DE2909724C2 - Anlage für die biologische Abwasserreinigung - Google Patents

Description

erzeugen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die ίο im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Das Belebungsbecken der erfindungsgemäßen Anlage kann mit seiner umlaufenden Belüftungsbrücke verfahrenstechnisch ebenfalls als voll durchmischter Rührkreisel angesehen werden (wenn man die Umwälzeinrichtung ausschalten würde), so daß im Becken zunächst eine Zone hoher Turbulenz infolge zweier gegensinnig drehender Wasserwalzen mit horizontaler Acnse auf halber Beckentiefe und mit hohem Sauerstoffgehalt um-

ein Rührkreisel (15) angeordnet ist, der über eine im 20 läuft. Wird die Umwälzeinrichtung eingeschaltet, so er

wesentlichen vertikale Tauchwelle (18) an seinem auf der Brücke (2) angeordneten Antrieb (16) angeschlossen ist und dessen Rührelcmente (17) im Bereich der Beckensohlc (7) arbeiten.

halt man im Bereich der Umwaizeinrichtung eine weitere Zone hoher Turbulenz. Dann funktionieren also zwei derartige Zonen. Davon weist die Zone im Bereich der Belüftungseinrichtung den höchsten Sauerstoffgehalt auf und die Zone im Bereich der an dem vorkragenden Brückenieil angeordneten Umwälzeiv.richtung den niedrigsten Sauerstoffgehalt im ganzen Becken. Das sind Bedingungen, die den Ablauf der Nitrifikation in der aeroben Zone und den der Denitrifikation in der anaeroben Zone fordern. Soweit bei der erfindungsgemäßen Anlage die Brücke umläuft, kommen dann alle Wasserteilchen abwechselnd in die eine oder in die andere Milieubedingung. Der Wechsel läßt sich durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit, aber auch durch Einstellung der Umwälzleistung regeln und optimieren. Im Prinzip entspricht die erfindungsgemäße Anlage hierbei dem bekannten System mit Umlaufgräben oder Oxidationsgräben, jedoch mit d^-m erheblichen Unterschied, daß bei Umlaufgräben die Einrichtungen für

Die Erfindung betrifft eine dem Oberbegriff des Patentanspruches entsprechende Anlage für die biologi- jo sehe Reinigung von Abwasser. Dabei schließt die Formulierung »im wesentlich*./1 kreis'jrmig« auch polygonale Grundrisse mit ein. Die .Formulierjng »um das Bekkenzentrum bewegt« umfaßt umlai/ ;nd rotierende und hin- und hergehende Schwenkbewegungen, die nur cinen Sektor des Grundrisses bestreichen. Im allgemeinen ist das Belebungsbecken, trotz seines kreisförmigen Grundrisses, quer durchströmt, d. h. Zulauf und Ablauf liegen einander diametral gegenüber.

Eine bekannte Anlage dieser Art (DE-AS 23 24 511) 40 Sauerstoff und Umwälzung ortsfest angeordnet sind stellt mit seiner umlaufenden Belüftungsbrücke verfah- und die Wassermasse umwälzt, während bei der erfinrenstechnisch einen voll durchmischten Rührkrcisel dar. dungsgemäßen Anlage die Belüftungseinrichtung und Im Becken läuft nur eine Zone hoher Turbulenz infolge die Umwaizeinrichtung umlaufen, und ein Kreisen des zweier gegensinnig drehender Wasserwalzen mit hori- Beckeninhaltes zweckmäßigerweise sogar durch Störzontaler Achse auf halber Beckentiefe und mit hohem 45 körper verhindert wird. Gegenüber einem Umlaufgra-Sauerstoffgehalt um. ben erreicht man wesentliche Vorteile, die zunächst in

den geringeren Reibungsverlusten bestehen. Von Vorteil ist aber auch. da3 die Anfahrzeit nach einer eventuellen Belüftungspausc praktisch null ist, daß das Belüftungswiederkehrintervall leichter zu beeinflussen ist und daß keine störenden Ablagerungen auftreten, zumal die Zone hoher Turbulenz jede Stelle des Belebungsbeckens periodisch immer wieder überschreitet und ggf. abgelagerten Belebtschlamm wieder aufwir-

Andere (aus der Praxis) bekannte Anlagen für die biologische Abwasserreinigung arbeiten mit einem Oberflächenbelüfter in Form eines Belüftcrkreisels. Dieser bewirkt sowohl den notwendigen Sauerstoffeintrag als auch die zur Vermeidung von Schlammablagerungen erforderliche Umlaufströmung. Versuche in Stabilisierungsanlagen haben gezeigt, daß durch zeitweiliges Abschalten der Belüftung Energie gespart und gleichzeitig eine bessere Reinigungsleistung erreicht werden kann. Dies wird durch zeitweiligen Sauerstoffmangel und dadurch eingeleitete Denitrifikation bewirkt. Begrenzend für die Belüftungspauscn wirkt sich das Absetzen des Belebtschlammes aus. Im übrigen belt.

Zu besonderen Vorteilen kommt man, wenn bei der erfindungsgcmäßen Anlage die Brücke nicht umlaufend rotiert, sondern die eingangs erwähnte, hin- und hergehende Schwenkbewegung ausführt. Dabei sind der

stört, daß bei den bekannten gattungsgernäßcn Anlagen bo Sehwenkwinkel sowie die Zuordnung des Belüftung*·

die Umwälz- und Belüftungseinrichtung nicht ohne weiteres auf unterschiedliche Wasserspicgcllagc einstellbar ist. Das stört insbcs. dann, wenn das Belebungsbecken als Puffcrbccken für nach dem Mischverfahren arbeitende Anlagen ausgebildet und für die Aufnahme einer; t>< zusätzlichen Regenwasserzuflusses von etwa der zehnfachen Menge des üblichen Trockenwetter/uflusscs cinecrichtet ist. Beim Mischverfahren werden bekanntlich Sektors zu dem Beckenzulauf oder Beckenablauf frei wählbar. Dabei sind zwei Betriebsweisen möglich, die bei Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Belebungsbecken auch noch beliebig miteinander kombinierbar sinti. In beiden !'allen wird zweckmäßig ein qucrdurchströmtcs Rundbecken verwendet, d. h. Zu- und Ablauf liegen an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten des Beckenrandes. Bei der ersten der in

diesem Zusammenhang möglichen Betriebsweisen wird das Belüftungsfeld in einem symmetrisch zum Zulaufkanal angeordneten Sektor geschwenkt, während die Rührvorrichtung am Vorkragteil in einem Sektor, der symmetrisch zum Ablauf liegt, Schwenkbewegungen vollzieht Im Becken sind also gleichzeitig ein Sektor mit hohem Sauerstoffgehalt in der Nähe des Einlaufs und ein Sektor mit geringem Sauerstoffgehalt bzw. Sauerstofffreiheit, jedoch ausreichender Turbulenz, vor dem Ablauf vorhanden. Der in das Belebungsbecken eingeführte Rücklaufschlamm sowie das Abwasser treten folglich zunächst in eine aerobe Zone im belüfteten Sektor ein. Hier werden nicht nur die Kohlenstoffverbindungen abgebaut, sondern auch die Stickstoffverbindungen (Ammoniakstickstoff und organischer Stickstoff) weitgehend oxidiert. Diese Nitrifikation ist von der Temperatur und einer möglichst niedrigen Schlammbelastung abhängig. Sie wird in Anlagen mit einer Schlammbelastung Bn = 0,15 im Sommer, in Anlagen mit Brs = 0,05 auch im Winter erreicht. Die gebildeten Nitrate (NO₃ — Stickstoff) gelangen mit dem Durchfluß (Abwasser plus Rücklaufschlamm-S\rom) in den unbelüfteten Sektor, der eine anaerobe Zone darstellt

Infolge des Sauerstoffmangels werden Teile des Belebtschlammes gezwungen, den Sauerstoff der Nitratmoleküle anzugreifen und zur Atmung zu verwenden. Der verbleibende gasförmige Stickstoff steigt in Blasenform zur Oberfläche und entweicht. Das alles muß noch vor dem Nachklärbecken erfolgen, da andernfalls die Sedimentation behindert und die Bildung einer Schwimmschlammdccke begünstigt wird. Diese Stickstoff elimination wird üblicherweise in getrennten Bekken für die Nitrifikation und die Denitrifikation durchgeführt, und zwar sowohl in der beschriebenen Reihenfolge als auch mit umgekehrter Reihenfolge von aeroben und anaeroben Reaktionsräumen. Eine letzterem entsprechende Betriebsweise ist mit der erfindungsgemäßen Anlass ebenfalls möglich. Hierbei wird die Umwälzeinrichtung in dem Sektor am Zulauf und die Belüftungsvorrichtung in dem Sektor am Ablauf periodisch geschwenkt. Rücklaufschlamm und Abwasser treten also zunächst in eine sauerstofffreie Zone ein. Hier ist der Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen infolge des Zusammentreffens von Abwasser und Belebtschlamm besonders groß, so daß die Nitrate angegriffen werden. In dem Sektor, der dem Ablauf zugeordnet ist. werden Nitrate gebildet. Damit diese wirkungsvoll entfernt werden, eignet sich die It'ztbeschriebene Betriebsweise besonders bei Hintereinanderschaltung mehrerer Belebungsbecken, wobei am Ende der Behandlungskette wieder ein Denitrifikationssektor angeordnet wird. Bei beiden Betriebsweisen sind die aeroben und anaeroben Zonen nicht durch feste Wände voneinander getrennt. Mit dem Durchfluß von Abwasser und Rücklaufschlamm und infolge der in beiden Zonen erzeugten Turbulenzen findet in der Grenzzone ein stetiger Übergang von den einen zu den anderen Milieubedingungen statt, was die Adaption der Mikroorganismen begünstigt.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann die Belüftungseinrichtung auch ausgeschaltet werden, während die Umwälzeinrichtung weiterläuft, so daß ein störendes Absinken des Belebtschlammes in den Belüftungspausen nicht mehr eintreten kann. Die Antriebe für die Belüftungseinrichtung rnerseits, für die Umwälzeinrichtung andererseits sind zweckmäßig unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar. Gleichzeitig arbeiten sowohl die Belüftungseinrichtung als auch die Umwälzeinrichtung grundsätzlich unabhängig von evtl. Schwankungen oder Wasserspiegellage im Belebungsbecken. Die Leistungsaufnahme der Aggregate Belüftungseinrichtung einerseits und Umwälzeinrichtung andererseits ist im wesentlichen unabhängig von der Wassertiefe im Belebungsbecken, im Bereich von dessen Sohle die Luftaustrittsrohre bzw. die Rührelemente angeordnet sind. Die elektrische Leistung je Raumeinheit

ίο des Belebungsbeckens wächst dabei mit sinkendem Wasserspiegel. Dieser Effekt wirkt sich sogar günstig auf die Erhaltung des notwendigen Schwebezusiandes des Belebtschlammes aus, da bei sinkendem Wasserspiegel und gleichbleibender Summe der Schlammasse im System der Trockensubstanzgehalt im Belebungsbecken steigt. Im übrigen besteht die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Urriwälzeinrichtung einerseits und die Belüftungseinrichtung andererseits Antriebe aufweisen, die nach Maßgabe der Wasserspiegellage steuerbar und/oder regelbar .<·.-.J. Dann kommt man auch zu einer Energieeinsparung, urid zwar bei der aufzuwendenden Belüftungsarbeit dadurch, daß durch den jederzeit soweit wie möglich abzusenkenden Wasserspiegel der Gegendruck für das Belüftungssystem und dadivch die Leistungsaufnahme der Gebläseantriebe reduziert werden kann. Dabei sinkt die eingetragene Turbulenz im Belebungsbecken nicht unzulässig ab, wenn der Antrieb der Umwälzeinrichtung entsprechend eingestellt und die elektrische Leistung je Rauminhalt des aktuellen Inhaltes konstant gehalten wird. Ferner läßt sich so besonders wirtschaftlich das Belebungsbekken als Pufferbecken für nach dem Mischverfahren arbeitende Anlagen einsetzen, wobei das Belebungsbekken zur Aufnahme eines zusätzlichen Regenwasserzuflusses von etwa dem Zehnfachen des Trockenwetterzuflusses eingerichtet ist.

Im übrigen wird man meistens die Anordnung so treffen, daß das Verteilerrohr der Belüftungseinrichtung zur Brücke hin aus dem Abwasser ausschwenkbar ist. Das kann durch Hochschwenken mit Hilfe der Anschlußleitungen erfolgen, an denen die Luftaustrittsrohre so befestigt sind, daß sie zwar über der Beckensohle waagerecht orientiert sind, aber im wesentlichen vertikal aus dem Wasserspiegel austreten. Man kann jedoch auch mit Parallelogrammlenkern arbeiten, die die Luftaustrittsrohre tragen und über der Beckensohle sowie auch beim Ausschwenken stets waagerecht halten. Dieses Ausschwenken kann auch dann angewendet werden, wenn zum Zwecke der Denitrifikation die Belüftung zeitweilig abgestellt werden soll. Im allgemeinen wird man beidseits der Brücke zwei Verteilerrohre mit angeschlossenen Luftaustritts.-ohren anordnen. ZweckmäßigLrwtist ist auch der Rührkreisel zur Durchführung von Wartungs- und Pflegearbeiten zur Brücke hin hochschwenkbar oder hochziehbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erlafert. Es zeigt in schematischer Darstellung

bo F i g. I eine Draufsicht auf eine Anlage für die biologische Abwasserreinigung,

Fig. 2 einen diametralen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1,

F i g. 3 in gegenüb .^%.r der F i g. 1 wesentlich vergrößer-

Y) lein Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2 und

F i g. 4 das Verteilerrohr einer Belüftungseinrichtung mit angeschlossenen Luftaustrittsrohren und ange-

schlossener AnschluBrohrleiturig perspektivisch.

Die in den Figuren dargestellte Anlage ist für die biologische Abwasserreinigung bestimmt. Zur Anlage gehören ein im Grundriß kreisförmiges Beiebungsbckken 1 und eine rotierende oder hin- und herschwenkende Brücke 2. Die rotierende Brücke 2 ist auf einem zentralen Auflager, z. B. auf einer Königssäule 3, im Bereich des Belebungsbeckenzentrums und außerdem zusätzlich im Bereich des Beckenrandes 4 gelagert. Sie trägt eine Belüftungseinrichtung 5 sowie eine Umwälzeinrichtung 6.

Die Belüftungseinrichtung S weist zwei im Bereich der Beckensohle 7 angeordnete, im wesentlichen waagerecht und im wesentlichen radial verlaufende Verteilerrohre 8,9 auf, an welche gleichsam einen Rost bildende Luftaustrittsrohre 10 quer angeschlossen sind. Die Verteilerrohre 8,9 sind über Anschlußrohrleilungen 11, 12 an eine auf der Brücke 2 angeordnete Druckiufiquci-Ie angeschlossen, die zwei Gebläse 13,14 aufweist.

Die Umwälzeinrichtung 6 ist mit einem Rührkreiscl 15 ausgerüstet, dessen Antrieb 16 auf der Brücke 2 angeordnet ist und dessen Rührelementc 17 unter Zwischenschaltung einer Tauchwelle 18 im Bereich der Bekkensohle 7 arbeiten.

Die beschriebene Gestaltung hat, wie erläutert, unter anderem zur Folge, daß bei Schwankungen der 'Wasserspiegellage im Belebungsbecken 1 mechanische Verstellungen an der Belüftungseinrichtung 5 bzw. an der Umwälzeinrichtung 6 nicht erforderlich sind, daß vielmehr im Bedarfsfalle durch bloße Veränderung der Antriebsenergie der beschriebenen Aggregate eine Anpassung durchgeführt werden kann. Dazu besitzen die Umwälzeinrichtung 6 einerseits sowie die Belüftungseinrichtung 5 andererseits separate Antriebe 16,19, die nach Maßgabe der Wasserspiegellage steuerbar und/oder regelbar sind. So wird man insbes. dann arbeiten, wenn das Belebungsbecken 1 als Pufferbecken für nach dem Mischverfahren arbeitende Anlagen ausgebildet und für die Aufnahme eines zusätzlichen Regenwasserzuflusses eingerichtet ist, der etwa dem zehnfachen Trockenwetterzufluß entspricht.

Wartung und Pflege der beschriebenen Aggregate sind leicht durchführbar. Insbes. aus der Fig.4 entnimmt man, daß die Verteilerrohre 8,9 zum Zwecke der Durchführung von Wartungs- und Pflegearbeiten zur Brücke 2 hochgeschwenkt werden können. Das ermöglicht das Herausheben der Verteilerrohr 8,9 aus dem Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch vor Abschaltung der Gebläse zur Einlcgung von Denitrifikationspausen. Hierzu sind die Anschlußrohrleitungen 11, 12 zugleich als mechanisches Gerüst für die Verteilerrohre 8,9 und deren Schwenkbewegung ausgeführt. Im übrigen sind beidseits der Brücke 2 zwei Verteilerrohre 8,9 mit angeschlossenen Luftaustrittsrohren 10 angeordnet, obwohl die Anlage auch mit nur einem solchen Verteilerrohr 8 funktionsfähig wäre. Mit Hilfe von Parallelogrammlenkern kann die Anordnung ohne weiteres auch so getroffen werden, daß die Luftaustrittsrohre IC beim Hochschwenken stets in waagerechter Stellung bleiben und bei der Wartung und Pflege besonders leicht zugänglich e> <> sind. Auch der Rührkreisel 15 ist zur Durchführung von Wartungs- und Pflegearbeiten zur Brücke 2 hochschwenkbar oder hochziehbar, wie in der F i g. 2 durch Pfeile angedeutet wurde.

Im übrigen zeigen die Figuren, daß die Belüftungsein- μ richtung 5 im Bereich zwischen zentralem Auflager an der Königssäule 3 und Beckenrand 4 an der Brücke angeordnet ist, die andererseits über das zentrale Auflager 20 vorkragt. Dieses Vorkragteil 21 trägt die Umwälzeinrichtung 6.

Das Nachklärbecken ist über zumindest einen Düker 22 angeschlossen, wobei der Düker 22 mit einer Drosscleinrichtung 23 versehen ist, und zwar so, daß dem Nachklärbecken unabhängig von der Wasserspiegellage im Belebungsbecken 1 eine vorgegebene Wassermenge zuführbar ist. Im Rahmen der Erfindung liegt es, bei einem Belebungsbecken eine der beschriebenen Brücken oder deren mehrere anzuordnen, die sich dann z. B. kreuzförmig oder Y-förmig kreuzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anlage für die biologische Abwasserreinigung mit einem im Grundriß im wesentlichen kreisförmigen Belebungsbecken und einer um das Beckenzentrum bewegten Brücke, die auf einem zentralen Auflager im Bereich des Belebungsbeckenmiuelpunktes und ggf. zusätzlich im Bereich des Beckenrandes gelagert ist und eine Belüftungseinrichtung trägt, die zumindest ein im Bereich der Beckensohlc angeordnetes, im wesentlichen waagerecht und im wesentlichen radial verlaufendes Verteilerrohr mit daran angeschlossenen Luftaustrittsrohren aufweist, welches über Anschlußrohrleitungen an eine auf der oder neben der Brücke angeordneten Druckluftquellc angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (2) ein über das zentrale Auflager (20) vorstehendes Vorkragteil (21) aufweist, an dem Schmutzwasser und Regenwasser der Stadtentwässerung in gleichen Kanälen geführt und in die Anlage eingeführt

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs genannten Art im Belebungsbfikken turbulente und räumlich voneinander getrennte, teils sauerstoffreiche und teils sauerstoffarme Zonen zu