppe 43 hin- und herbewegt, wenn das bauteil 75 gedreht wird,
so daß der Schlamm von der Oberseite der Netzbaugruppe abgestreift wird.
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Diese Abstreifeinrichtung wird intermittierend betätigt.
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Gemäß Fig. 11 ist die Abstreifeinrichtung von besonders einfacher
Konstruktion. Eine solche Abstreifeinrichtung könnte man auch dem Verteiler 70 nach
Fig. 10 zuordnen.
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Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform eines Klärbehälters 81, der das
Klären von Abwasser in einen größeren Ltaßstab ermöglicht. In dem Behälter 81 befinden
sich mehrere ietzbaugrup;pen 82, von denen sich Jede aus mehreren nicht dargestellten,
stehend angeordneten Netzeinheiten zusammensetzt, die in Abständen verteilt sind.
Die Netzbaugruppen 82 sind in den Behälter 81 parallel zueinander angeoronet, und
zwischen je zwei benachbarten Netzbaugruppen ist ein
Kanal 83 vorhanden.
Der Klärbehälter 81 nat einen einlaß 84 für das zu klärende Abwasser und einen Auslaß
85 für das geklärte Miasser. Ferner ist ein Kanal 86 für das Abwasser vorhanden,
der in Verbindung mit dem Einlaß 84 steht und sich auf einer Seite der Reihe von
Netzbaugruppen 82 erstreckt; ein weiterer Kanal 87 für das geklärte T sser, der
zu dem Auslaß 85 führt, ist auf der entgegengesetzten Seite der Reihe von Netzbaugruppen
82 angeordnet. Der Kanal 86 steht mit jedem zweiten der Kanäle 83 zwischen benachbarten
setzt baugruppen über einen Strömungsverteiler 88 in Form einer gelochten Platte
in Verbindung. Die übrigen Kanäle 83 zwischen benachbarten ietzbaugruppen 82 sind
gegenüber dem Abwasserkanal 86 durch Wände 89 abgeschlossen. werner steht der Kanal
87 für das geklärte Wasser in Verbindung mit denjenigen Kanälen 83, welche gegenüber
dem Kanal 86 zum Zuführen von Abwasser abgeschlossen sind. Die übrigen Kannäle 83
zwischen benachbarten i'tzbaugruppen 82 sind gegenüber dem Kanal 87 für das geklärte
Wasser durch Wände 90 abgeschlossen.
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In dem Klärbehälter 81 nach Fig. 12 strömt das Wasser in Richtung
der eingezeichneten Pfeile, und hierbei durchströmt das Abwasser notwendigerweise
Jeweils bestimmte Netzbaugruppen 82, so daß geklärtes asser über den Auslaß 85 abgegeben
wird. Die Anordnung nach Fig. 12 stellt eine raumsparende Kläranlage dar, die es
ermöglicht, große hbwassermengen zu klären. In der Praxis wurde man mehrere Klärbehälter
nach Fig. 12 hintereinanderschalten.
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Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsiorm eines Elärbehälters 181
zum Klären von Abwasser in grobem Maßstab.
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Die Anordnung nach Fig. 13 unterscheidet sich von der wasgerechten
Anordnung nach Fig. 12 durch ihre stehende Anordnung. Die Teile der Anordnung nach
Fig. 13, die Teilen der Anordnung nach Fig. 12 entsprechen, sind jeweils mit den
gleichen, Jedoch um 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich eine nähere
Erläuterung der Wirkungsweise erübrigen dürfte.
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Bei den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung lassen sich zahlreiche Abänderungen, Abwandlungen und Weiterbildungen
vorsehen. Beispielsweise kann man die Vorrichtungen mit einer Heizeinrichtung für
die Netzbaugruppen ausrüsten. Bekanntlich pflanzen sich in Jahreszeiten, in denen
die Temperatur des zu klärenden Abwassers niedrig ist, die Mikroorganismen nicht
so stark fort wie bei höheren Temperaturen. Wenn man die Netzbaugruppen oder netzeinheiten
innerhalb der Baugruppen z.B. auf 25 bis 330 C erwärmt, wird eine erhebliche Steigerung
des Wirkungsgrades erreicht, da die Fortpflanzung der Mikroorganismen gefördert
wird. Zu diesem Zweck kann man Ohromnickeldrähte oder dergleichen in die Fäden des
setzt materials einbetten, wenn das I;etz als formteil hergestellt wird, so daß
es möglich ist, einen elektrischen Strom durch die Drähte zu schicken, um die Netzeinheiten
beim Gebrauch der betreffenden letzbaugruppe zu beheizen. Eine Beheizung der metzbaugruppe
oder der Netzeinheiten erweist sich als wirksamer als das Erwärmen des zu klärenden
Wassers, da die spezifische Wärme bzw. das Wärmeaufnahmevermögen von
Wasser
sehr groß ist. ferner kann man aul die Benutzung des anhand von Fig. 2 beschriebenen
Durchflußmessers verzichten, denn um das Verstopfen oder Zusetzen einer Netzbaugruppe
nachzuweisen, kann man auch den Unterschied zwischen dem Wasserdruck am einlaß und
am Auslaß eines Klärbehälters ermitteln. Weiterhin ist es nicht nur möglich, die
Netzbaugruppen durch hindurchleiten von Luft wieder durchlässig zu machen, sondern
man kann auch Abwasser zwangsläufig durch die Netzbaugruppe leiten, und zwar entgegen
der normalen Strömungsrichtung wihrend des Klärvorgangs; zu diesem Zweck kann man
Pumpen, Propeller oder dergleichen vorsehen. Eine weitere abgeänderte Ausführungsform
wird weiter unten anhand von Fig. 18 bis 21 beschrieben.
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Nachdem vorstehend erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zum
Klären von Abwasser beschrieben worden sind, soll im folgenden näher auf Einzelheiten
des erfindunOsgemäßen Klärverfahrens eingegangen werden.
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Da die einzelnen Netzeinheiten Offnungen oder Maschen von annähernd
gleicher Größe haben, und da zwischen je zwei benachbarten Netzeinheiten ein bestimmter
Abstand vorhanden ist, kommt bezüglich des Strö:nungszustandes des durch die Netzbaugruppe
geleiteten Abwassers jede Netzeinheit als Strömungsverteiler zur irkung, durch den
die Strömung gerichtet und gleichmäßig verteilt wird, um der nächsten Netzeinheizt
zugeführt zu werden, so daß eine annähernd gleichmäßig verteilte Strömung über den
gesamten iuerschnitt der etwa baugruppe erzielt wird; dies c-edeutet, daß das Abwasser,
das in Berührung mit der Oberfläche der Fäden eines oder mehrerer
Netze
kommt, aus denen sich jede Netzeinheit zusammensetzt, in allen Reellen der Netzbaugruppe
im wesentlichen gleichmäßig ausgetauscht wird. Daher wirken alle aus I.ikroorganismen
bestehenden Flocken auf den Netzeinheiten stets gleichmäßig auf das Abwasser und
die darin vorhandenen organischen Stoffe ein. Selbst wenn einige Öffnungen oder
Maschen einer Netzeinheit durch Schlamm verstopft worden sind, wird der Abwasserstrom
der nächsten Netzeinheit gleichmäßig zugeführt, da zwischen benachbarten Netzeinheiten
ein Abstand vorhanden ist, so daß im wesentlichen keine Zonen vorhanden sind, in
denen das Abwasser stagniert. Daher kann man das Verhältnis zwischen dem Querschnitt
der Netzbaugruppe und dem Querschnitt des keine füllung enthaltenden Raums bzw.
des Umwälzkanals vergrößern, ohne daß die gleichmäßige Strömung wesentlich beeinträchtigt
wird, und daher kann man in dem Klärbehälter eine Netzbaugruppe oder Füllung von
größeren Abmessungen unterbringen, um die Klärwirkung zu steigern.
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Bezüglich der Turbulenz oder Verwirbelung des Abwasser stroms ist
festzustellen, daß die Strecke, über die sich Jede lKetzöffnung oder Nasche in der
Strömungsrichtung erstreckt, sehr klein ist, so daß dem Abwasser an den merihhrungsstellen
mit den letzeinheiten bzw. ihren läden die gewünschte iur-bulenz verliehen wird,
da die Strömung sowohl beim Eintreten in die Laschen als auch beim Austreten aus
den Laschen gestört wird. Die Dicke der laminaren Unter-oder Grenzschicht ist sehr
klein, so daß organische Stoffe im Abwasser leicht zu den Nlocken bildenden L.ikroorganismen
gelangen können, die an der Oberfläche der lietzeinheiten
haften;
daher können die ifikroorganismem die organischen Stoffe leicht als Nährstoffe aufnehmen,
und dies führt zu einem starken Wachstum der Mikroorganismen. Ferner kann man die
Turbulenz oder Verwirbelung des Abwasserstroms leicht entsprechende Wahl der Abwasserdurchsatzgeschwindigkeit
so einstellen, daß eine hinreichend langsame Strömung erzielt wird, damit die lsßikroorganismen
nicht von der Oberfläche der Netzeinheiten abgespült werden. Bei dem Verfahren nach
der Erfindung wird somit eine Strömung, die einer sogenannten turbulenten Strömung
ähnelt, nicht durch eine Steigerung der Durchsatzgeschwindigkeit des Abwassers erzielt,
sondern durch eine zweckmäßige geometrische Gestaltung der Netzeinheiten, bei der
das Abspülen von Flocken aus Mikroorganismen verhindert wird. Gemäß Fig. 14 bewegt
sich das einen Faden eines Netzes umspülende wasser an bestimmten Punkten schnell
und an anderen Punkten langsam, wie es gemäß einer kürzlich veröffentlichten Theorie
zu bevorzugen ist, die besagt, daß der biochemische Sauerstoffbedarf in erster Linie
aus Wasser entfernt wird, das an einer Flocke aus aeroben Mikroorganismen schnell
vorbeiströmt, was auf Biosorptions- und iXoagulationsvorgänge zurückzuführen ist,
und daß die gelösten Stoffe aus dem Wasser in erster Linie dann entfernt werden,
wenn das wasser langsam an einer Glocke aus aeroben ikroorganismen vorbeiströmt,
so daß sich eine Oxidation abspielen kann.
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Weiterhin ermöglicht das Vorhandensein unterschiedlicher Strömungsbedingungen
in der Umgebung eines Letzfadens gemäß Fig. 14 die existenz verschiedener arten
von ;:.ikroorganismen, so daß es das Verfahren nach der Lrfindung
ermöglicht,
aus dem Abwasser verschiedene Arten von Verunreinigumgsstoffen zu entfernen.
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Ferner ist bezüglich der vorhandenen i.ienge der aus Mikroorganismen
bestehenden Flocken und der Berührungsfläche zwischen den Flocken und dem Abwasser
zu bemerken, daß die beschriebene Turbulenz und die gleichmäßige Verteilung des
Abwasserstrons über den ganzen Querschnitt. der Netzbaugruppe zu einem sehr starken
Wachstum der ;W..ikroorganismen in allen Teilen der Netzbaugruppe führt, so daß
in den Netzeinheiten große Mengen von Mikroorganismen entstehen, durch deren Vorhandensein
wiederum die wirksame Berührumgsfläche der Netzfäden vergrößert wird, wie es aus
Fig. 14 ersichtlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen daher große
tYengen flockenähnlicher Likroorganismen zur Wirkung auf die organischen Stoffe
in dem Abwasser, so daß eine gute Klärwirkung erzielt wird.
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Schließlich ist es gemäß der Erfindung unschwer möglich, eine Klärvorrichtung
zu schaffen, bei der sich die Betriebsbedingungen so einstellen lassen, daß die
gevmnschte Behandlung durchgeführt werden kann. Mit anderen orten, man kann die
bedingungen für eine Behandlung der gewünschten Art dadurch festlegen, daß man die
Maschenweite Jeder Netzeinheit entsprechend w&hlt, ferner die Abstände zesischen
benachbarten Netzeinheiten, die Anzahl der Netze, aus denen Jede inetzeinhei-t besteht,
und dergleichen, und hierbei kann man die zunehmende Abnahme der menge des gelösten
Sauerstoffs in der Strömungsrichtung des lXbwassers berücksichtigen. Um dies zu
veranschaulichen, werden im
folgenden Angaben über einige durchgeführte
Versuche gemacht.
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Versuch I Fig. 15 und 16 veranschaulichen die Ergebnisse von Versuchen,
die mit einer Versuchsanlage durchgeführt wurden, wobei städtische Abwässer aus
der Kläranlage in Takamatsu (Japan) verwendet wurden. Die Versuchsanlage war ähnlich
aufgebaut wie der erste Klärbehälter 20 nach Fig. 1 bis 4.
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Die Höhe der Netzbaugruppe betrug etwa 1 m bei einem Querschnitt der
Netzbaugruppe von etwa 130 cm2. Jede Netzeinheit setzte sich aus zwei miteinander
vereinigten setzen aus Polyäthylen zusammen, wobei das eine Netz die Maschengröße
2 und das andere Letz die Maschengröße 3 hatte. Durch diesen Klärbehälter wurde
stündlich eine Abwassermenge von etwa 14 ltr geleitet. Um das Abwasser zu belüften,
wurde dem Behälter Luft mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von etwa 2,8 ltr/min
zugeführt. Die Temperatur des Abwassers wurde auf 120 bis 150 G eingestellt. Es
wurden vier Klärbehälter gebaut, die sich bezüglich des Abstandes < zwischen
den be nachbarten Netzeinheiten bei den zughörigen Netzbaugruppen unterschieden.
Die Dauer der Versuche betrug 8 tage. Das den Behältern entnommene geklärte Wasser
wurde in bestimmten Zeitabständen bezüglich des biologischen Sauerstoffbedarfs,
des chemischen Sauerstoffbedarfs, des gehalts an Stickstoff in Form von ammonium
(i.E4 ) N) und dergleichen untersucht, wobei nach den Standardverfahren der Japanischen
Abwassergesellschaft gearbeitet wurde. Fig. 15 veranschaulicLt die Ergebnisse der
messung des biologischen Sauerstoffbedarfs
des geklärten Wassers,
während ig. 16 die Ergebnisse der Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs des geklärten
Wassers veranschaulicht. Bei jedem der in Fig. 15 und 16 eingetragenen Vierte handelt
es sich Jeweils um den Mittelwert mehrerer Meßwerte. Aus Fig. 15 und 16 ist ersichtlich,
daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten Netzeinheiten dann zu einer optimalen
Beseitigung des biologischen Sauerstoffbedarfs und dergleichen führt, wenn er etwa
10 mm beträgt.
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Der Gehalt des geklärten wassers an SH4 - N war dann am geringsten,
wenn der Abstand zwischen den etzeinheiten etwas kleiner war als 10 mm.
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Versuch II Fig. 17 zeigt die Ergebnisse eines Versuche, der unter
benutzung der Klärbehälter nach dem Versuch I durchgeführt wurde. Hierbei sollte
die Beseitigung coliformer Organismen bzw. der coliformen Bakteriengruppe geprüft
werden.
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Stündlich wurde durch den Klärbehälter eine Abwassermenge von etwa
9 ltr geleitet, und dem Behälter wurde Belüftungsluft mit einer Durchsatzgeschwindigkeit
von etwa 3 ltrimin zugeführt. Die Temperatur des Abwassers betrug etwa 130 C.
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Die Anzahl der coliformen Organismen je raumeinheit des wassers wurde
vor und nach dem klären mit Hilfe des Defoxycholat-Kulturverfahrens ermittelt. Das
Abwasser enthielt je Milliliter etwa 4300 coliforme Organismen. Die Brgebnisse der
Messung nach der Klärbehandlung sind in Fig. 17 dargestellt. Aus Fig. 17, wo die
Beziehung zwischen den Abständen zwischen benachbarten Netzen und der unzahl N der
coliformen Organismen je l-illiliter wasser dargestellt ist,
ist
ersichtlich, daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten jetzeinheiten für die
Beseitigung der coliformen Organismen dann optimal ist, wenn er im vorliegenden
Fall etwa 20 mm beträgt.
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Versuch III Ein weiterer Versuch zeigte, daß Netze einer Netzbaugruppe,
die feine Maschenöffnungen haben, bezüglich des Entfernens von Verunreinigungen
aus zu klärendem Abwasser wirksamer sind als weitmaschige Netze. Wurden jedoch Litze
benutzt, bei denen die Seitenlänge der Öffnungen weniger als 5 mm betrug, wurden
die litze schon nach einer kurzen Gebrauchsdauer durch den in dem Abwasser vorhandenen
Schlamm verstopft.
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Aus der vorstehenden beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße
Verfahren sämtliche Bedingun£en erfüllt, die weiter oben bezüglich der bekannten
Verfahren genannt wurden, bei denen mit einer versenkten Packung oder Füllung gearbeitet
wird. Gleichzeitig bleiben bei dem Verfahren nach der Erfindung die genannten Vorteile
der beschriebenen bekannten Verfahren erhalten, bei denen mit versenkten Packungen
gearbeitet wird. Mit anderen tlorten, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es
nicht erforderlich, die Handhabung des Schlamms auf komplizierte leise zu regeln
und zu diesem Zweck die Menge des erneut umzuwälzenden Schlamms durch eine tberwachung
des Klärungszustandes des Abwassers so zu ermitteln, daß es möglich ist, aus dem
letzten Absetzbehälter in geeigneten Zeitpunkten die richtige enge von Schlamm zu
dem Belüftungsbehälter zurücT-zuleiten.
Ferner enthält das erfin&ungsgemäß
geklärte Wasser nur eine geringe Menge an suspendierten Feststoffen, so daß das
geklärte wasser sofort abgeführt werden kann, ohne daß ein erneutes Absetzenlassen
erforderlich ist. Renn man die Verweilzeit des zu klärenden Abwassers in dem Klärbehälter
entsprechend wählt, ist es ferner möglich, das Abwasser so zu behandeln, daß die
xonzentration der Verunreinigungen einen sehr niedrigen ert hat. Natürlich entsteht
bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Geruchsbelästigung,
und die Fortpflanzung von Insekten wird nicht gefördert.
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Mit Hilfe von Versuchsanlagen durchgeführte Versuche haben gezeigt,
daß beim klären von Abwasser unter aeroben Bedingungen verschiedene Arten von Organismen
existieren können, und zwar Schizomycetes wie Zooglea sp.,Ciliates wie Volticella
sp., Carchecium sp., Epistylis sp., Aspidisca sp., Litonotus sp., Stenter sp. und
Stylonychia sp., ferner Flagellata wie tionas sp., Rhizopoda wie Buglypha sp., Arcella
sp., Leptochlamys sp. und Difflugia sp., Rotieren wie Trichocerca sp. und Colurella
sp., Bacillariophyceae wie Melosira sp. und Nitzschia sp., sowie Neiriatoden, Oligochaeta
und Copepoda.
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Um die Vorteile der Erfindung leichter erkennbar zu machen, sind
nachstehend die ergebnisse weiterer Versuche beschrieben.
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Versuch IV Gleichzeitig mit dem Versuch I wurde ein Versuch durchgeführt,
bei dem eine versenkte Packung oder Füllung
benutzt wurde, bei
welcher es sich um ein aus mehreren geraden Rohren gebildetes Bündel handelte. Dieses
Bündel aus geraden Rohren aus Polyäthylen hatte eine Möhe von etwa Im und einen
Querschnitt von etwa 130 cm2, und es war in einem Klärbehälter auf ähnliche stieise
angeordnet wie die beschriebene letzbaugruppe nach der Erfindung. Jedes iohr des
Bündels hatte einen sechseckigen Querschnitt mit einer Querschnittsfläche von etwa
C,7 ein2. Bei diesem Versuch wurde mit der gleichen Durchsatzgeschwindigkeit des
Abwassers und der gleichen zugeführten Belüftungsluftmenge gearbeitet wie bei dem
Versuch I. Die Mittelwerte des gemessenen biologischen Sauerstoffbedarfs bzw. des
chemischen Sauerstoffbedarfs des geklärten Wassers betrugen 22,8 ppm bzw.
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25,0 ppm. Vergleicht man diese Werte mit den entsprechenden Werten,
die aus Fig. 15 und 16 ersichtlich sind, ist zu erkennen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem ein Bündel aus zahlreichen geraden
Rohren benutzt wird, erheblich wirksamer ist.
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Versuch V Gleichzeitig mit dem Versuch Ii wurde ein versuch durchgeführt,
bei dem entsprechend dem Versuch IV ein bündel aus geraden Nohren als versenkte
Packung benutzt wurde. Die Durchsatzmenge des Abwassers und der zugeführten Beluftunnsluft
waren die gleichen wie bei dem Versuch II. er @ittelwert der gemessenen rnzahl der
coliformen Greanis-en in den geklärten Wasser betrug 409 je Milliliter Wasser. Vergleicht
man diesen Wert mit den aus F Fig. 17 ersichtlichen erten für die coliformen Organismen,
erkennt man, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die coliformen Organismen in
einem
höheren Ausmaß entfernt werden als bei dem Verfahren1 bei dem als Packung ein Bündel
aus zahlreichen geraden Rohren benutzt wird.
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Versuch VI Es wurden Versuche zur Ermittlung der Konzentrat Ion der
suspendierten Feststoffe durchgeführt, bei denen die gleichen Klärbehälter benutzt
wurden wie bei dem Versuch I sowie ein Klärbehälter, der entsprechend dem Versuch
IV als Packung ein Bündel aus geraden Rohren enthielt. Die Durchsatzgeschwindigkeit
des Abwassers betrug etwa 8 ltr je Stunde, und Belüftungsluft wurde in einer Menge
von etwa 3 ltr/min zugeführt. Die temperatur des Abwassers betrug etwa 130 C. Die
Ergebnisse der Versuche sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.
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Tabelle I Probe Zu klären-.Geklär- Geklär- Geklär- Geklärdes Abwas-
tes Was- tes Was- tes Was- tes Wasser ser aus ser aus ser aus ser aus Behälter Behälter
Behälter Behälter 1 (*) 2 (li) 3 () 4 (t Suspendierte Feststof- 36,8 5,2 2,8 0,8
8,0 fe, ppm * Bei dieser Netzbaugruppe betrug der Abstand zwischen Je zwei benachbarten
Netzeinheiten 5 mm.
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** Bei dieser Netzbaugruppe betrug der Abstand zwischen je zwei benachbarten
Netzeinheiten 20 mm.
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*t* Bei dieser Netzbaugruppe betrug der Abstand zwischen je zwei
benachbarten Netzbaugruppe 40 mm.
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**** In diesem Fall wurde ein Bündel aus geraden Rohren entsprechend
dem Versuch IV benutzt.
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Aus der Tabelle T ist ersichtlich, daß die Konzentration der suspendierten
Feststoffe in dem Abwasser sehr niedrig ist, wenn das Abwasser unter Anwendung eines
erfindungsgeniäßen Verfahrens geklärt worden ist. Das erfindungsgemäß Verfahren
ist in dieser Beziehung den Verfahren überlegen, bei dem als versenkte Packung ein
Bündel aus zahlreichen geraden Rohren benutzt wird.
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Fig. 18 bis 21 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Klären von Abwasser mit einem Elarbehälter 100, der einen Einlaß 1C1 für Abwasser
und einen Auslaß 102 für das geklärte Wasser aufweist. In den Stirnwänden des Behälters
100 ist eine waagerechte volle 103 drehbar gelagert, die sich über die ganze Länge
des Behälters erstreckt. Auf der elle 103 ist eine hohlwelle 104 angeordnet, die
durch Halteringe 116 drehfest mit der Welle 103 verbunden ist. An der hohlwelle
104 ist ein Rahmen befestigt, zu dem mehrere ringförmige Hahmenteile 1G5 gehören,
die gegenüber der Hohlwelle 104 in Längsabstanden verteilt sind, sowie mehrere Rippen
106, die sich radial zwischen der Hohlwelle 1C4 und den Rahmenteilen 1G6 erstrecken.
Die Hohlwelle, die Rahmenteile und die Rippen bestehen z.B.
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aus nichtrostendem Stahl, und die Rippen 106 sind mit ihren Enden
an der Hohlwelle 105 und den Rahmenteilen 105 durch Verschweißen oder dergleichen
fest verbunden. Drforderlichenfalls können die Oberflächen der Hohlwelle 104, der
.armenteile 1C5 und der Lippen 106, die in Berührung mit
dem Abwasser
in dem Behälter 100 kommen, mit einem Sursstharz überzogen sein.
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In dem Rahmen ist eine Netzbaugruppe 107 angeordnet, zu der gemäß
Fig. 20 und 21 mehrere i'.etzeinheiten 108 gehö ren, die sich längs der Hohlwelle
104 durch den Rahmen hindurch erstrecken. >wischen je zwei benachbarter Iietzeinheiten
1C8 sind Abstandhalter 109 angeordnet, die miteinander sowie mit den Rippen 1G6
jeweils durch Drähte 110 oder dergleichen verbunden sind. Gemäß Fig. 20 sind die
Netze in heiten 108 so angeordnet, daß in der Umfangsrichtung in allen Teilen der
Netzbaugruppe 107 annähernd gleich große Abstände zwischen je zwei benachbarten
Netzeinheiten vorhanden sind.
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Die Welle 103 wird z.B. durch einen nicht dargestellten Motor über
eine kette 111 angetrieben, die über ein auf der Welle 103 sitzendes Kettenrad 112
läuft. Der Motor ist geeignet, die Welle 103 nach Bedarf in der einen oder anderen
Richtung zu drehen. Auf der reelle 103 ist ein Drehmomentfühler 113 angeordnet,
der eine etwaige Zunahme des auf die VJelle 103 aufgebrachten Lrehmoments meldet,
so daß eine Vergrößerung des Drehmoments eine Verstopfung der Betzbaugruppe 107
bzw. der Netzeinheiten 108 erkennen läßt.
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Der Auslaß 102 ist gemäß Fig. 19 in einer solchen Höhe angeordnet,
daß über dem Wasserspiegel in den Klärbehälter 1CC eine Belüftungskammer 114 vorhanden
ist. Die Belüftungskammer ist mit einer Heizeinrichtung 115 versehen, bei der es
sich um eine elektrische Heizeinrichtung oder
um eine Rohrleitung
handeln kann, durch die ein Heizmittel geleitet wird, um die Luft in der Belüftungskammer
zu erwärmen. Statt die lieizeinrichtung 115 vorzusehen, könnte man auch vorgewärmte
Luft direkt durch die Belüftungskamnr 114 leiten.
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wird die Welle 103 langsam gedreht, dreht sich die Netzbaugruppe
107 zusammen mit dem Rahmen in den Behälter 100 langsam um ihre Achse, so daß das
Abwasser in den Behälter in Berührung mit den Netzeinheiten 1C8 kommt. Während dieser
Drehbewegung der Netzbaugruppe, bei der die 1?etzeinheiten in Berührung mit dem
Abwasser gebracht werden, vermehren sich die Diiikroorganismien dadurch, daß sie
organische Stoffe aus dem Abwasser aufnehmen und eine Zersetzung der Verunreinigungsstoffe
bewirken. Eine Belüftung des Abwassers wird in der Belüftungskammer 114 während
der Drehung der Netzbaugruppe 107 bewirkt. Ist die Temperatur des Abwassers so niedrig,
daß sich die Mikroorganismen nur schlecht vermehren, wird die Belüftungsluft mit
Hilfe der Reiz einrichtung 115 erwärmt. Sobald der Drehmomentfühler 115 anzeigt,
daß die Netzbaugruppe 107 mit Schlamm zugesetzt ist, wird die Welle 103 in der entgegengesetzten
Idohtung gedreht, um die Netzbaugruppe 107 entsprechend zu drehen, so daß der die
Verstopfung bewirkende Schlamm aus den Netzeinheiten entfernt wird.
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Die Benutzung einer Vorrichtung nach Fig. 18 bis 21 mit einer drehbaren
Notzbaugruppe wird dann bevorzugt, wenn die Viskosität des zu klärenden Abwassers
hoch ist, denn bei einer solchen hohen Viskosität verlangsamt sich die
Umwälzung,
und die Wirksamkeit der Luftzuführungsdüsen verringert sich, so daß sich die Netzbaugruppe
häufig mit Schlamm zusetzt. Außerdem wird bei der Vorrichtung nach Fig. 18 bis 21
das Wasser in bewegung gesetzt, wobei eine Turbulenz entsteht, wenn die Netzeinheiten
nacheinander in das Wasser eintauchen und sich wieder aus dem s.>sser heraus
bewegen. Ist die Vorrichtung so- ausgebildet, daß die Netzbaugruppe um eine waagerechte
Achse gedreht werden kann, ist es.möglich, eine Belüftungskarnmer 114 vorzusehen
und auf die Verwendung einer Belüftungseinrichtung in Form von Luftzuführungsdüsen
zu verzichten; ferner ist es hierbei unschwer möglich, die Mikroorganismen auf der
Netzbaugrupe zu erwärnen, um ihre Fortpflanzung zu fördern.
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Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und iLerkmale, insbesondere
die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln-oder in Kombination
gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
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Patent ansprüche: