DE3420091C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Abwasserbehandlung durch Mikroorganismen, deren Behälter mit Leitungssystemen für die Zuleitung von Abwässern und die Ableitung des von Mikroorganismen aufbereiteten Wassers ausgerüstet ist und wenigstens eine in seinem Innern angeordnete Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen enthält, die durch Gerüste mit elastisch auf diesen aufgespannten, das Volumen der Vorrichtung gleichmäßig ausfüllenden Schnüren gebildet ist, und eine Einrichtung zur Regenerierung dieser Vorrichtung sowie eine Einrichtung für die Bildung eines Abwasserstroms und die Lenkung dieses Stroms in die Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen enthält.

Eine derartige Anlage ist aus der GB-PS 21 06 493 bekannt. Bei dieser bekannten Anlage sind an den Schnüren voneinander beabstandet Schwämme angeordnet. Hierbei hat jedoch nur der biologische Film auf der Oberfläche der Schwämme unmittelbaren Kontakt mit dem zu behandelnden Abwasser. Der Eintritt von Schmutz in den Schwamm ist erschwert und die dort befindlichen Mikroorganismen leisten nur einen geringen Beitrag zum Reinigungsprozeß. Ferner hat ein Polyurethanschwamm lediglich eine Lebensdauer von 1,5 bis 2 Jahre, so daß spätestens dann die Anlage stillgesetzt und die Schwämme ausgewechselt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage für die Abwasserbehandlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß die Adsorbierungsfläche der Mikroorganismen bei geringerem Materialaufwand wesentlich vergrößert ist und eine längere Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3.

Die konstruktive Ausführung der Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen gewährleistet eine zeitlich unveränderliche große Adsorptionsfläche, erhöht die Regenerationsfähigkeit des Adsorptionsmittels und verringert den hydraulischen Widerstand des Adsorptionsmittels für den Strom des aufzubereitenden Wassers. Die genannten Vorteile werden dadurch erreicht, daß das Adsorptionsmittel in Form biegsamer Schnüre ausgeführt ist unter gleichmäßiger Ausfüllung mit geordnet angebrachten, einzelnen Glasfaserabschnitten. Es ist allgemein bekannt, daß Glasfasern mit einem Durchmesser bis 50 µm eine erhöhte Adsorptionsfähigkeit für Mikroorganismen aufweisen. Deshalb erzeugt eine geordnete Lage einzelner Glasfasern im Raum der Vorrichtung eine größere Gesamtfläche des Adsorptionsmittels. Eine gleiche Oberflächenladung der Fasern und das Festlegen eines der Enden der Faserabschnitte in einem bestimmten Punkt im Raum der Vorrichtung verhindern ein Zusammenballen der Fasern und eine zeitliche Veränderung der Adsorptionsfläche.

Die Biegsamkeit und Elastizität der auf den Gerüsten aufgespannten Schnüre des Adsorptionsmittels vereinfacht und erleichtert seine Regenerierung, da die Pulsation eines Spülwasserstroms ein Vibrieren der Schnüre bewirkt und das Losreißen der Biomasse von der Fläche des Adsorptionsmittels erleichtert. Das Vorhandensein elastischer und biegsamer Schnüre und einzelner Fasern im gesamten Raum der Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen bewirkt eine Beruhigung der turbulenten Pulsation des aufzubereitenden Wasserstroms, eine Laminarisierung des Stroms und folglich eine Verringerung des hydraulischen Widerstands des Adsorptionsmittels für den Strom des aufzubereitenden Wassers und des Energieverbrauchs der Anlage. Die rationelle Ausnutzung der Oberfläche jeder Faser für die Adsorbierung von Mikroorganismen und das geringe Eigenvolumen der Fasern vermindern den Materialaufwand der Anlage. Aufgrund der großen Gesamtoberfläche des Adsorptionsmittels und seiner hohen Adsorptionsfähigkeit befindet sich in der Anlage eine große Menge sessiler Mikroorganismen, die eine hohe Leistung der Anlage im Vergleich zu bekannten Anlagen gleichen Typs gewährleistet. Die Vergrößerung der Durchlaßfähigkeit der Anlage ermöglicht eine Verringerung ihrer Ausmaße im Vergleich zu bekannten Anlagen.

Es ist am vorteilhaftesten, wenn die Schnüre an den Gerüsten so befestigt sind, daß die Entfernung zwischen den geometrischen Achsen der Schnüre 0,8- bis 5mal der Länge der Glasfaserabschnitte beträgt. Solch eine Ausführung des Gerüstes und Ausfüllung seines Volumens mit Schnüren ermöglicht eine maximale Ausnutzung der Oberfläche der Glasfasern, da sich die Fasern nicht gegenseitig überdecken und so ein freier Zugang der Mikroorganismen zum Adsorptionsmittel geschaffen wird, was wiederum die Leistung der Anlage erhöht. Eine Anordnung der Schnüre in einer Entfernung unter 0,8mal der Länge der Glasfaserabschnitte bewirkt keine wesentliche Vergrößerung der Fläche des Adsorptionsmittels, während eine Anordnung der Schnüre in einer Entfernung von über 5mal der Länge der Glasfaserschnitte im Gerüst einen Raum mit niedrigem Gehalt an Mikroorganismen schafft.

Da die im Behälter installierte Vorrichtung zur Absorbierung von Mikroorganismen um ihre horizontale Symmetrieachse drehbar ist und aus konzentrischen Gerüsten mit spiralförmig auf jedem Gerüst aufgewickelten Schnüren besteht, können die Vorteile bekannter Anlagen mit getauchten Biofiltern in bezug auf Wirtschaftlichkeit des Sättigungsprozesses des Wassers mit Sauerstoff und die räumliche Verteilung der am Adsorptionsmittel anhaftenden Mikroorganismen erhalten werden und diese Vorteile mit einer besseren Ausnutzung der Fähigkeit der Mikroorganismen zur Ausflockung ungelöster Beimengungen und mit besser entwickelter Oberfläche des Adsorptionsmittels verbunden werden, was wiederum eine Leistungssteigerung der Anlage gewährleistet, die Notwendigkeit der Errichtung zuzsätzlicher Anlagen für die Klärung des Abwassers beseitigt und folglich den Betrieb von Anlagen der biologischen Abwasserreinigung vereinfacht und erleichtert, was besonders in ländlichen Gegenden wichtig ist.

Bei Vergrößerung der Abmessungen einer Anlage für die Klärung geringer Abwassermengen durch Mikroorganismen enthält jede Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen konzentrische Gerüste, die zu Blöcken vereinigt sind, deren Anzahl, Form und Lage eine Gestalt der Vorrichtung schafft, die der eines Rotationskörpers nahe kommt, wobei der zentrale Block ortsfest auf einer Hohlwelle angebracht ist und die übrigen Blöcke an der Außenfläche des zentralen Blocks angeordnet sind.

Die Blockkonstruktion der Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen ermöglicht eine Erhöhung des Vorfertigungsgrads und eine Mechanisierung und Automatisierung des Herstellungsprozesses der Vorrichtung. Außerdem ist die Montage und Demontage einzelner Blöcke der Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen weniger arbeitsaufwendig als die Montage und Demontage einer Vorrichtung mit gleichen Abmessungen, die nicht in Blockkonstruktion ausgeführt ist. Deshalb ist es bei großen Abmessungen der Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen vorteilhaft, die Vorrichtung aus zu Blöcken zusammengefügten Gerüsten zusammenzusetzen.

Wenn Vorrichtungen für die Adsorbierung von Mikroorganismen zur Anwendung gelangen, die zu Blöcken zusammengefügte Gerüste enthalten, sind im Innern jedes Blocks entlang der Symmetrieachse perforierte Rohre für die Zuführung von Luft in die Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen angebracht.

Das Vorhandensein von perforierten Rohren für die Zuführung von Luft in die Adsorptionsvorrichtung verhindert die Bildung von anaeroben Zonen im Innern der Vorrichtung und gewährleistet hohe Oxydationsgeschwindigkeiten der Verunreinigungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Anlage für die Klärung geringer Abwassermengen durch Mikroorganismen in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 die Gesamtansicht einer Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5 die Gesamtansicht einer Vorrichtung für die Adsorbierung von Mikroorganismen mit zu Blöcken zusammengefügten Gerüsten in perspektivischer Ansicht;

Fig. 6 die Gesamtansicht einer aus zwei biegsamen Elementen und Glasfaswerabschnitten zusammengesetzten Schnur;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6.

In Fig. 1 wird eine Anlage für die Klärung kleiner Abwassermengen durch Mikroorganismen dargestellt, die einen Rahmen 61 mit wasserundurchlässigen seitlichen Umgrenzungswänden 62 enthält, an denen mehrere Behälter 63 befestigt sind, die zylindrische Böden 64 und kegelförmige Auffangschalen 65 mit Öffnungen 66 für das Ablassen des Schlamms und Absperrschieber 67 (Fig. 3) haben. Die konstruktive Ausführung der Behälter ist in Fig. 2 und 3 gezeigt. Die Anlage ist mit einem Leitungssystem 68 für die Zuleitung des Abwassers und einem Leitungssystem 69 für die Ableitung des von Mikroorganismen aufbereiteten Abwassers ausgerüstet. Jeder Behälter 63 der Anlage hat eine eigene Vorrichtung 70 (Fig. 4) für die Adsorbierung von Mikroorganismen, die aus konzentrischen, zylindrischen Gerüsten 71 mit biegsamen Schnüren 16 besteht, die aus wenigstens zwei biegsamen Elementen 17 (Fig. 6 und 7) und im wesentlichen senkrecht zu diesen Elementen 17 und zwischen ihnen gelegenen Glasfaserabschnitten 18 zusammengesetzt sind, die so an den Elementen 17 befestigt sind, daß eine Verbindung vom Typ einer Rundbürste entsteht, die in Fig. 6 abgebildet ist. Die Gerüste weisen einen Abstand von 0,8- bis 5mal der Länge der Glasfaserabschnitte 18 auf. Auf die Längsverbindungen 72 der stirnseitig von Rädern 74 begrenzten Gerüste 71 sind die Schnüre 16 spiralförmig so aufgewickelt, daß der Windungsgang der Spirale 0,8- bis 5mal der Länge der Glasfaserabschnitte 18 beträgt. Die Längsverbindungen 72 aller zylindrischen Gerüste 71 sind mit ihren Enden an Speichen 73 der Räder 74 der Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen befestigt. Die Zentren der Räder 74 der Vorrichtung 70 sind auf einer horizontalen Welle 75 befestigt, die gleichzeitig die Symmetrieachse der Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen darstellt. Die Welle 75 ist durch einen Antrieb 76 mit einem Elektromotor 77 verbunden. Am äußeren zylindrischen Gerüst 71 sind unter einem Winkel zur Symmetrieachse der Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen in Drehrichtung der Welle 75 Schaber 78 so angebracht, daß das Ende eines Schabers 78 sich in einer senkrecht zur Welle 75 verlaufenden Ebene mit dem Anfang des nächsten Schabers 78 befindet.

Die Einrichtung für die Regenerierung der Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen enthält perforierte Rohre 79, die über Ventile 80 mit einem Leitungssystem 81 für die Zuführung von Luft in die Behälter 63 verbunden sind.

Die Anlage enthält eine Einrichtung für die Ausbildung eines Abwasserstroms und dessen Lenkung in die Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen, deren Funktion von einem Wasserüberlauf 82, der mit dem Leistungssystem 68 für die Zuleitung des Abwassers verbunden ist, einem Wasserüberlauf 83, der mit dem Leitungssystem 69 für die Ableitung des von Mikroorganismen aufbereiteten Wassers in Verbindung steht, und Wasserüberläufe 84, die durch Zusammensetzen der zylindrischen Böden 84 der Behälter 63 an der Mantellinie der Zylinder entstehen, ausgeübt wird.

Die Anlage für die Klärung kleiner Abwassermengen durch Mikroorganismen funktioniert folgendermaßen.

In die Form eines Rahmens 61 mit wasserundurchlässigen seitlichen Begrenzungswänden 62 ausgeführte Anlage gelangt im Selbsteinlauf das Abwasser aus dem Leitungssystem 68 für die Zuleitung des Abwassers über den Wasserüberlauf 82 in den im Abwasseraufbereitungsprozeß vorgesehenen ersten Behälter 63. Die auf der Welle 75 durch den Elektromotor 77 und den Antrieb 76 rotierende Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen, die aus den Gerüsten 71 besteht, die in Form konzentrischer Zylinder ausgeführt sind, deren Längsverbindungen 72 mit ihren Enden an den Speichen 73 der Räder 74 befestigt sind, ist zur Hälfte in das aufzubereitende Wasser gesenkt. Die spiralförmig auf die Längsverbindungen 72 aller zylindrischen Gerüste 71 aufgewickelten Schnüre 16 stehen abwechselnd mit dem aufzubereitenden Wasser und mit der Luft in Kontakt. Die an der Oberfläche der Glasfaserabschnitte 18 adsorbierten Mikroorganismen entziehen dem Abwasser organische Verbindungen und verwandeln sie teilweise unter Verwendung des Luftsauerstoffs in Zellenmasse der sich vermehrenden Mikroorganismen und teilweise durch Oxydation in einfache anorganische Verbindungen. Außerdem flocken die Zellen der Mikroorganismen ungelöste Beimengungen des Abwassers aus und verringern die Beständigkeit des Koilloidsystems der Verunreinigungen des Abwassers, was wiederum zum Ausfällen eines Teils der im Wasser schwebenden Stoffe als Schlamm auf den zylindrischen Boden 64 führt. Die Schaber 78 schieben den Schlamm in die kegelförmige Auffangschale 65 und weiter über den Absperrschieber 67 in die Öffnungen 66 zur Entwässerung und Verwertung. Beim Überlauf über die Wasserüberläufe 84 aus einem Behälter 63 in den anderen verliert das Abwasser organische Stoffe und ungelöste Beimengungen, wird geklärt und gelangt über den Wasserüberlauf 83 in das Leitungssystem 69 für die Ableitung des aufbereiteten Wassers. Bei Anhäufung von aus Mikroorganismen und ungelösten Beimengungen bestehenden Koagulaten an der Oberfläche der Glasfaserabschnitte 18 wird das Adsorptionsmittel der Vorrichtung 70 periodisch regeneriert. Zu diesem Zweck wird das Ventil 80 geöffnet, und beim Durchlassen von Luft durch die mit dem Leitungssystem 81 für die Zuführung von Luft in die Behälter 63 verbundenen perforierten Rohre 79 vollzieht sich das Loslösen der Koagulate vom Adsorptionsmittel in Streifen, um nicht die Qualität des gereinigten Wasser zu verschlechtern.

Die Anzahl der perforierten Rohre 79 und der Ventile 80 in jedem Behälter 63 entspricht der Anzahl der über die ganze Länge der Vorrichtung 70 für die Adsorbierung von Mikroorganismen gehenden Streifen, die bei einem geöffneten Ventil 80 regeneriert werden können.

Für eine Erhöhung der Leistung der Anlage für die Klärung kleiner Abwassermengen durch Mikroorganismen ist eine Variante gemäß Fig. 5 vorgesehen.

Die Vorrichtung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen (Fig. 5) in der o. g. Anlage enthält Gerüste 86, die zu Blöcken 87, 88 vereinigt sind, deren Anzahl, Form und Lage eine Gestalt der Vorrichtgung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen schafft, die der eines Rotationskörpers nahe kommt. Dabei ist der zentrale Block 87 auf einer Hohlwelle 89 ortsfest angebracht, und die übrigen Blöcke 88 sind an der Außenfläche des Mittelblocks 87 angeordnet. Im Innern jedes Blocks 87, 88 sind längs der Symmetrieachse perforierte Rohre 90 für die Zuleitung von Luft in die Vorrichtung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen angebracht.

Ein Ende der Hohlwelle 89 ist zugeschweißt, während das andere Ende mit einem Leitungssystem 91 für die Luftzuführung verbunden ist. Die perforierten Rohre 90 sind mit der Hohlwelle 89 über Anschlußleitungen 92 verbunden. An der Außenfläche der Blöcke 88 sind Schaber 93 befestigt.

Die Anlage für die Klärung kleiner Abwassermengen durch Mikroorganismen in der oben beschriebenen Ausführungsvariante funktioniert ähnlich wie die in Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigte Anlage mit dem Unterschied, daß in die Vorrichtung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen durch die performierten Rohre 90 Luft zugeführt wird. Die Luft gelangt aus dem Leitungssystem 91 für die Zuführung von Luft durch die Hohlwelle 89 und die Anschlußleitung 92 in die perforierten Rohre 90. Die Zuführung von Luft in die Vorrichtung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen verhindert die Bildung von anaeroben Zonen im Innern der Vorrichtung 85 und gewährleistet hohe Geschwindigkeiten der Oxydation von Verunreinigungen bei kleinen Abmessungen der Vorrichtung 85 für die Adsorbierung von Mikroorganismen.

Die Anlage für die Abwasserbehandlung durch Mikroorganismen besitzt folgende Vorteile im Vergleich zu bekannten Anlagen, in denen Vorrichtungen für die Adsorbierung von Mikroorganismen verwendet werden:
- 40- bis 100mal größere Adsorptionsfläche;
- 5- bis 40mal geringerer Materialaufwand;
- 2- bis 3mal kleinere Abmessungen der Anlage;
- um 2mal verringerter Energiebedarf;
- einfacher in der Bauausführung und Nutzung.

Außerdem ist das als Adsorptionsmittel verwendete Material dauerhaft, nicht knapp und auch nicht schwer zu beschaffen.

Claims (3)

1. Anlage für die Abwasserbehandlung durch Mikroorganismen, deren Behälter (63) mit Leitungssystemen (68, 69) für die Zuleitung von Abwässern und die Ableitung des von Mikroorganismen aufbereiteten Wassers ausgerüstet ist und wenigstens eine in seinem Inneren angeordnete Vorrichtung (70, 85) für die Adsorbierung von Mikroorganismen enthält, die durch Gerüste (71, 86) mit elastisch auf diesen aufgespannten, das Volumen der Vorrichtung gleichmäßig ausfüllenden Schnüren (16) gebildet ist, und eine Einrichtung (79) zur Regenerierung dieser Vorrichtung sowie eine Einrichtung für die Bildung eines Abwasserstroms und die Lenkung dieses Stroms in die Vorrichtung (70, 85) für die Adsorbierung von Mikroorganismen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (70, 85) für die Adsorbierung von Mikroorganismen um ihre horizontale Symmetrieachse drehbar ist und mindestens ein Raumgitter aufweist, das aus konzentrischen Gerüsten (71, 86) mit spiralförmig auf jedem Gerüst aufgespannten elastischen Schnüren (16) ausgeführt ist, wobei die Schnüre aus mindestens zwei biegsamen Elementen (17) und im wesentlichen senkrecht zu diesen Elementen (17) und zwischen ihnen gelegenen Glasfaserabschnitten (18) zusammengesetzt sind, die so an den biegsamen Elementen (17) befestigt sind, daß eine Verbindung vom Typ einer Rundbürste entsteht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Gerüste (86) in Blöcke (87, 88) zusammengefaßt sind, deren Anzahl, Form und Lage einen Aufbau der Vorrichtung (85) für die Adsorbierung von Mikroorganismen gewährleistet, die einem Rotationskörper nahe kommt, wobei ein zentraler Block (87) stationär auf einer Hohlwelle (89) befestigt ist und die übrigen Blöcke (88) an der Außenfläche des zentralen Blockes (87) angeordnet sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnüre (16) so an den konzentrischen Gerüsten (71, 86) befestigt sind, daß der Abstand zwischen den geometrischen Achsen der Schnüre (16) das 0,8- bis 5fache der Länge der Glasfaserabschnitte (18) beträgt.