DE3500340A1

DE3500340A1 - Verfahren zur biologischen abwasserreinigung und ein belebtschlammbecken zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE3500340A1
Application number: DE19853500340
Authority: DE
Inventors: Boris Nikolaevi&ccaron; Moskau/Moskva Repin
Original assignee: V ZAOCNYJ INZENERNO STR I
Current assignee: V ZAOCNYJ INZENERNO STR I
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1986-07-10

Description

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende erfindung betrifft die Reinigung des Abwassers von organischen Verunreinigungen und insbesondere ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung durch Belebtschlamm und ein Belebtschlammbecken zur Durchführung des Verfahrens.
Am wirksamsten kann die Erfindung dann benutzt werden, wenn es sich um die vollbiologische Reinigung von konzentriertem gewerblichem Abwasser handelt, das schwer oxydierbare organische Verunreinigungen enthält, wobei es ungleichmässig sowohl der Menge als auch der Zusammensetzung nach zur Reinigung ankommt.
Die vorliegende erfindung lässt sich ebenfalls bei der vollbiologischen Reinigung von städtischem Abwasser im Mischsystem verwenden, bei dem alle anfallenden Abwässer - die häuslichen, gewerblichen Abwässer und das Niederschlagswasser - in einemerOivlls&rnJll Rohr- und Kanalnetz aus der Stadt hinaus abgeführt werden.
Des weiteren kann die Erfindung bei der vollbiologi~ schen Reinigung von städtischem Abwasser im Trennsystem, bei dem Regenwasser und bedingt reines Industrieabwasser in dem einen Rohr- und Kanalnetz und Hausabwasser und verunreinigtes Industrieabwasser in dem anderen - in einem oder mehreren Netzen - abgeführt werden, sowie im kombinierten Entwässerungssystem eingesetzt werden.
Die Verfahren zur biologischen Abwassereinigung durch Belebtschlamm beruhen auf der Fähigkeit aerober Kleinlebewesen, sich aus verschiedenen und vorrangig organischen Stoffen im Abwasser zu nähren und sie während ihrer Lebenstätigkeit zu oxydieren. Die künstlich kultivierten Mikroorganismen, deren Konzentrat als Belebtschlamm bezeichnet wird, befreien also das Abwasser von Schmutzstoffen, indem sie ihren Energiebedarf und den Zuwachs der Biomasse sichern. Auf biologischem Wege kann man sehr viele zusammengesetzte und verschiedene organische Stoffe behandeln (oxydieren). Der Behandlung werden auch einige Mineralverbindungen wie Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Nitrite und andere unterworSen. Das Abwasser enthält aber auch solche tof£e, die auf biologischem Wege nicht oder teilweise oxydiert werden. Die biologische Reinigung wird vollstandig genannt, wenn der vollständige biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) des gereinigten Abwassers unter 20 mg/l liegt, und sie ist unvollst'andig, wenn der biochemische Sauerstoffbedarf 2Q.mg/l u"bersteigt. Diese Defini tion ist in gewissem Grad @ü weil selbst bei der vollbiologischen Reinigung gewisse Verunreinigungen im Abwasser noch enthalten sind.
Die biologische Reinigung erfolgt gewöhnlich in Stahl~ betonbehältern, die Belebtschlammbecken genannt werden. In den Belebtschlammbecken unterwirft man die Mischung aus wasser und Belebtschlamm oder die hlammischung u"blicherweise von 1,5...2,5 g,'l Konzentration einer kontinuierlichen Belüftung mit sauerstoffhaltigem Gas (Luft), zugeführt ueber Streudüsen während der Bewegung vom Eintritt ins Belebtschlammbecken bis zum Austritt aus diesem, trennt dann den Belebtschlamm von gereinigtem Abwasser ab und Suhrt den Belebtschlamm ins Belebtschlammbecken zurück Je nach der hydrodynamischen StrömungsSorm der Schlammischung unterscheidet man Verdrängungsbecken, in denen Abvasser und Belebtschlamm an den Stirnseiten ein-und austreten, und Sührwerksbecken, in denen ankommendes Abwasser praktisch momentan mit dem ganzen Inhalt des Belebtschlammbeckens vermischt wird. Es ist festgestellt, dass Verdrängungsbecken zur Hochreinigung des Abwassers unter verhältnismässig geringen technologischen Belastungen zweckmässigerweise auszunutzen sind, während Rührwerkshecken, die zwar keinenhohen Reinheitsgrad sichern, den hohen technologischen Belastungen mit 'rfo'g standnalten und die Stabilität des technologischen Ablaufs beim Vorhandensein toxischer Bestandteile im Abwasser längere SCit halten können.
ur eit sind einstufige Belebtschlammbecken und zweistufige Belebtschlammbecken mit Regeneratoren sehr verbreitet. Gegenu"ber den anderen sind einstufige Belebtsclammbecken relativ leicht zu bedienen, aber ihr Zinsetz- bereich ist beschränkt. Der Reinigungsprozess in den Belebtschlammbecken nach dem einstufigen Verfahren weist eine Reihe bedeutender liachteile auf. In solchen Becken ist die Abwasserreinigung durch die Vergrösserung der Belebtschlammasse nicht zu intensivieren. Beim Spitzen~ zulauf von toxische Verunreinigungen enthaltendem Abwasser kann ausserdem die Gütebeeinträchtigung von Belebtschlamm oaer selbst der Zerfall desselben erfolgen. er genannten nachteile entbehren Belebtschlammbecken mit Regeneratoret, in denen die iiischung des Abwassers nit Belebtschlamm in wer allerkürzesten Zeit belüftet wird, die zum Erzielen des erforderlichen Reinigungseffekts, bezogen auf BSB, ausreicht, wonach der in einer Klärenlage abgeschiedene kücklaufschlamm in den Regenerator umgepumpt wird, wo die Oxydationsprozesse adsorbierter Schmutzstoffe enden und der Belebtschlamm seine Ausanaeigenschaften bekommt. bas mit dem Regenerator ausgestattete Belebtschlanmbecken erfordert einen bedeutend Kleineren umbauten Arbeitsraum, in Falle der Verschlechterung der Eigenschaften von Belebtschlamm im Belebtschlammbecken zum Beispiel durch Zulauf toxischer Verunreinigungen dient ausseruem als eine zuverlässege Reserve der belebtschlamm im Regenerator. Ein beson@eres Merkmal der zweistufigen Belebtschlammbecken besteht darin, dass sich in jeder Reinigungsstufe ein "spezialisierter" Belebtschlamm entwicelt, wodurch wie vollbiologische Reinigung von hochkonzentriertem, schwer oxydierbare organische Schmutzstoffe enthaltendem Abwasser durchgeführt werden kann.
Vom Abwasser mitgeführte organische Schmutzstoffe kommen in Reinigungsanlagen ungleichmässig während des ganzen Tages an, wobei die Ungleichmässigkeit aus zwei Komponenten und zwar aus der Ungleichmässigkeit ankommender Abwassermengen und aus der Ungleichmässigkeit von Konzentrationen der Schmutzstoffe entsteht. Zeitliches Zusammenfallen der angegebenen Ungleichmässigkeiten führt aasu, dass zu gewisser Zeit beim Betrieb der Belebtschlabecken die technologischen Belastungen die durchschnitt- lichen auf das 3- bis 5-fache und manchmal der hinaus übersteigen. Der Wirkungsgrad der Belebtschlammbecken hängt von einer Reihe von Bedingungen ab, zu denen gehören: Zusammensetzung und tagenschaften von Abwasser,hydrodynamische Bedingungen bei der Vermischung des Arbeitsmittels,mengenmässiges Verhältnis zwischen zageführten Schmutzstoffen und vorhandenem Belebtschlamm sowie Sauer~ stofführung des Belebtschlammbeckens. Unter tatsächlichen Bedingungen wird der Belebtschlamm wegen starker Lastschwankungen, die jede lebendige Zelle nicht erträgt, "krank", verliert seine Oxidationseigenschaften und Abscheidbarkeit, was nicht nur die schroffe Verschlechterung der Reinigungsgüte sondern auch die vollstandige Be triebastörung des Belebtschlarnmbeckens ergeben kann. Um den Betrieb der Belebtschlammbecken weniger empfindlich gegen Schwankungen der technologischen Belastung zu machen, muss man den umbauten Arbeitsraum und lektoenergiesufwand für die Belüftung wesentlich erhöhen. Unter tatsächlichen Reinigungsbedingungen von st'adtischem Abwasser dauert z.B. die Berührung des Abwassers mit dem Belebtscnlamm in den Belebtschlammbecken durchschnittlich 6 bis 8 Stunden und der spezifische Luftverbrauch je nach demVerschmut-ungsgrad des Abwassers beträgt von 5 bis 15 m3 je I m3 gereinigtes Abwasser. Beim Anfall von 50 000 m3 Abwasser pro Tag, was einem mittelgrossen Objekt entcpricht, schwankt das Volumen des Belebtschlambeckens zvischen 20 000 und 25 000 m3 und der tägliche Elektroenergieaufwand für die Belüftung zwischen 7000 und IO 000 kWh, wobei ein bedeutender Teil der angegebenen Volumina und Leistungen unproduktiv verbraucht wird.
Bekannt ist ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung durch Belebtschlamm in einem einstufigen Belebtschlammbecken (JA -Anmeldung 57-28316, Int. Cl. C 02 F )/j2), bei dem man in einer Stufe das ankommende Abwasser mit dem Belebtschlamm vermischt, das erhaltene Schlammitel belüftet und dann von dem Schlammittel den Rücklaufschlamm trennt und ihn zum Vermischen mit dem ankommenden Abwasser zurückleitet, während das gereinigte Abwasser zur weiteren Aufbereitung zum Beispiel Chlorentkeimung gelangt. Die Prozesskontrolle bei den Belastungsschwankungen hinsichtlich enkommender Schmutzstoffe erfolgt durch die Messung der Belebtschlammkonzentration und des Sauerstoffverbrauchs, und das optimale Verhältnis zwischen organischen Schmutzstoffen im ankommenden Abwasser und Belebtschlamm wird durch die änderung der Belebtschlammkonzentration im System infolge der Regelung der Menge von entfernbarem überschüscigem Belebtschlamm konstantgehalten.
Dieses Verfahren sichert eine gute und sichere Reini gung des Abwassers mit Verunreinigungen nur von verhältnismässig einfacher Zusammensetzung, wenn die Schwankungen der technologischen Belastung amplitudenmässig unbedeutend sind und einen sanften Charakter aufweisen.
Solche Betriebsbedingungen sind jedoch in der Praxis selten zu beobachten. In den am weitesten in der Praxis verbreiteten Bällen, wenn das Abwesser eine komplizierte Zusammensetzung organischer Verbindungen besitzt und die mehrere Stunden dauernden Belastungsschwankungen bedeutend sind, hat die Verwendung dieses Verfahrens keinen merklichen effekt.
Die Schwerkrafttrennung des konzentrierten Schlammittels in ucklaufschlamm und gereinigtes Abwasser wird ausserdem vom erhöhten Austrag der Schwebeteilchen begleitet, was den Reinigungseffekt stark herabsetzt. Falls nach der biologischen Reinigung Hochreinigungsanlagen (Sand-oder Kohlefilter, Ozonanlagen, Ionenaustauschfilter und andere) eingesetzt werden, fellen die letztgenannten in der Regel schnell aus, wenn der Schwebestoffgehalt des ankommenden Wassers 15 bis 20 mg/l übersteigt.
Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren zur biologischen Reinigung des Abwassers vDn organischen Verunreinigungen durch Belebtschlamm in zwei Stufen (DE-Anmeldung 2936884 Ä I, Int. Cl. C 02 F 3/12), wobei man in der ersten Stufe die Belüftung des Schlammittels mit anschliessender Trennung desselben und Schlammbelebung und in der zweiten Stufe die Belüftung und Entfernung des gebliebenen Belebtschlamms durchfllhrt, Dieses Verfahren ermöglicht die Reinigung von hochkonzentriertem Abwasser (BSB über 1000 mg/l), welches schwer abbaubare industrielle Verunreiniungen enthält.
Der Einsatzbereich dieses Verfahrens umfasst zwar gewerbliches Abwasser, bleibt aber beschränkt. Unter Bedingungen der Schwankung der technologischen Belastung in der ersten Stufe der biologischen Reinigung, in der mit unveränderlichen Belebtschlammkonzentrationen gearbeitet wird, wird das optimale Verhältnis zwischen Menge anfallender organischer Verunreinigungen und Belebtschlammkonzentration innerhalb eines Tages mehrmals gestört. Besonders stark überlastet sind die Alofangszonen der ersten Reinigungsstufe, wodurch die Reinigungsgüte des Abwassers ihre Stabilität verliert, der Schlamm zum Auftreiben neigt, das Klären desselben verschlechtert wird und zur zweiten Reinigungsstufe neben dem Schwebestoffüberschuss eine bedeutende Menge von in der ersten Stufe nicht oxydierter Schmutzstoffe anzukommen beginnt. Infolgedessen wird der Betrieb der zweiten Stufe gestört, und es kommt zum "hfassendurchbruch" schwer oxydierbarer Verunreinigungen ins gereinigte Abwasser.
Um die Stabilität des technologischen Prozesses zu steigern, muß man die erste Reiniungsstufe träger auszuführen, d.h. den umbauten Arbeitsraum auf das zweibis dreifache erhöhen, was die Baukosten vergrössert und erweiterte Baugelände erfordert. Die Betriebskosten und in erster Linie die belüftungabedingten Aufwendungen nehmen stark zu, weil die Belüftungsintensität, damit der Belebtschlamm beim Sauerstoffmangel zum Erliegen nicht kommt, der maximalen Belastung angepasst werden muss. Bei verminderten Belastungen, zum Beispiel zur echtzeit, wird der Belebtschlamm durch die überschüssige Belüftung zerkleinert und wegen ungengender Speisung in schwer absetzbare Teilchen verhältnismässig leicht gebrochen. Der zerkleinerte Schlamm wird von den einzelnen Luftblasen mitgenommen und zur Oberfläche geleitet,indem er Schwimmschlamm oder Schaut: bildet. Solche Schaumbildung stdrt die Schlammabscheidung, beeinträchtigt die Güte des gereinigten Abwassers und ergibt eine starke Herabsetzung der Belebtschlammkonzentration im System. Dies ist gewöhnlich zur Nachtzeit der Fall, wenn die Sichtkontrolle des technologischen Prozesses Schwierigkeiten bereitet.
Beim beschriebenen bekannten Verfahren erfolgt die Regelung der Belüftungsintensität abhängig von der zugeführten Belastung in der Weise, dass die Zahl der betriebenen Luftgebläse verändert wird, was zur Senkung der Belüftungsgleichmässigkeit und des Aunutzungsgrades des Sauerstoffs führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung und ein Belebtschlainnibecken zur Durchführung desselben zu entwickeln, bei dem durch die operative Regelung der Belebtschlammkonzentration in der ersten Reinigungsstufe unter Anderung der Menge von zugeführtem sauerstoffhaltigem Gas und der hydrodynamischen Strömungsform des Schlammittels das optimale Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen im ankommenden Abwasser und Belebtschlamm konstantgehalten wird.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass im Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung von organischen Schmutzstoffen durch Belebtschlaram in zwei Stufe, bei dem man in der ersten Stufe das ankommende Abwasser mit dem Belebtschlamm vermischt, das erhaltene Schlammittel belüftet und dann aus dem Schlammittel der Endzone der ersten Stufe den Rücklaufschlamm abscheidet, ihn der Belebung unterwirft und den wiedergewonnenen Belebtschlamm zum Vermischen mit dem in die Anfangszone der ersten Stufe ankommenden Abwasser leitet, während man in der zweiten Stufe das nach der Abscheidung des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel entstehende Schlammwasser belüftet und aus diesem den gebliebenen Belebtschlamm entfernt,erfindungsgemäss der zur Belebung zugeführte Rücklaufschlamm in zwei Teile getrennt wird, der eine von denen unmittelbar zur Belebung geleitet wird und der andere vor der 3elebung eingedickt und dann mit dem ersten Teil des Rücklauf- schlamms zwecks gemeinsamer Belebung vermischt wird, indem das Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen im ankommenden Abwasser und Belebtschlamm in der ersten Stufe konstantgehalten wird.
lurch rennun des zur Belebung geleiteten Rücklaufschlammstroms in zwei Teile, von denen der eine vor der Belebung eingedickt wird, tann man die Zeit für die Abscheidung des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel von üblichen I bis 1,5 Stunden auf 15 und 30 min verkürzen, was die Verweilzeit des Rücklaufschlamms unter anaeroben Bedingungen auf ein Minimum reduziert und seine Aktivität besser erhält. Die Steigerung der Rücklaufschlammkonzentration vergrössert ihrerseits den Auslastungsgrad des Arbeitsvolumens der Regeneratoren und des zur Belebung erforderlichen sauerstoffhaltigen Gases. Und schliesslich ergibt die Steigerung der Belebt£chlammtonzentrat^CNn in den hegeneratorei wobei die mittlere Belebtschlammkonzentration im Syste.u zunimmt, die Erhöhung der Belebtschlammkonzentration in der ersten Reinigungsstufe, wodurch ihre Oxidationsfähigkeit und bestandigkeit unter Bedingungen erhöhter technologischer belastungen steigt und das optimale Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen im ankommenden Abwasser und Belebtschlamm konstantgehalten wird.
Dadurch wird die mögrichkeit gegeben, den Prozess der Schiaminabscheidung auf aas drei- bis vierfache zu beschleunigen, das Volumen des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamms auf das 1,5 bis 2-fache zu vermindern, die Belüftungsdauer von Abwasser in der ersten Stufe auf das 1,1- bis 1,3-fache zu verkürzen sowie die zur Scillammbelebung erforderliche Menge von sauerstoffhaltigem Gas (nut) um 3 bis 12Ro herabzusetzen.
Es ist zweckmässig, dass der einzu@ickende Röcklaufschlammteil im wesentlichen von 0,2 bis 0,8 Gesamtmasse des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamms beträgt.
Die Konzentration des zur Belebung zugeführten Rücklaut'schlamms hangt von seiner Eindickbarkeit und Abscheid- barkeit (Sedimentationseigenschaften) ab und kann weitgehend schwanken. Die Sedimentationseigensciiaften des Schlamms, bestimmt durch seine Artzusammensetzung und den physiologischen Zustand der Mikroorganismen, hangt in erster Linie von der Abwasserart sowie von einer ganzen Reihe der laktoren ab, die die physikalisch-chemischem Beding3ngen bei der Durchführung des technologischen Prozesses bestimmen. Durch Änderung des Teils des einzudickenden Rückleufschlamms im wesentlichen in einem Bereich von 0,2 bis 0,8 seiner Gesamtmasse kann eine vorgegebene mittlere Rücklaufschlammkonzentration bei unterschiedli -chen Sediinentationseigenschaften des Belebt schlamms konstantgehalten werden.
Bei ernöhtem AbwasserzuSluss empi'iet es sich, einen Teil von der ersten Stufe zugefurtem Abwasser mit dem der ersten Stufe zugeführten wiedergewonnenen Belebtschlamm zu vermischen und einer Nachbelüftung durch die ufuhr von sauerstoffhaltigem Gas zu unterwerfen, dann das erhaltene Schlammittel mit dem verbliebenen Teil des der Anfangszone der ersten Stufe zugefühtrten Abwassers zu vermischen und nach der Behandlung in der ersten Stufe einen Teil des Schlammittelstroms aus der Endzone der ersten Stufe zur Anfangszone der ersten Stufe zurückzuführen und ihn mit dem zur Belebung kommenden Rücklaufschlamm zu vermischen, dabei das sauerstoffhaltige Gas zur Nachbelüftung in einer Menge zuzuführen, die eine intensive Längsumwälzung des Scllammittels der ersten Stufe durch den Rückumlauf des Schlammittelstroms zwischen End- und Anfangs zonen der ersten Stufe sichert.
Die Verwirklichung der Nachbelüftung beim erhöhten Abwasserzufluss sichert die einführung der erforderlichen Sauerstoffmenge. Um den Sauerstoff während der Nachbelüftung möglichst voll auszunutzen, ist es erwünscht, einen Teil des Stroms von der ersten Stufe zugeführtein Abwasser mit dem der ersten Stufe zugeführten wiedergewonnenen Belebtschlamm zu vermischen, was die Geschwindigkeit des Sauerstoffverbrauchs erhöht und den Schlamm für a Arbeitsbelastungen schon in der Belebungsstufe vorberei- tet.
Die durch die Nachbelüftung auftretende wirksame Längsumwälzung des Schlammittels zwischen Shd- und Anfangszonen der ersten Stufe verändert seine hydrodynamische Strömungsform vom Verdrängungszustand bis zum Zustand der vollkommenen Vermischung, was eine schnelle und gleichmässige Verteilung der ankommenden Verunreinigungen bewirkt. Konzentrationsgefa.'lle von organischen Verunreinigungen, gelöstem Sauerstoff und BeLebtschlamm in der Länge des Schlammittelstroms sind dabei minimal. Die beim erhöhten Abwasserzufluss erforderliche proportionale Zunahme der Belebtschlammkonzentration in der ersten Stufe wird durch das gegenseitige Mitteln der Strömungen von wieder~ gewonnenem Belebtschlamm und Schlammittel erreicht.
Die angegebenen Arbeitsgänge erhöhen die Oxydabions~ fähigkeit der ersten Reinigungsstufe auf das Mehrfache, ohne dass sie die Anfangsgüte des gereinigten Abwassers herabsetzen wobei dies beim Mindestniveau von Energieverbrauch sowie ohne Vergrösserung der Systemarbeitsvolumina erzielt wird, ungeachtet dessen, dass der Abwasserzufluss auf das 1,5- bis 2-fache und die technologische Belastung auf das 3- bis 5-fache steigen kann.
Bs ist günstig, wenn das sauerstoffhaltige Gas zur Nachbeluftung in einer Menge geleitet wird, die ein im wesentlichen zwischen 3 und IO liegendeS Verhältnis des Ru.'cklaufschlammittels zu dem zur Reinigung kommenden Abwasser gewährleistet.
Das sauerstoffhaltige Gas, das dem Schlammittel während der Nachbelüftung zugesetzt wird, dient gleichzeitig zwei Zwecken: erstens zur Erzeugung der hydrodynamischen Strömungsform, die an den Zustand der vollkommenen Vermischung herankommt, wenn das sauerstoffhaltige Gas die rückläufige Bewegung des Sclammittels zwischen End- und Anfangazonen der ersten Stufe begünstigt: zweitens zur Zugabe einer zasätzlichen Menge des gelösten Sauerstoffs in das Schlammittel, was erforderlich ist, um den oxidativen Abwasserreinigungsprozess durchzuführen.
In den Bällen, wenn die auf BSB bezogene Abwasser~ konzentration gering (etwa 150 mg/l) ist, erweist sich als bestimmend der erste Zweck und das Mindestverhältnis des aucklauf schlammitt els zu dem zur Reinigung kommenden Abwasser ist 3 gleich. In den Ställen, wenn die Konzentration organischer Schmutzstoffe in dem zur Reinigung kommenden Abwasser hoch ist, dominiert der zweite Zweck und das Höchstverhältnis des Rücklaufschlammittels zu dem zur Reinigung kommenden Abwasser ist IO gleich.
Das ermöglicht, beim erhöhten Abwasserzufluss sowie im Moment der sogenannten Last spitzen den Energieverbrauch auf dem optimalen Niveau durch die völligste Ausnutzung des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases zu wecken sowohl der Förderung als auch der Oxydation zu halten.
Es ist günstig, wenn zur vorherigen Vermischung mit dem wiedergewonnenen Schlamm im wesentlichen von I/3 bis 2/3 des Stroms des zur Reinigung ankommenden Abwassers zugeleitet werden.
Praktisch mögliche Schwankungen des Abwasserzuflusses liegen in einem Bereich von 1,3 bis 3,bezogen auf den Mittelzufluss. Illit anderen '.'iorten werden in der Zeit des erhöhten Abwasserzuflusses zusätzlich von 1/3 bis 2/3 Abwasser zur Reinigung ankommen. Um die stabile Reinigung in der ersten Stufe zu halten, ist die zusätzliche Abwassermenge einer Nachbelüftung und Vermischung mit dem wiedergewonnenen Belebtschlamm zweckmässigerweise zu unterwerfen.
Der oben angegebene Bereich ist optimal, weil die Unterschreitung desselben grössere Sauerstoffverluste durch Auswurf ins Freie ergeben würde, während die Uberschreitung desselben den Mangel an gelöstem Sauerstoff in der Nachbelüftung erzeugen würde, was sich auf den Abwasserreinigungsprozess ungünstig auswirken wird.
Es ist ratsam, das Wasser, entstehend durch indickung des Teils des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamms, der zweiten Stufe zuzuführen und einer Belüftung zu unterwerfen und den nach der zweiten Stufe abgeschiedenen Belebtschlammstrom zur Vermischung mit dem zur Belebung kommenden Sücklaufschlamm zu leiten.
Das durch die eindickung des Rücklaufschlamms entstehen~ de Schlammwasser enthält eine bedeutende Menge schwer absetzdem barer Schwebeteilchen, welche vor v Absetzen zur Ausflokung nach dem BelüStungsverfahren mittels Durchblasens mit kleinen Portionen von sauerstoffhalgigem Gas zu bringen sind, Dies bewirkt die Vergrösserung der elektrostatischen Oberflächenladung von Schlammflocken, so dass ihre gegenseitige Anziehung anwächst und der Absetzvorgang beschleunigt wird. In einzelnen Fällen gelangen ausserdem in die zweite Reinigungsstufe einige schwer abbaubare Verunreinigungen aus der ersten Stufe, welche durch Schlammittel der zweiten Stufe, die unter Bedingungen geringer technologischer Belastungen betrieben wird, nachoxydiert werden sollen.
Die Gesamtmenge von Schlamm, welche vom Schlammwasser in die zweite Reinigungsstufe gebracht wird, kann die Menge von Uberschussschlamm übersteigen. Darüber hinaus ist es zweckmässig, im Laufe der einzelnen Arbeitsperioden einen Teil des nach der zweiten Stufe entfernbaren Belebtschlammes zur Vermischung mit dem zur Belebung kommenden Rücklaufschlamm zu leiten, um hohe Belebtschlaiiimkonzentrationen im Reinigungssystem konstantzuhalten.
Dank der Verwirklichung der genannten technologischen Arbeitsgänge ergibt sich die Möglichkeit, eine stabile und hohe Reinigung des Abwassers bei ungleichmässigern Zufluss desselben unter minimalem l ergieverbrauch und 1,5- bis 2-facher Verminderung umbauter Raume des Systems zu garantieren.
Das erfinduagsgemässe Verfahren ist zweckmässigerweise in einem Belebtschlammbecken zu realisieren, welches einen mit Druckluftstreudtisen versehenen Mischbehälter der ersten Stufe enthalt und eine Anfangszone mit darin untergebrachten inlasseinrichtungen zur Zufuhr von Abwasser und Belebtschlamm in den Mischbehälter und eine Sndzone hat, in der sich ein Schlammmittelauslass befindet, der mit einem Schlammabscheider kommuniziert, welcher die Abscheidung des Rücklauf schlamms aus dem Schlammittel besorgt und einen Auslass für das gereinigte Abwasser, welcher mit einem Verdrängungsbehälter der zweiten Stufe kommuniziert, der Druckluftstreudüsen und Schlammabscheider aufweist, und einen Auslass für Rücklaufschlamm hat, welcher mit einer Belebungskammer verbunden ist, die Druckluftstreudüsen besitzt und an ihrem Austritt mit der Einlasseinrichtung zur ufuhr des wiedergewonnenen Belebtschlamms in den Behälter der ersten Stufe kommuniziert, welches erfindungsgemäss mit einem Schlammeindickbehälter versehen ist, der zur Steigerung der Rücklaufschlammkonzentration dient und einen Eingang, verbunden mit Schlammabscheiderauslass für den Rücklaufschlamm, und zwei Ausgänge hat, von denen der eine mit dem eintritt der Belebungskammer und der andere mit dem eintritt des Verdrängungsbehälters in der zweiten Stufe kommuniziert.
Durch die Anwendung des Schlammeindickbeha"lters, angepasst der Steigerung der ücklauschlammonzentration in Verbindung mit der kurzen Abscheidungszeit des Schlamms kann man nicht nur die Menge belebter Mikroorganismen, die die Abwasserreinigung besorgen, vergrössern, sondern durch die Eindickung unter aeroben Bedingungen die Oydationseigenschaften des Belebtschlamms auf dem Höchstniveau halten.
Hieraus ergeben sich bedeutend höhere Odationsgeschwindigkeiten von Verunreinigungen, was die Möglichkeit gibt, eine wesentliche Verringerung des Arbeitsraums von Belebtschlammbecken zu erreichen.
Es ist wünschenstert, das Belebtschlammbecken mit einer zusätzlichen Vorkammer auszustatten, die Druckluftstreudüsen hat und sich zwischen Belebungskammeraustritt und Einlasseinrichtung zur Zufuhr des Belebtschlamms in den Behälter der ersten stufe befindet, wobei die Vorkammer mit der jlinlasseinrichtung zur Zufuhr des Abwassers in den Behälter der ersten Stufe auch verbunden ist, wa.h rend die Belebungskammer mit der Endzone des Behälters der ersten Stufe kommuniziert.
Die wirkliche Schwankungskurve der zur reinigung ankommenden Abwassermenge über die Zeit enthält in der Regel zwei Zonen und zwar Brüh- und Nachmittagszonen von Sxtremal- gIaximal)werten. Je genauer die Stufenkurve der zu beherrschenden Änderung der Oxydationsfähigkeit des Belebtschlammbeckens in die Lchwenkungskurve der Abwassermenge eingeschrieben wird, desto geringer ist unproduktiv er Elektroenerieverbrauch und desto höher sind technologische und ökonomIsche Kennwerte des Reinigungasystems. Dies wird durch die geeignete Auswahl der Vorkammerzahl und n'rmittlung der Vorkaumerleistung erzielt. Vom Standpunkt des Bedienungskomforts aus unter gleichzeitigem Erreichen optimaler technisch-ökonomischer Kennwete ist das Belebtschlammbecken mit einer Hauptvorkammer und einer zusätzlichen Vorkammer zweckmässigerweise auszustatten.
Es ist günstig, den Schlammabscheider der zweiten Stufe durch seinen Auslass für den Belebtschlamm mit dem Belebung skamm er eintritt zu verbinden.
Die Möglichkeit, den Belebtschlamm der Belebungskammer aus dem Schlammabscheider der zweiten Stufe zuzuführen, was als periodischer Rückumlauf des Belebtschlamms aus der zweiten Reinigungsstufe in die erste Stufe betrachtet werden kann, erlaubt notwendige Belebtschlammkonzentrationen in der ersten Reinigungsstufe zur Zeit von Lastonspitzen konstant zuhalten. Damit wird auch die notwendige Bilanz des im Reinigungssystem umlaufenden Belebtschlamms und des überschüssigen Belebtschlamms eingestellt, welcher aus dem System zu beseitigen ist.
Es empfiehlt sich, dass das Belebtschlammbecken ein von oben offenes Längsgehäuse enthält, das durch eine Quertrennwand in zwei Abschnitte geteilt ist, in dem ersten von denen Längstrennwände untergebracht sind, die in der Längsachse des Gehäuses einen Behälter der ersten Stufe, in dessen Innern Streudüsen für sauerstoffhaltiges Gas angeordnet sind, und mit Gehäusewänden die Hauptbelebungskammer und eine zusätzliche Belebungskammer bilden, welche von beiden Seiten des Behälters der ersten Stufe angel bracht und mit Ruertrennwänden versehen sind, welche die Belebungskammern in Sektionen unterteilen, von denen jede Streudüsenfür sauerstoffhaltiges Gas hat, wobei nahe der Anfangszone des Behälters an der Aussenseite der Längstrennwände Längs- und Quertrennwände aufgestellt sind, welche die Hauptvorkammer und die zusätzliche Vorkammer bilden, die durch Durchlässe mit der Hauptbelebungskammer una der zusatzlichen Belebungskammer und durch Uberläufe mit dem Behälter verbunden und mit Streu düsen für sauerstoffhaltiges Gas versehen sind; im zweiten Abschnitt längs seiner Achse befindet sich dabei ein waagerechter Schwerkraft-Schlammabscheider, der durch Uberlauf mit den Behälter der ersten Stufe verbunden ist und einen Behälter der zweiten stufe mit den Wänden des zwei ten Abschnitts bildet, wobei nahe der Quertrennwand des Gehäuses senkrechte Schwerkraft-clammeinaickbehälter angeordnet sind, die mit der Hauptbelebungskammer und mit der zusatzlichen Belebungskammer kommunizieren, während der .3chlammabscheider mit Druckluftpumpen zur Förderung des uacklaufschlamms in Cchlammeindickbehälter ausgestattet ist, die mit Druckluftpumpen zur iiörderung des Rücklaufschlamms von erhöhter Konzentration in die Hauptbelebungskammer und die zusätzliche Belebungskammer versehen sind.
Die Anordnung aller Hauptanlagen in einem einheitlichen Gehäuse verfolgt gleichzeitig mehrere Ziele. Dank dieser Lösung kann man den Baustoffverbrauch und Bauplatzbedarf vermindern, indem man angrenzende Trennwände weit gehend benutzt und die Länge der Verteilungseinrichtungen und die Abmessungen von Einlasseinrichtungen verkleinern.
Bei einer reihe von Anlagen ist die derartige Gruppierung von grundsätzlicher Bedeutung. So kann man zum Beispiel durch die Verbindung von Belebungskammern und Vorkammern mit dem Mischbehälter der ersten Reinigungsstufe, welche beim erhöhten Abwasserzufluss als kommunizierende Gefässe betrieben werden, den Energieaufwand für die förderung des Rückumlaufmittels auf in Minimum reduzieren. Schwer kraft -Schlammab scheider und -Schlammeindickbehält er ge stat -ten mit Mindestkosten sowie ohne Störung der Struktur des Blockensonlamms eine hohe ü'cklaufschlammkonzentration konstantzuhalten.
Die Nutzung der Druckluftpumpen zur Förderung des Belebtschlamms aus dem Schlammabscheider in die Schlamm eindickbehälter sowie aus dem Schlammeindickbehälter in die Belebungskammer ist unter tatsächlichen Bedingungen am einfachsten zu realisieren, und sie ermöglicht auch die Sättißrung des Belebtschlamme während der Eindickung desselben mit gelöstem Sauerstoff, was die nUtzlichen Eigenschaften des Belebtschlamms zu erhalten hilft.
Zur Erklärung der Erfindung sind nachfolgend Beispiele zur konkreten Ausführung derselben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt: Fig. I - schematisch die Reihenfolge der technologischen Arbeitsgänge im Verfahren zur biologischen Reinigung bei mittlerem Abwasserzufluss Fig. 2 - die Abhängigkeit der Konzentration(a2) des einzudickenden Rücklaufschlammteils von der Zeit (t) seines Verweilens im Schlammeindickbehälter; Fig. 3 das Schera bei erhöhtem Abwasserzufluss gemäss der Erfindung; Fig. 4 das schema beim maximalen Abwasserzufluss gemäss der Erfindung; Fig. 5 - die Abhärlgigkeit der hydrodynamischen StrO-mungsform des Schlammittels (D/ul) vom Rückumlaufverhaltnis (R); vig. 6 - die Gesamtaiisicht des Belebtschlammbeckens gemäss der Erfindung; Fi. 7 - len Schnitu VII-s.JII in Fig. C; Fig. 8 - len Schnitt VIII-VIII in Br. 6; Fig. 9 - den Schnitt IS-IY in Fig. 6; Fig.lO - ein Diagramm der Mengenänderung des zugeführten Sauerstoffs unter Stundeneinteilung innerhalb eines Tages durch den Betrieb der Hauptvorkammer und der zusätzlichen Vorkammer.
Das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung durch Belebtschlamm besteht in folgendem. Das Ausgangsabwasser I (Fig.I) wird der ersten Reinigungsstufe 2 zugeführt, wo man es mit dem wie- dergewonnenen Belebtschlamm 3,4 von etwa 8 /l Schlai£jLkon zentration, welcher aus den Regeneratoren 5,6 kommt, vermischt und das erhaltene Schlammittel von 1,5 bis 2,5 g/l Schlammkonzentration mit sauerstoffhaltigen. Gas 7 beispielsweise mit läuft belüftet. Im Laufe der feinblasigen Belüftun unter sarbotage kommt es zur Auflösung des Sauerstoffs aus Gasblasen in der Blüssigseit, wodurch aerobe Bedingungen für die mikroorganismen des Belebtschlamms geschaffen werden, die die Abwasserreinigung besorgen. In der ersten Reinigungsstufe 2 werden ankommende organische VerunreiniOungen durch Belebtschlammflocken adsorbiert und teilweise oxydiert, wonach man aus dem Schlammittel 8 der indzone der ersten Stufe 2 den Rücklaufschlamm von 4 bis 7 g/l Konzentration beispielsweise nach dem Schwerkraftverfahren im Schlammabscheider 9 der ersten Stufe 2 ausscheidet.
Um dem Belebtschlamm aus der Endzone der ersten Stufe 2 seine Anfangsaktivitat wiederzugewinnen, welche mit der Ausorption ankommender organischer Verunreinigungen abnimmt, unterwirft man den Belebtschlamm einer Belebung und zwar der aeroben Lagerung im Laufe von einigen Stunden, bei der der Belebtschlamm, indem er sich in Regeneratoren 5, 6 befinuet, adsorbierte Verunreinigungen verarbeitet und der Belüftung mit sauerstoffhaltigem Gas lO, 11 unterworfen wird. Der wienergewonnene Belebtschlamm wird zur Vermischung mit dem in die Anfangs zone der ersten Stufe 2 ankommenden Abwasser I zugeführt, und der technologische rrozess wird wiederholt.
bei der Abscheidung des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel 8 der Endzone der ersten Stufe unter kurzzeitigem (von 15 bis 30 min) Kontakt entsteht das Schlammwasser 12, bestehend aus mindestens zu 90 % gereinigtem Abwasser und auszutragendem hauptsächlich schwer absetzbare. Belebtschlaitiia von 0,2 bis ,5 g/l Konzentration.
Zwecks vollkommener Ausscheidung schwer absetzbarer Schwebestoffe aus dem Schlammwasser sowie biologischer Nachoxydation schwer oxyaierbarer organischer Verunreinigungen wird das Schlammwasser der zweiten Reinigungsstufe '13 zugeführt, wo es der Belüftung 14 unterworfen wird Während der Belüftung in der zweiten Stufe 13 erfolgt die Vergrösserung beziehungsweise Beschwerung von Floken des Belebtschlamms durch dessen biologische Koagulation,wonach aus dem Schlammittel 15 der zweiten Stufe 13 im Schlammabscheider 16 der zweiten Stufe während I bis I,5 Stunden der Belebtschlamm von vollkommen gereinigtem (BSB = IO bis 15 mg/l) Abwasser 17 abgeschieden wird, welches aus dem Belebtschlammbecken hinaus beispielsweise zur Desinfektion vor Abführung in einen Vorfluter geleitet wird. Der abgesetzte und im Schlammabscheider 16 der zweiten Stufe auf eine Konzentration von 9 bis 12 g/l eingedickte Überschussschlamm 18, entstanden durch die Zunahme des Rücklaufschlamms der ersten Stufe, wird zur weiteren Behandlung oder Verwertung geleitet.
Gemäss der erfindung trennt man den zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamm in zwei Teile ein, von denen der eine 19,20 unmittelbar in die Regeneratoren gelangt, während der andere 21,22 vor Ber Regeneration in Schlammeindickbehältern 23,24 vorher eingedickt wird (d.h. die Konzentration wird erhöht), wonach der eingedickte Schlamm 25,26 mit dem ersten Teil 19,20 des Rücklaufschlamms zur gemeinsamen Belebung vermischt wird.
Die Trennung des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlammstroms in zwei Teile, von denen der eine 21,22 vor Belebung eingedickt und somit die mittlere Konzentration des SücklauSschlamms erhöht wird, ergibt die Möglichkeit, eine Reihe technischer Aufgaben zu lösen: die Abscheidungszeit des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel 8 auf 15 bis 30 min statt üblicher I bis 1,5 Stunden zu verkürzen, was seine Aktivität besser erhalt, weil sein Verweilen unter anaeroben Bedingungen auf das Minimum reduziert wird, die Wirksamkeit des Arbeitsraums der Regeneratoren IO,II um 50 bis IOü % zu steigern und den Auslastungsgrad des in die Regeneratoren IOII während der Belüftung gelangenden Sauerstoffs mindestens um 3 bis 4 % zu erhöhen, wodurch ihrerseits die Ausnutzung des sauerstoffhaltigen Gases um 15 bis 20 % vergrössert wird; die Belebtschlammkonzentration in der ersten Reinigungsstufe auf 2,5 5 bis 3 g/l zu vergrössern, wodurch die Stabilität des Reinigungsprozesses durch die Konstanthaltung des Verhältnisses zwischen organischen Verunreinigungen des Abwasserzuflusses und Belebtschlamm auf dem optimalen Niveau unter erhöhten technologischen Belastungen zunimmt.
Das Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen des Abwasserzuflusses und Belebtschlamm wird durch den biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) ausgedrückt, bezogen auf I g Belebtschlamm in der Zeiteinheit (Tag). Das ortimale Verhältnis hängt von Abwasserart, Betriebsweise, erforderlichem Reinigungsgrad ab und wird von Fall zu Fall erfahrungsgemäss ermittelt. D.1en kann annehmen, dass bei städtischem und diesem nach der Zusammensetzung nahekommendem gewerblichem Abwasser das optimale Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen des Abwasserzuflusses und Belebtschlamm in der ersten Stufe der biologischen Reinigung im wesentlichen in einem Bereich von 0,8 bis 1 BSB/g Belebtschlamm je Tag liegt. Dieses Verhältnis, bei welchem praktisch die vollkommene biologische Reinigung erreicht wird, ist als optimales zu betrachten, weil bei kleineren Werten die Reinigungsgüte zwar erhalten bleibt, aber die Oyydationsfähigkeit des Belebtschlamms unvollständig ausgenutzt wird, während bei grösseren Werten der Belebtschlamm zum Auftreiben neigt, wodurch die Abwassereinigung verschlechtert wird und bedeutende Betriebsschwierigkeiten bereitet werden.
Damit die Konzentration des zur Belebung kommenden RücklauBscillamms von seinen Sedimentationseigenschaften nicht abhängt, ist es zweckmässig, dass der vorher einzudickende Rücklaufschlammteil im wesentlichen von 0,2 bis 0,8 der Gesamtmasse des zu belebendanRücklaufschlamms beträgt.
Dies ermöglicht die Konzentration a des Belebtschlamms bei 3 g/l in Belebtschlammbecken der ersten Reihe nigungsstufe konstant zuhalten, wodurch die Stabilität des Prozesses unter erhöhten Belastungen erzielt wird. Die Konzentration a des Belebtschlamms in der ersten Reinigungsstule und die Konzentration aO des zu belebenden Schlamms sind durch die Beziehung a ~.t = verbunden, 1 + α worin a einen zwischen 0,5 und 0,6 liegendes Rücklaufan schlammteil, bezogen auf den Auslegungs - Abwasserzufluss, bedeutet. Dann erhält man 1 + 0< 1 + 0,6 a0=a (α) = 3 . 0,6 = 8 g/1 Der Wert aoist seinerseits mit der Konzentration a1 des nicht eingedickten und mit der Konzentration a2 des eingedickten Rücklaufschlamms durch die Beziehung a1q1+ a2q2 a0 = -------------q1 + q2 verbunden, worin q1 und q2 Mengen des nicht eingedickten beziehungsweise des eingedickten Rücklaufschlamms, ausgedrückt in Bruchteilen der einheit, bedeuten.
e Werte a1 und a2 hängen von der Beschaffenheit des Abwassers sowie von vielen anderen Faktoren ab, welche die Eindickbarkeit und Abscheidbarkeit des Schlamms bestimmen.
Dementsprechend gilt bei gut absetzbaren Schlämmen a1 = 7 g/l, q1 = 0,8 und a2 = 12 g/1, q2 = 0,2. und bei schwer absetzbaren Schlämmen a1 = 4 g/l, q1 = 0w2 und a2 = 9 g/l, q2 = 0,8. Von der Richtigkeit der gewählten Verhältnisse kann man sich leicht auf folgende Weise uerzeugen: bei leicht absetzbaren Schlämmen 7 # 0,8 + 12 # 0,2 a0= -------------------- = 8 g/1 0,8 + 0,2 bei schwer absetzbaren Schlämmen 4. 0,2 + 9 . 0 8 @@ @ @@@@@ a0 = --------------- = 8 g/1 0,2 + 0,8 Die Belebung des Belebtschlamms von einer 8 g/1 übersteigenden Konzentration ist unzweckmässig, weil sich dabei die Umwälzung des Schlammittels verschlechtert, der Stoffaustauschwiderstand von Sauerstoff und Flüssigkeit anwächst, die Schaumbildung zunimmt und die Schlammförderung Schwierigkeiten bereitet.
In Fig. 1,3,4, welche die Reihenfolge der technologischen Arbeitsgänge beim Verfahren zur biologischen Reinigung zeigen, sind Strömungen von Ausgangsabwasser und gereinigtem Abwasser punktiert, Ströme von wiedergewonnenem, umlaufendem und überschüssigem Belebtschlamm von 4 g/l Konzentration und darüber hinaus ausgezogen, Ströme des Schlammittels aus den Endzonen der ersten und zweiten Reinigungsstufen und des Schlammwassers nach der Schlammabscheidung und -eindickung strichpunktiert bezeichnet.
Fig.2 zeigt die berechnete Abhängigkeit der Konzentration a2 des einzudickenden RUcklautschlammteils q2 in g/l von der in Stunden ausgedrückten Zeit (t) des Verweilens im Schlammeindickbehälter für leicht absetzbare (Kurve A) und schwer absetzbare (Kurve B) Belebtschlämme.
Der Zeitabschnitt von 0 bis 2 Stunden stellt im wesentlichen den Bereich der aeroben Eindickung des Rücklaufschlamms dar, wenn die aktiven Mikroorganismen ihre funktionellen Eigenschaften noch aufweisen. Im Falle der 2 Stunden übersteigenden Eindickungszeit steigt die Konzentration des Rücklaufschlamms zwar auf 20 bis 30 g/l, aber das erfolgt schon unter anaeroben Verhältnissen,unter denen die Aktivität in bedeutendem Maße verlorengegangen ist und nur langwierig wiederhergestellt werden kann.
Wie die angeführten Kurven A und B zeigen, können die errechneten Konzentrationen a2 des Rücklaufscalamms, der unterschiedliche Sedimentationseigenschaften (9 bzw.12 g/l) besitzt, unter aeroben Eindickungsverhältnissen erreicht werden.
Bei erhöhterrAbwasserzufluss, wenn die Konzentration organischer Verunreinigungen im Abwasser steigt oder die genannten Faktoren gleichzeitig wirken, wird( um das 1,5-fache und darüber hinaus>das optimale Verhältnis zwischen organischen Verunreinigungen des ankommenden Abwassers und Belebtschlamms in der ersten Stufe der biologischen Reinigungvüberschritten, Um das genannte Verhältnis auf einem dem optimaleniahekommenden Niveau beim erhöhten Abwasser- zufluss zu halten, ist die Konzentration des Belebtschlamms im Schlammittel ebenfalls auf das 1,5fache und darüber hinaus operativ zu vergrössern. Der tecnnologische Reininungsprozess soll ausserdem mit der zusatzlichen Sauerstoffmenge gesichert werden und die hydrodyoemische Strömungsform des Schlammittels den VerhäLtnisse der vollkommenden Vermischung näher gebracht werden, damit die Konstanthaltung der Reinigungsdaten von der Anfangs- bis auf die Endzone der ersten einigungsstufe erreicht wird.
Dies lässt sich dadurch (zig.3) erzielen, dass man beim erhöhten Abwasserzufluss den Teilstrom 27 des zur ersten Stufe kommenden Abwassers mit dem der ersten Stufe zugeführten wiedergewonnenen Belebtschlamm 3 vermischt und durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas > zusätzlichen Belüftung 28 unterwirft, dann das erhaltene Schlammittel mit dem verbliebenen Teil des zur Anfangszone der ersten Stufe 2 zueführten Abwassers vermischt, wobei der Teilstrom 29 des Schlamiiiittels aus der Endzone der ersten Stufe 2 nach der Behandlung in der ersten Stufe zur Anfangszone der ersten Stufe kommt, indem er mit dem zur Belebung zugeleiteten Rücklaufschlamm l9,2N vermischt wird.
Die beim erhöhten Abwasserzufluss erforderliche Zunahme der Konzentration de Belebtschlamms in der ersten Reinigwngsstufe proportional der anwachsenden Belastung ergibt sich aus der schnellen gegenseitigen Mittelung der Ströme des wiedergewonnenen Belebtschlamms aus dem Regenerator 5 und des Schlammittels Mit Rücksicht darauf, dass die Konzentration des wiedergewonnenea Belebtschlamms 3 im wesentlichen 8 g/l beträgt und die Konzentration des Belebtschlamms des Schlammittels 8 durchschnittlich bei 2 g/l liegt, wird die Arbeitslconzentration des Belebtschlamms beim erhöhten Abwasserzufluss in Anbetracht möglicher Volumina des Regenerators 5 und des mischt behälters der ersten Reinigungsstufe 2 durchschnittlich 4 g/l betragen. Dies bedeutet, dass die Verwendung der erwahnten technologischen Arbeitsgange die wonXtanthaltung des Verhältnisses zwi chen zugeführten organischen Verunreinigungen und Belebtschlamm auf dem otimalen Niveau unter Bedingungen der schnellen Xnderung der eintretenden Belastung mindestens auf das 2fache sichert.
Um den Sauerstoffs während der zusätzlichen Belüftung 28 möglichst vollkommen auszunutzen, ist es ratsam, den der ersten Stufe zugeführten Teilstrom 27 des Abwassers mit dem der ersten Stufe aus dem Regenerator zugeführten wiedergevonnenon Belebtschlamm 3 zu vermischen, was den Ausnutzungsgrad von Sauerstoff auf IO bis 12 % durch höhere Geschwindigkeiten seines Verbrauchs vergrössert und den Schlamm den Arbeitsbelastungen schon in der abschliessenden Belebungsstufe anpasst.
Das sauerstoffhaltige Gas zur zusätzlichen Belüftung 28 ist in einer menge zuzufürlren, die nicht nur ausreicht, um eine höhere Geschwindigkeit der Oxydation von Verunreineigungen zu halten, sondern auch die heftige Längsumwalzung des Schlammittels der ersten Stufe durch Rückumlauf 29,30 des Schlammittelstroms zwischen ind- bzw. Anfangs zonen der ersten Stufe sichert.
Die beim erhöhten Abwasserzufluss in die erste Reinigungsstufe kommende größere Menge von Verunreinigungen ergibt eine Tendenz zur örtlichen Uberlastung des Belebtschlamms sowie zur Verringerung der Konzentration von im Schlammittel gelöstem Sauerstoff unter 2 mg/l in der Anfangszone der ersten Stufe. Diese Tatsache ist unerwünscht, weil die Stabilität des Prozesses der biologischen Hochreinigung von Abwasser durch den Belebtschlamm gestört wird. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, die Leistung des umlaufenden Stroms 29,30 des Schlammittels zwischen üid und Anfangszonen der ersten Stufe 2 auf einem bestimmten Niveau zu halten, das der zugenommenen Menge kommender organischer Verunreinigungen entspricht. Das wird durch die zusatzliche Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas 28 in solcher Menge erreicht, bei der die hydrodynamische StrömznOsform des Schlammittels den Verhältnissen der vollkommenen Vermischung näher gebracht wird, während die Konzentration von Belebtschlamm, organischen Verun- reinigungen und gelöstem Sauerstoff längs der ersten Stufe 2 praktisch gleichbleibend ist.
Im Laufe einzelner Zeiträume, wenn der erhöhte Abwasserzufluss die Höchstwerte erreicht, erweist sich die Steigerung der Belebtschlammkonzentration in der ersten Reinigungsstufe auf 4 g/l als unzureichend, um das optimale Verhältnis zischen organischen Verunreinigungen und Belebtschlamm konstantzuhalten. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn die Belastung hinsichtlich organ scher Verunreineigungen nicht verzweifacht sondern verdreifacht wird. Um die Reinigungsgüte des Abwassers beim maximalen Zulluss hoch erhalten zu können, unterwirft man der zusätzlichen Belüftung 31 durch sauerstoffhaltiges as neben dem Rückumlaufstrom 29,30 auch den Rückumlaufstrom 32,33 des Schlammmittels 8 aus der Endzone der ersten stufe 2 in den Regenerator 6 bzw. aus dem Resenerator 6 in die Anfangszone der ersten Stufe, der ein Deil 34 des ankommenden Abwassers (Fig.4) zugeführt wird. Der gebliebene Teil 35 des Abwassers fliesst in die erste Reinigungsstufe. Dank der schnellen gegenseitigen Mittelung der Ströme des wiedergewonnenen Belebtschlamms von 8 g/l Konzentration aus den Regeneratoren und des @chlammmittels wird die Arbeitskonzentration des Belebtsenlamms in der ersten Reinigungsstufe durchscltnittlich 6 g/l betragen. Das beweist, dass die Verwendung der erwähnten technologischen Arbeitsgänge die Konstantnaltung des Verhältnisses zwischen zugeführten organischen Verunreinigungen uild Belebtschlamm auf dem optimalen Niveau unter Bedingungen der schnellen Änderung der eintretenden Belastung mindestens um das sache sowie die zusätzliche Zugabe der Menge von gelöstem Sauerstoff sichert, welche zur erfolgreichen Tätigkeit aerober Mikroorganismen gefordert wird.
Der geschaffene Rückumlauf von Strömen 29,50,32, 33 des Schlammmittels veränderlicher Intensität 43 der Endzo ne der ersten Reinigungsstufe 2 in die Anfangszone stellt tecnisch das einfachste und zugleich wirksamste Mittel zur flexiblen Steuerung der Abwasserreinigung im Belebtschlammbecken dar. In der Anfangszone der ersten Reinigungsstufe, die am höchsten belastet wird, kommt es dabei nicht nur zur hydraulischen Verdünnung des ankommnden Abwassers mit gereinigtem Abwasser sondern auch zur biologischen Verdünnung des ankommenden Abwassers mit heftigen Rückumlaufströmen 29,30,32,33 des friscnen Belebtschlamms. Um günstige Bedingungen für den Prozessablauf der biologischen Oxydation organischer Verunreinigungen im weiten Bereich der Änderung der eintretenden Belastung zu schaffen, fuhrt man das sauersoffhalti£'e as zur zusätzlichen Belu.ftung 28,31 in solcher Menge zu, welche ein im wesentlichen zwischen 3 und 10 liegendes Verhältnis von Rückumlauf strom des Schlammittels zu dem zur deinigung; kommenden Abwasserstrom I garantiert.
Die untere Grenze des Verhältnisses vom Rückumlaufstrom des Schlammit-tels zu dem zur Reinigung kommenden Abwasser strom oder das dimensionslose ückumlaufverhaltnis R kann mit Hilfe der Kurve in Fig.5 veranschaulicht werden. Auf der Ordinate sind dimensionslose werte der Diffusionszahl D/ul aufgetragen, welche die hydrodynamische Strömungsform des Schlammittels charakterisiert, wobei D den Diffusionskoeffizienten in m²/s, u die Stromgeschwindigkeit in m/s, 1 das Längenmass des Belebtschlammbeckens in m bedeuten. Wie die auf experimentellem liege erhaltene Kurve zeigt, ergibt sich eine Annäherung an die Verhältnisse der vollkommenen Vermischung, wenn D/ul a 0,5 ist, im Schlammittelstrom schon bei Werten R von etwa 3.
Bei der Reinigung von städtischem und diesem nach der Zusammensetzung nahekommendem gewerblichem Abwasser reicht gewöhnlich die zwischen 3 und 5 liegende Grösse des Parameters R aus, den technologischen Prozess mit der zusätzlichen Lilenge von Sauerstofi, der von dem rückumlaufenden Schlammittel eingebracht wird, auch zu versorgen.
Die Höchstgrösse des Parameters R = 10 gilt bei der Reinigung von hochkonzentriertem Abwasser (BSB > I000 mg/l), wenn die entscheidende Bedeutung die Aufgabe gewinnt, eine zusätzliche Menge von gelöstem Sauerstoff der Anfangszone der ersten Reinigungsstufe zuzuführen, welche die Begrenzung der Atemfunktionen aerober Mikroorganismen des Belebt- schlamms entfallen läßt.
Da praktisch mögliche Schwankungen des erhöhten Abwasserzuflusser in einem Bereich von 1,3 bis 3, bezogen auf den Mittelzufluss, liegen, führt man zur vorherigen Vermischung mit dem aus den Regeneratoren 5,6 gelangenden wiedergewonnenen Schlamm 3,4 überschüssige Teilströme 27s 34 des Gesamtstroms 1 des Abwassers zu, welche im wesentlichen von I/3 bis 2/3 des Gesamtstroms von zur Reinigung ankommendem Abwasser (Fig.3,4) bilden.
Der derartige technologische Arbeitsgang lUst zugleich mehrere Aufgaben und zwar erleichtert die Arbeit des Belebtschlamms in der Anfangszone der ersten Stufe, ermöglicht eine vollkommenere (auf 10 bis 12 %) Ausnutzung des Sauerstoffs während der zusätzlichen Belüftung 28,51 durch den beschleunigten Verbrauch desselben durch das Gemisch vom wiedergewonnenen Schlamm und ankommenden Abwasser, passt denBelebtschlamm den Arbeitsbelastungen an.
Schlammwasser 56,37, entstehend in Schlemmeindickbehältern 23,24 während der eindickung von Rücklaufschlamm beispielsweise nach d m Schwerkraftverfahren, enthält eine bedeutende (bis 2 g/l) Menge schwer absetzbarer Schwebestoffe. Es ist der zweiten Reinigungsstufe 13 zweckmässi@gerweise zuzuführen und der Belüftung 14 zu unterwerfen und den Strom 38,39 des nach der zweiten Reinigungsstufe 13 atisscheidbaren Belebtschlamms zur Vermischung mit dem zur Belebung kommenden Rücklaufschlamm 19,20,25,26 zuzuführen.
Die Belebtschlammkonzentration im Schlammittel der zweiten Reinigungstufe 13 beträgt von I bis 1,5 g/l, was während der Belüftung 14 desselben nicht nur die Verbesserung der edimentationseigensciaften des Belebtschlamms vor seiner Zufuhr in den Schlammabscheider 16 der zweiten Stufe, sondern ouch die reinigung des Abwassers von eini gen schwer cbsetzbaren Verunreinigungen, welche aus der ersten Reinigungsstufe 2 Kommen, ermöglicht.
Die durch das Schlammwasser 362v7 zur zweiten Reinigungsstufe 13 ausgetragene Schlammgesamtmenge übersteigt gewöhnlich die eigene von zu entfernendem BelebtscEllamrn 18. In den Zeiten, in denen der erhöhte und der maximale Abwasserzufluss zu vermerken ist, hört man deshalb mit der Beseitigung von überschüssigem Belebtschlamm 18 provisorisch auf und leitet den Belebtschlamm von 8 bis 12 g/l Konzentration aus dem Schlamrnabscheider 16 der zweiten Stufe in einer Menge von 0,1 bis 0,2 des Abwassergesarntverbrauchs in den einen 5 oder die beiden Regeneratoren 5,6 gemäss Fig. 3.4. Dadurch kairn man die Belebtschlammbilanz im Reinigungssystern gewährleisten sowie in der Zeit von Lastspitzen die Konstanthaltung höherer 3elebtschlammkonzentrationen in der ersten ReinigungsstuSe begünstigen.
Das Belebtschlammbecken zur Durchführung des Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung durch Belebtschlamm nach Fig 6 enthält einen länglichen isiischbehälter 40 der ersten Stufe, der mit Streudüsen 41 für sauerstoffhaltiges Gas versehen ist und eine Anfangs- und Endzone hat, welche sich nach der Lage der Einlasseinrichtungen zur Zufuhr von Abwasser und Belebt schlamm in den Behälter beziehungsweise des Auslasses für Schlammittel richten.
Die biologische Abwasserreinigung erfolgt bei3pielsweise in Stahlbetonbehältern, in denen unter kontinuierlicher Belüftung durch sauerstoffhaltiges über Streudüsen strömendes Gas aerobe riVIikroorganismen, deren Konzentrat als Belebtschlamm bezeichnet wird, organische Verunreini--Sungen verarbeiten, inden sie in Laufe ihrer xebenstätigkeit diese Verunreinigungen adsorbieren und teilweise oxydieren. Die Schlammittel genannte iischung von Abwasser und wiedergewonnenem Belebtschlamm weist in den Belebtschlammbecken beim minimalen Zufluss von Schmutzstoffen eine Konzentration auf, die von 1,5 bis 2,5 g/l beträgt.
Um die Oxydationsfähigkeit des Rücklaufschlamms von 4 bis 7 g/l Konzentration, welcher durch Trennung des Schlammwassers von dem Schlammittel erhalten wird,wiederherzustellen, leitet man ihn zuerst in den Regenerator ein. Im Reenerator wird unter kontinuierlicher Belüftung die Oxydation von durch 3elebtschlammflocken sorbierten Verunreinigungen vorgenommen, wodurch die ederher stellung der Anfangseigenschaften des Belebtschlamms und seine Umwandlung in den wiedergewonnenen Belebtschlamm erreicht wird, der ins Belebtschlammbecken wieder gelangt. Der wiedergewonnene Belebtschlamm tritt in Wechselwirkung mit der neuen Portion des ankommenden Abwassers und der technologische Prozess der biologischen Oxydation organischer Verunreinigungen wird wiederholt.
Einlasseinrichtungen zur Zufuhr des Abwassers in den Behalter 40 enthalten eine Verteilerrinne 42 mit einer Drehklappe 43 für Abwasser, eine Mittelo"ffnung 44 und darffber liegende Stirno"ffnungen 45 und 46. Das Schlamm mittel wird zwecks Trennung in Ru"cklaufschlamm und Schlamm wasser ueber eine Beruhigungstrennwannd 47 und einen Wasserüberfall 48 ausgetragen und der Auslass kommuniziert mit einem Schlammabscheider 49. Der Schlammabscheider dient zum Ausscheiden des Rücklaufschlamms und ist auf 15 bis 20 min Verweilen ausgelegt. . Der Schlammabscheider 49 hat einen Auslass für gereinigtes Wasser von ca. 0,5 g/l betragender Konzentration der Schwebe stoffe analog zum Schlammittelauslass mit Hilfe von einem EyasserEber fall 50 und einer Beruhigungstrennwand 51, welcher mit einem Verdrängungsbehälter 52,53 der zweiten Stufe kommuniziert, der mit Streudu.'sen für sauerstoffhaltiges Gas 54,55, Längstrennwänden 56,57, die den Verdran.gungsbe hälter 52,53 der zweiten Stufe in Durchläufe 58 und 59 teilen, sowie mit dem in Fig.6 nicht gezeigten Schlammabscheider ausgestattet ist.
Die zweistufige Reinigung ermöglicht, die vollkommene biologische Reinigung von hochkonzentriertem Abwasser, enthaltend schwer oxydierbare Verunreinigungen, durch die zasätzliche Oxydation derselben mit Hilfe der für die gegebene Reinigungsstufe charakteristischen Mikroorganismen von bestimmter Art zu vorwirklichen.
Ein Auslass 60 für Rücklaufschlamm aus dem Schlamm abscheider 49 ist mit einer Belebungskammer 61 verbunden, die Streudüsen 62 für sauerstoffhaltiges Gas enthalt, wobei ein Austritt 63 der Belebungskammer mit einer Einlasseinrichtung zur Zufuhr des wiedergewonnenen Belebtschlamms in den Behälter 40 der ersten Stufe kommuniziert. Die Einlasseinrichtung für den wiedergewonnenen Belebtschlamm enthält einen Durchlaß64 und einen Uberlauf 65 (Fig. 7).
eben dem angegebenen hat das Belebtschlammbecken einen Schlammeindickbehälter 66, der zur Erhöhung der Konzentration eines Teils von im Schlalsmabscheider 49 ausgeschiedenem Rücklaufbelebtschlamm dient. Durch Trennung des zur Belebung kommenden Schlammstroms in zwei Teile, von denen der eine vor eleoung zusätzlich eingedickt wird, kann die Abscheidungszeit des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel auf 15 bis 20 min statt üblicher I bis 1,5 Stunden verringern, was die Verweilzeit des Rücklaufschlamms unter anaeroben Bedinizungen auf das Minimum reduziert und die Konstanthaltung seiner Aktivität bewirkt. In diesem Falle lässt sich die mittlere Konzentration des zur Belebung kommenden Belebtschlamms auf 4,5 bis 5 g/l vergrössern, woraus sich seinerseits ein grösserer Auslastungsgrad von Regeneratoren und sauerstoffhaltigem Gas sowie der Anstieg der mittleren Belebtschlammkonzentration im System der ersten iteinigunastufe auf 2,5 bis 3 g/l ergibt, was die xonstantilaltung des Verhältnisses zwischen organischen Verunreinigun:en des Abwasserzuflusses und Belebtschlamm auf dem optimalen iJiveau sowie die Systemstabilität unter Bedingungen der Schwankungen technolonischer Belastungen sichert.
Der Schlammeindickbehalter 66 at einen Eingang 67, verbunden mit einem Auslass 68 für .tücklaufschlamm aus dem Schlammabscheider 49, und Auslässe 69 und 70 für Rücklaufschlamm beziehungsweise Schlammwasser, von denen der erste mit dem Eintritt der Belebungskammer und der zweite mit dem Eintritt des Verdränungsbehälters der zweiten Stufe kommuniziert. Die geklärte Flüssigkeit nach der zusätzlichen Eindickung des Rücklaufbelebtschlamms wird Schlammwasser genannt und enthält eine bedeutende Menge von Schwebestoffen (bis 2 g/l), die in der zweiten Reinigungsstufe entfernt wird.
Ausser dem genannten ist das Belebtschlammbecken mit einer Vorkammer 71 ausGerüstet, die i)ruckluftstreudüsen 72 hat und sich zwischen dem Austritt 63 der Belebungskammer 61 und der Einlasseinrichtung zur Zufuhr des Belebtschlamms in aen Behälter 40 der ersten Stufe befindet, die den Durchlaß 64 und Jberlauf 65 (Fig. 7) enthält. Die Belebungskammer 61 kommuniziert auch mit dem Behälter 40 in seiner endzone durch einen Ulaurkanal 73.
Jie belastung von Abwasserreinigungsanlagen durch organische Verunreinigungen verteilt sich innerhalb eines Tage unglichmässig, wobei diese Ungleichmässigkeit aus zwei Komponenten und zv.ar aus der Ungleichmässigkeit der zur Reinigung kommenden Abwassermengen und aus der Ungleichmässigkeit der Konzentrationen der Schmutzstoffe zusammengesetzt wird. In gewissen Zeiten des Betriebes von Belebtschlammbecken (gewöhnlich Fräh - und Nachmittagsstunden) übersteigen die technologischen Belastungen die Mittelwerte um aas 3 bis 5fache. Unter den Bedingungen ler starken Schwansungen von Belastungen verliert der gegen Uberlastungen sehr empfindliche Belebtschlamm seine Oxydationseingenschaften, Abscheidbarkeit, wodurch die Güte des zu reinigenden abwassers verschlechtrt wird. Um die Stabilität der Abwasserreinigungsgite zu gewährleisten, muss man den umbauten Arbeitsraum überhöhen und die Belüftungsintensität unter Voraussetzung der Lastspitze erittein. In den Zeiten, in denen die Belastungen vermindert sind, übersteigt deshalb die Belüftungsintensität den Durchschnittswert in bedeutendem masse, was zum unproduktiven Slektroenergieverbrauch, Brechen von Belebtschlammflocken und folglich zum Austrag von Schwebestoffen aus dem Belebtschlamabecken und Schaumbildung führt.
Zwecks Beseitigung des @iderspruchs zwischen dynamischer Belastung und Trägheit der Anlage muss der Reinigungsprozess gesteurt werden, d.h., man muss operativ auf die Menge von gelöstem Sauerstoff, Belebtschlammkonzentration und hydrodynamische Strömungsform einwirken, Die Vorkammer sorgt für die Entnahme des Schlammittels aus der endstufe des Belebtschlammbeckens, die Sättigung desselben mit gelöstem Sauerstoff und die Zufuhr in die besonders belastete Anfangs zone des Belebtschlammbeckens sowie für die primäre biologische Reinigung der teilweisen Durchflussmenge von Abwasser, welches beim erhöhten Zufluss ins Belebtschlammbecken gelangt.
Das Belüftungssystem, welches den Vorkammerbetrieb sichert, nennt man ein zusätzliches, während das stetig wirkende Belüftungssystem im Belebtschlammbecken, das auf die minimale Belastung zageschnitten ist, als Basissystem bezeichnet wird.
Es ist zweckmässig, dass der Schlammabscheider der zweiten Stufe (in Fig.6 nicht gezeigt) durch seinen Auslass für BElebtschlamm mit einem eintritt 74 der Belebungskammer 61 kommuniziert.
Dank der Möglichkeit, den Belebtschlamm der Belebungskammer 61 aus dem Schlammabscheider der zweiten Stufe zuzuführen, wird die erforderliche Belebtschlammkonzemtration in der ersten Reinigungsstufe bei den Lastspitzen konstantgehalten. Infolge der Lebenstatigkeit der Mikroorganismen des Belebtschlamms tritt der Zuwachs desselben, welcher als überschüssiger Belebt schlamm bezeichnet wird, auf. Mit dem oben beschriebenen Arbeitsgang wird die notwendige Bilanz des Belebt schlamms, der im Reinigungssystem umläu; und des uerschu"ssigen Belebtschlamms, der aus dem System zu beseitigen und dann zu verwerten ist, erreicht.
Das Belebtschlammbecken enthält ein . oben offenes Längsgehäuse 75, getrennt durch eine Quertrennwand 76 in zwei Abschnitte. Im ersten Abschnitt sind Längstrennwände 77 und 78 untergebracht, die in der Längsachse des Gehäuses 75 den Behälter 40 der ersten Stufe bilden, in dem Streudosen 41 für sauerstoffhaltiges Gas angeordnet sind.
Die Langstrennwäde 77 und 78 bilden mit Wänden des Gehäuses 75 die Hauptbelebungskammer 61 beziehungsweise eine zuszätzliche Belebungskammer 79.
Die Belebungskainmern 61 und 79 befinden sich auf beiden Seiten des Behälters 40 der ersten Stufe und haben Haupt~ quertrennwande und zusätzliche Querwande 80 und 819 welche diese Kammern 61 bzw. 79 in Sektionen unterteilen. Jede Sektion enthält Hauptstreudüsen und zusätzliche Streu düsen 62 beziehungsweise 82 für sauerstoffhaltiges Gas.
Nahe der Anfangszone des Behälters 40 an der Aussenseite der Längstrennwände 77 und 78 sind Hauptlängs~ und Quertrennwände 83 beziehungsweise 84 und zusätzliche Länge- und Quertrennwände 85 beziehungsweise 86 angebracht, welche die Hauptvor@kammer 71 und die zusätzliche Vorkammer 87 bilden, die durch den Haupt durchlaß 64 und einen zusätzlichen Durchlaß 88 mit Hauptbelebungskammer 61 und zusätzlicher Belebungskammer 79 und durch den Hauptuberlauf 65 und einen zusätzlichen Uberlauf 89 mit dem Behälter 40 kommunizieren. Die Hauptvorkammer 71 und die zusätzliche Vorkammer 87 sind mit den Hauptstreudüsen 72 und zusätzlichen Streudüsen 90 ausgestattet.
Die wirkliche Schwankungskurve der Belastung von Abwasserreinigungsanlagen mit Stundeneinteilung ist in drei Bereiche, und zwar den Bereich der minimalen Belastung bis 2000 g BSB/m3 Tag, den Bereich der auf 5000 g 3SB/m3 je Tag erhöhten Belastung und den Bereich der maximalen Belastung, die 5000 g BSB /m3 je Tag übersteigt, zu trennen. Die Oxydationsarbeit des Belebtschlammbeckens, abhangig von der technologischen Schwankungskurve ankommender Verunreinigungen, kann in der Weise gesteuert werden, dass man die Hauptvorkammer und die zusätzliche Vorkammer und entsprechend die Hauptbelebungskammer bzw. die zusätzlichen Belebungskammer nacheinander in Betrieb setzt. Diese Maßnahme ermöglich das Erzielen der opimalen technischökonomischen Daten infolge der Verminelerung der Oxyde tionsleistung des Belebtschlammbeckens bei den minimalen Belastungen durch die Arbeit des Basissystems der Belauf tung unter ihrer minimalen Intensität, die ausreicht, um den Belebtschlamm in Schwebezustand zu halten, und infolge der Steigerung der Oxydationsleistung des Belebtschlammbeckens bei den maximalen Belastungen durch die aufeinan derfolgende Inbetriebsetzung der Hauptvorkammer und der zusätzlichen Vorkammer.
Im zweitan Abschnitt längs seiner Achse ist zum Beispiel der waagerechte Schwerkraft-Schlammabscheider 49 angeordnet, der durch den Uberlauf 48 und die Beruhigungstrennwand 47 mit dem Behälter 40 der ersten Stufe kommuniziert und mit Wänden des zweiten Abschnitts den Behälter 52, 53 der zweiten Stufe bildet, der mit Streudüsen 54, 55 für sauerstoffhalt.iges Gas versenden ist.
Nahe der Quertrennwand 76 des Behälters 75 sind beispielsweise senkrechte Schwerkraft-Schlemmeindickbehälter und zwar der Hauptschlammeindickbehälter 66 und der zusätzliche Schlammeindickbehälter 91 (Fig.8) angeordnet.
Der Schlammabscheider 49 ist mit Druckluftpumpen 92 ausgerüstet, die Schlammbhälter 93 des Schlammabscheiders 49 mit Schlammableitungsrinnen 94 und 95, Beruhigungstrennwänden 47, 51 und Wasserüberfällen 48, 50 verbinden (g.0,6) Der Hauptschlammeindickbehälter 66 und zusätzliche Schlammeindickbehalter 91 weisen kegelförmige Böden 96 bzw. 97 auf und sind mit Mittenrohren 98, 99, Uberlaufstutzen 100 bzw. IOI, angeschlossen an die Schlammableitungsrinnen 94 bzw. 95 des Schlammabscheiders 49 und eingeführt in Mibtenrohre 98 bzw. 99 der Schlammeindickbehalter 66 und 91, sowie mit der Hauptbelebungskarlmer 61 und der zusätzlichen Belebungskammer 79 verbundenen Druckluft -pumpen 102 und 103 für den hochkonzentrierten Rücklaufschlamm und Peripheriemnnen I04 und I05 ausgestattet welched@e Schlammeindickbehälter 66 und 91 mit"Behaltern52, 53 der zweiten Stufe verbinden.
Dank der gewählten Konstruktion des Schlammabscheiders kann man die gleichmassige Abscheiaung des Belebtschlamms längs der Anlage verwirklichen, Betriebskosten das das Sammeln des Rückstandes wegen des Verzichtes auf mechanische Mittel zum Sammeln desselben herabsetzen und den Klärungsgrad der Flüssigkeit infolge fehlender Aufschlämmung erhöhen. Die Schwerkraft-Schlammabscheider und -schlammeindickbehälter gestatten ausserdem die hohe Belebtschlammkonzentration im System ohne störung der Struktur des Blockenschlamms konstantzuhalten. Die Ausnutzung der Druckluftpumpen zur Förderung des ausgeschiedenen Belebtschlamms aus dem Schlammabscheider in die Schlammeindickbehält er sowie aus dem Schlammeindickbehälter in die Belebungskammern ermöglicht neben der Zweckbestimmung die Sättigung des Belebtschlamms mit gelöstem Sauerstoff.
Es sei bemerkt, dass die Streudüsen 62 und 82 in der Hauptbelebungskammer 61 bzw. der zusätzlichen Belebungskammer 79 sowie Streudüsen 41 des Behälters 40 der ersten Stufe und Streudüsen 54 und 55 des Behälters 52, 53 der zweiten Stufe durch Druckleitungen I06, welche wegen Identität eine einheitliche Bezeichnung haben, mit Gebläsen I07 des Belüftungsbasissystems verbunden sind, während Streudüsen 72 und 90 der Hauptvorkammer 71 bzw.
der zusatzlichen Vorkammer 87 durch Druckleitungen I08 und 109 mit Geblasen IIO bzw. III für zusätzliche Belüftung und ausserdem mit Gebläsen I07 des Belüftungsbasissystems durch Querverbindungen II2 und II3, versehen mit Rückschlagventilen II4 und II5, verbunden sind.
Auch nat das Belebtschlammbecken längs des Umfangs angeordnete Umführungsrinnen II6 und II7 für Abwasser mit Uberlaufschwellen 118 und II9 und Einlassöffnungen I20 und 121, die Umführungsrinnen IIb und II7 mit der Anfangszone der Hauptbelebungskammer 61 und der zusätzlichen Belebungskammer /9 verbinden, sowie Umführungsrinnen I22 und I23 für eingedickten schlamm mit Einlassöffnungen 74 und 124, die die Umführungsrinnen 122 und 123 für eingedickten schlamm mit der Anfangszone der Hauptbelebungskammer 61 und der zusätzlichen Belebungskammer 79 verbinden, strahlführende senkrechte Trennwände '125 und 126, die auf der Quertrennwand 76 senkrecht stehen und Umlaufkanäle 73 und 127 bilden, sowie La.ngstreimwände 56 und 57, welche im Behälter 52, 53 der zwei' ten Stufe vorhanden sind und diesen in Durchläufe 58, 59 teilen, und eine Auslassöffnung 128.
Durch Anordnung der Haupt anlagen in einem einheitlichen Gehäuse kann man den Baustofiverbrauch und Bauplatzbedarf vermindern, indem man angrenzende trennwände weitgehend benutzt und die Länge von Verteilungseinrichtungen und die Abmessungen von Einlasseinrichtungen verkleinert; durch Verbindung der Belebungskammern und Vorkammern mit dem Mischbehälter der ersten einigungsstufe, welche beim erhöhten Abwasserzufluss als kommunizierende Gefässe betrieben werden, lassen sich die Förderungskoften für das Rückumlaufmittel auf des Minimum reduzieren, seine Aktivität und struktur erhalten; die gegenseitige Anordnung von Schlammabscheider und Schlammeindickbehaltern setzt die Kosten für die Zufuhr des eingedickten Rücklaufbelebtschlamms herab, reduziert seine Verweilzeit unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoffzutritt) auf das Minimum, und die Ausnutzung von Druckluftpumpen als Förderungsmittel erlaubt, die struktur von Schlammflocken zu erhalten und ihre Aktivität durch die zusätzliche Sättigung mit Sauerstoff zu erhöhen.
Das erfindungsgemässe Belebtschlammbecken wird wie folgt betrieben.
Bei der minimalen1 etwa 2000 g BSB/m je Tag betragenden Belastung, wenn die Drehklappe 43 die Zwischenstellung einnimmt, gelangt das Abwasser über Verteilerrinne 42 durch Mittelöffnungen 44, die unter Stirnöffnungen 45 und 46 liegen und auf eine minimale konstante Durchflussmenge ausgelegt sind, in den Mischbehälter 40 der ersten Strufe, wo es mit dem Belebtschlamm vermischt wird, der aus den Belebungskammern 61 und 79 mittels Vorkammern 71 und 87 durch Airlift-Wirkung zugeführt wird, Die Airlift-Wirkung der Vorkammern 71 und 87 wird erreicht bei der Förderung eines Teils der Luft im Belüftungsbasissystem über Querverbindungen 112 und 113 durch Gebläse I07 in Streudüsen 62 und 82 für sauerstoffhaltiges Gas in der Hauptvorkammer 71 und der zusätzlichen Vorkammer 87. Die Rückschlagventile II4, 115 in querverbIndungen 112 und 113 schliessen den möglichen Ubertritt der Luft vom zusatzli chen Belüftungssystem der Gebläse IIO und 111 zum Basissystem der Gebläse I07 aus, aber verhindern den Rücklauf des sauerstoffhaltigen Gases nicht.
Das Schlammmfttel wird durch Streudüsen 41 für sauerstoffhaltiges Gas belüftet die durch Druckleitungen I06 mit Gebläsen 107 des Belüftungsbasissystems verbunden sind; während der Belüftung und Bewegung der Mischung von Abwasser mit dem Belebtschlamm im Behälter I der ersten Stufe erfolgt die biochemische Oxydation von Verunreinigungen durch Mikroorganismen des Belebtschlamms.
In dem auf 15 bis 20 min Absetzzeit ausgelegten Schlammabscheider 49, in den das biochemisch gereinigte Abwasser über Beruhigungstrennwand 47 und Wasserüberfall 48 gelangt, wird die Hauptmasse des Belebtschlamms in den Schlammbehältern 93 gesammelt, dann aus diesem mittels Druckluftpumpen 92 zu den Schlammableitungsrinnen 94 und 95 und daraus zu den Mittenrohren 98 und 99 des Hauptschlammeindickbehälters 66 bzw. des zusätzlichen Schlamm~ eindickbehdlters 91 über die Überlaufstutzen 100 und IOI gefördert.
Von Gen kegeliörmigen Boden 96 und 97 der Schlammeindickbehälter 66 und 91, ausgelegt auf I bis I,Sstündige Eindickung des Belebtschlamms, wird der letztgenante mit Hilfe von Druckluftpumpen I02 und I03 für den Rücklaufschlamm von erhöhter Konzentration zu der Hauptbelebungskammer 61 und der zusatzlichen Belebungskammer 79 geleitet. Die eindickung des Belebtschlamms erfordert dabei um das Zwei~ bis Dreifache kleinere Räume gegenüber dem üblichen Fliesschema mit sekundären Absetzbecken, und die gegenseitige Anordnung des Schlammsbscheiders 49 und der Schlammeindickbehälter 66 und 91 gestattet, den @ergieaufwand für die Zufuhr des Rücklaufschlamms zu verringern, wobei der doppelte Kontakt des Rücklaufschlamms mit dem Luftsauerstoff während seiner Förderung mittels Druckluftpumpen anaerobe Bedingungen vermeidet und seine eindickung begünstigt.
Die geklärte Flüssigkeit, enthaltend den Belebtschlamm in einer Menge von IO bis 20</a der Anfangskonzentration, strömt in den Behälter 52, 53 der zweiten Stufe, in welchen das Schlammwasser aus Peripherierinnen I04 und I05 des Hauptschlammeindickbehälters 66 bzw. des zusätzlichen 'chlammeindickbehälters 91 auch geleitet wird. Im Behälter 52,53 der zweiten Stufe kommt es zur biochemischen Nachoxydation restlicher Verunreinigungen sowie zur Verbefserung der Sedimentationseigenschaften des Belebtschlamms durch die Barbotage mit Hilfe von Streudüsen 54 und 55, verbunden durch Druckleitungen I06 mit dem Gebläse I07 des Belüfungsbasissystems.
Zur Ausflockung gebrachte Trübe zusammen mit gereinigtem Abwasser riird durch die Auslassöffnung 128 der zweiten Reinigungsstufe zugeführt, wo man unter Bedingungen der verminderten Belebtschlammkonzentration (von 0,5 bis 1,5 g/l) die Nachoxydation restlicher Verunreinigungen, Abscheidung des Sciilamms und die Beseitigung des überschüssigen Belebtschlamms aus dem System verwirklicht.
Unter diesen Betriebsbedingungen des Belebtschlammbeckens, d.h., bei 2000 g BSB /m3 je Tag nicht übersteigenden Belastungen, liegt die Belebtschlammkonzentration in der Anlage in einem Bereich von I,5 bis 2,5 g/l und die des Rücklaufschlamms zwischen 6 und 7 g/l.
Die Belebungskammern 61 und 79 werden mit dem im Schlammabscheider 49 ausgeschiedenen Belebtschlamm von 4 bis 6 g/l Konzentration und mit dem zusätzlich in den Schlammeindickbahälter 66 und 91 eingedickten Belebtschlamm von 8 bis IO g/l Konzentration, der 0,2 bis 0,8 Rücklaufschlammanteil aus dem Schlammabscheider 49 beträgt, gefüllt. Das Schlammströmungsverhältnis ermöglicht es, die Belebtschlammkonzentration in den Belebungskammern zwischen 6 und 10 g/l und im System zwischen I 1,5 bis 2,5 g/l konstantzuhalten.
Beim erhöhten Abwasserzufluss, wenn die Belastung des Belebtschlaabeckens 5000 g BSB/m3 je Tag erreicht, nimmt die Drehklappe 43 eine der Endstellungen ein. Die stetige Abwasserdurchflussmenge gelangt durch einen ;Ieil offener Mittelöffnungen 44 in den Behälter 40 der ersten Stufe, und die flüssige ilauptmasse wird durch die Stirnöffnung 45 oder 46 der Hauptvorkammer 71 bzw. der zusatzlichen Vorkammer 87 zugeleitet. Im Zusammenhang damit, dass der Abwasserdruck bei einem Teil untei den gegebenen Bedingungen betriebener Mittenöffnungen 44 angestiegen ist bleibt die durch sie fliessende Abwassermenge unverändert und die Durchflussmenge durch alle Mittelöffhungen 44 beim minimalen Abwasserstand in der Verteilerrinne 42 gleich.
Beim Betrieb unter diesen Bedingungen nimmt man die Sinschaltung von Geblasen IIO oder III des zusatzlichen Belüftungssystems vor, welche durch Druckleitungen 106 mit Streudüsen 72 oder 90 für sauerstoffhaltiges Gas der Hauptvorkammer 71 oder der zusätzlichen Vorkammer 87 verbunden sind.
Infolge der Steigerung des Gegendrucks im Rohrleitungsnetz seitens des zusätzlichen Belüftunssystems spricht eines der wirkenden Rückschlagventile 114 oder 115 in der entsprechenden Querverbindung 112 oder 113 an, was die Luftstromtrennung im Basissystem und System der zusätzlichen Belüftung ergibt. Durch die Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas über Streudüsen 72 oder 90 einer der Vorkammer 71 oder 87 kommt es dazu, dass die Flüssigkeit von unter nach oben strömt und die Mischung aus wiedergewonnenem Schlamm und Abwasser über die Durchlässe 64 oder 88 aus der llauptbelebungskammer 61 oder der zusätlichen Belebungskammer 79 zu Überläufen 65 oder 89 steigt und in den Behälter 40 der ersten Stufe eintritt. Die Arbeitsmenge des Schlammmittels kommt zur Ilarung, die Beruhigungstrennwand 47 und Wasserüberfall 48 des Schlammabscheiders 49 passierend, und die auf das drei- bis fünffache die Arbeitsnienge überschreitende Rücklaufmenge der Schlammischung gelangt in die entsprechende Hauptbelebungskammer bl oder zusätzliche Belebungkammer 79 über einen der Umlaufkanäle 73 oder 127.
Damit der Energieaufwand für die NilAung eines steuerbaren Rückstroms des Schlammmittels, falls die Flüssigkeit in der Vorkammer 71 oder 87 über dem Flüssigkeitsstand im 3ehälter 40 der ersten Stufe um O,I bis 0,5 m steigt, auf das Minimum reduziert wird, werden der Behälter 40 und die Belebungskammer 61 oder 79 als koiinnunizierende Gefässe betrieben. Die Förderung der vorgegebenen Schlammmittelmenge aus der Belebungskwmner 61 oder 79 in den Behälter 40 der ersten Stufe über die entsprechende Vorkammer 71 oder 87 bewirkt den Rücklauf der gleichen Menge der Flüssigkeit aus dem Endteil des Behälters 40 zum Anfangsteil der Belebungskammer 61 oder 79, wodurch der auf das 3 bis 5fache die Abwasserdurchflussmenge übersteigende Rückstrom der Schlammmischung mit 4,5 bis 5 g/1 Belebtschlaminkonzentration entsteht, in dem die biochemische Oxydation organischer Stoffe intensiviert wird.
Um den Sauerstoffausnutzun,strad wkhrend des Betriebs einer der Vorkammern 71 oder 87 auf 8 bis 10% zu erhöhen, d.h. auf das 1,5fache zu erhöhen, führt man den Anteil der Abwasserdurchflussmenge, der 1/3 bis 1/6 Gesamtdurchflussmenge beträgt, den Behälter 40 vermeidend, unmittelbar der Vorkammer zu.
Bei der Arbeit unter diesen Bedingungen erfolgt die Entfernung des überschüssigen Belebtschlamms von der zweiten Reinigungsstufe nicht und der in der zweiten Reinigungsstufe ausgeschiedene Belebtschlamm von 8 bis 12 g/l Konzentration in einer Menge von O,I bis 0,2 der Gesamtdurchflussmenge des Abwassers wird über eine der Umführungsrinnen 122 oder 124 für den eingedickten Schlamm durch Einlassöffnungen 74 oder 124 der Anfangszone der Hauptbelebungskammer 61 bzw. der zusätzlichen Belebungskammer 79 zugeführt. Die Arbeitskonzentration des Belebtschlamms im System Behälter der ersten Stufe-Belebungskammer" erreicht 4,5 bis 5 g/l, wodurch das optimale Verhältnis zwischen der Biomasse und dem Nährmedium beim erhöhten Abwasserzufluss konstantgehalten wird. Die biochemische Oxydation in der zu belüftenden Strömung von 4,5 bis 5 g/l Belebtschlammkonzentration wird durch zeitweilige Verkleinerung der Abmessung der Schlammflocken, Ausgleich von Schlammbelastungen langes der Strömung des Auslastungsgrades des Luft sauerstoffs in der Vorkammer intensiviert, wo die Hauptmasse von Ausgangsverunreinigungen im Abwasser schnell entnommen wird.
Der geschaffene Rückumlauf der Schlammmischung aus der endzone des Behalters in der ersten Stufe zu seiner Anfangszone stellt technisch den zugänglichsten Steuerungsparameter des biochemischen Prozesses in den Belebtschlammbecken dar, der nicht nur die hydraulische sondern auch die "biologische" Verdünnung des ankommenden Abwassers durch den frischen Belebtschlamm erzeugt.
In der Zeit der weiteren Erhöhung der Belastung, die das 4 bis Sache der mittleren Werte erreicht, nimmt die Drehklappe 43 die Zwischenstellung wieder ein, die stetige Abwasserdurchflussmenge gelangt durch die Mittelöffnungen 44 in den Behälter 40 der ersten Stufe und die Hauptmasse der Flüssigkeit wird zwischen zwei Vorkammern 71 und 87 gleichmäsEig verteilt.
1.mlicherweise sprechen Rückschlagventile 114 und 115 an und arbeiten die Vorksmmem 71 und 87. Die Arbeitsmenge der Schlammmischung kommt zur Klarung, und die Rücklaufmenge, die die Arbeitamenge auf das 6 bis lOfache über steigt, gelangt über Umlaufkanale 73 und 127 in die Haupt belebungskammer 61 und die zusatzliche Belebungskammer 79. Im System t'Behälter 40 der ersten stufe und wirkende Vorkammern 71 und 87rt entstehen dabei zwei zu belüftende Ringströme, während Bedingungen zur Intensivierung der biochemischen Oxydation organischer Verunreinigungen erhalten bleiben.
Die Ausnutzung des Rückumlaufs der Schlcmmmischung im Belebtschlammbecken ermöglicht die starke Verkleinerung der Zone mit unzureichender Menge von gelöstem Sauerstoff im Abwasser und die Regelung seiner Menge in den am belasteten Anfangsabschnitten des Belebtschlammbeckens.
Dadurch kenn man die Intensität der Basisbelüftung herabsetzen und sie rit der nnahw.-e, dass die Belastung am Anfang der Anlage minimal ist und der Belebtschlamm im Schwebezustand gehalten wird, d.h. unter Berücksichtigung, dass die Homogenität der Schlammmischung nach der Höhe des Belebtschlammbeckens erhalten wird, berechnen. Bei höherer Belastung wird die zasätzliche Sauerstoffmenge durch die rückumlaufende Mischung eingebracht, wobei die Sauerstoffs menge nach der Anzahl der wirkenden Vorkarnmern geregelt wird. Da die Belastung gemäss der TLonzentration von Verunreinigungen am Anfang der Anlage ermittelt wird, die beim Rückumlauf abnimmt, so ist die maximale Intensität der zusätzlichen Belüftung wesentlich geringer als bei der Auslegung der gewöhnlichen Belebtschlammbecken. Mit Vergrösserung der Anzahl der wirkend Vorkammer verkürzen sich die neitabschnitte, wo die besonders intensive BeluI-' tung erfolgt, und folglich nimmt die Menge des zur Belüf -tung geleiteten sauerstoffhaltigen Gases ab.
Um den Auslastungsgrad von Sauerstoff während der Arbeit zweier Vorkammern auf II bis 15%, d.h. auf das 2fache, zu steigern, führt man den Anteil der Abwasser~ durchflussmenge, der 2/3 der Gesamtmenge beträgt, unmittelbar der Vorkammer zu.
Bei der Arbeit des Systems unter den angegebenen Bedingungen wird der in der zeiten Reinigungsstufe ausgeschiedene Belebtschlamm über die Umführun;srinnen 122 und 123 für den eingedickten Schlamm den beiden Belebungskammern 61 und 79 in einer Menge, die 0,2 bis 0,3 der Gesamtdurchflussmenge des Abwassers von 8 bis 12 g/l Konzentration beträgt, zugeführt. Die Arbeitskonzentration des Belebtschlamms, gemittelt im system "Behälter der ersten Stufe-Hauptbelebungskammerl? und ',Behälter der ersten Stufe - zusätzliche Belebungskammer", erreicht dabei 5,5 5 bis 6,5 g/l, wodurch das optimale Verhältnis zwischen Biomasse und Nährmedium bei der Lastspitze konstantgehalten wird.
In jenen möglichen Fellen, wenn die Belastung die Lastspitze übersteigt, kommt der überschüssige Abwasser~ teil über die Überlaufschwellen 118 und 119 in die Umfohrungsrinnen 116 und 117 des Abwassers und dann durch die Einlassöffnungen I20 und 121 in Sektionen der Belebungs kammern 61 und 79, die von den Vorkammern 71 und 87 besonders weit liegen. Dieser Arbeitsgang gestattet, durch Vergrösserung der mittleren Weglänge des zu reinigenden Abwassers den Peinigungsgrad desselben auf dem erforderlichen Niveau ohne zusätzliche Aufwendungen zu erhalten.
Hauptschwierigkeiten bei der Realisierung der wirtschaftlichen Verfahrensbecingungen für die biochemische Abwasserreinigung im herkömmlichen Belebtschlammbecken sind durch wesentliche Belastungsschwankungen bedingt, die das konstante optimale Verhältnis zwischen Konzentrationen von Abwasserverunreinigungen, Belebt schlamm und gelöstem Sauerstoff stören.
Die erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung hat den genannten Nachteil nicht, was die Möglichkeit ergibt, die Oxydationsfähigkeit des Belebtschlamms praktisch bei beliebigen Schwankungen der ankommenden Abwassermenge maximal zu nutzen.
Pig.I0 zeigt die Abwasserganglinie unter Stundeneinteilung (Kurve C) sowi (ic?jS Diagramm der Arbeit der Baisbelüftung und der zusätzlichen Belüftung (gebrochene Linie D) zur der Ordinatenachse sind indem rungen de Abwasserzuflusses, bezogen auf B3, und enen des eingeführten Sauerstof@s in relativen inheiten r-ufgetragen.
Die untere LaGe der gebrochenen Linie D entspricht der Betriebsweise des Belüftungsbasissystems, die mittlere Höhenlage der Linie D entspricht der Seit, wo der Abeasserzufluss erhöht ist und die Hauptvorkammer eingeschaltet wird, die obere Lage der Linie D entspricht der eit, wo der Abwasserzufluss die Höchstwerte erreicht und die zusätzliche Vorkammer eingesenaltet ird.
Je genauer die Stufenkarve der zu beherrschenden Änderung der Oxydationsfähigkeit des Belebtschlammbeckens in die Schwankungskurve der Abwassermenge "eingeschrieben" wird, desto geringer ist der unproduktive Elektroenergieverbrauch und desto hafer sind technologische und ökonomische Kennwerte des Reinigungssystems. Dies wird durch die geeignete uswahl der unzahl der im Betrieb stehenden Vorkammern und S'rmittltm£ der Leistungsfahigkeit desselben erreicht.
Bei den Last spitzen ist die zusätzliche Vorkammer an die in Betrieb stehende Hauptvorkammer zweckmässigerweise anzuschalten. Die Einschaltzeiten der Vorkammern werden zum Beispiel nach den Anzeigen des in der Abwasserverteilerrinne angeordneten Füllstandmessers unter Korrektur der Arbeit der Vorkammern gemass Qer Anzeige des Gebers für den gelösten Sauerstoff in passenden Punkten des Behälters der ersten Stufe ermittelt.
- L e e r s e i t e -

Claims

VERFAIIREN ZUR BIOLOGISCHEN ABWASSERREINIGUNG UND EIN BELEBTSCHLAMMBECKEN ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG PATENTSPRÜCHE: I. Verfahren zur biologischen Reinigung des Abwassers von organischen Verunreinigungen durch einen Belebtschlamm in zwei stufen, in der ersten (2) von denen man a ankommende Abwasser (I) mit dem Belebtschlamm (3,4) vermischt, das erhaltene Schlammittel belüftet und dann aus dem Sohlammmittel (8) der Endzone der ersten Stufe (2) den Rücklaufschlamm (19,20) abscileidet, ihn der Belebung (5,6) unterwirft und den wiedergewonnenen Delebtschlamm (5,4) zum Vermischen mit dem in die Anfangszone der ersten Stufe (2) ankomr!lenden Abwasser (I) leitet, während man in der zweiten (13) Stufe das nach der Abscheidung des Rücklaufschlamms (19,20) aus dem Schlammmittel entstehende Schlammwasser (12) belüftet und aus diesem den gebliebenen Belebtschlamm (18) entfernt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t, dass der zur Belebung zugeführte Belebtschlamm in zwei Teile getrennt wird, von de nen der eine (19) unmittelbar zur Belebung geleitet wird, und der andere (21,22) vor der Belebung eingedickt und dann mit dem ersten l'eil (19,20) des Rücklaufschlamms zwecks gemeinsamer Belebung verwischt wird, indem das Verhältnis zwischen organiccilen Verunreinigungen im ankommenden Abwasser (I) und Belebtschlamm (3,4) in der ersten Reinigungsstufe (2) konstantgehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, das der einzudickende Xücklaufschlammteil (21,22) im wesentlichen von 0,2 bis 0,8 der Gesamtmasse des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamms (19,20, 25,26) beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass man bei erhöhtem Abwasserzufluss (I) einen teilstrom (7,34) des der ersten Stufe (2) zugeführten abwassers mit dem der ersten Stufe (2) zugeführten wiedergewonnenen Belebtschlamm (3,4) vermischt und der zusätzlichen Belüftung durch die ufuhr von sauerstofflialtigem Gas unterwirft, dann das erhaltene Schlammittel mit dem verbliebenen Teil (35) des der Anfangszone der ersten Stufe (2) zugeführten Abwassers vermischt und nach der Behandlung in der ersten Stufe (2) einen Teil (29,32) des Schlammmittelstroms aus der Sndzone der ersten Stufe (2) wieder der Anfangszone der ersten Stufe (2) zuführt, indes man ihn mit dem zur Belebung kommenden Rücklaufschlamm vermischt, wobei das sauerstoffhaltige Gas (28,31) zwecks zusätzlicher Belüftung in einer Menge eingeleitet wird, die die Lüngsumwälzung des Schlammittels der ersten Stufe (2) durch den Rückumlauf des Schlammittelstroms zwischen End- und Anfangszonen der ersten Stufe (2) sichert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e I k e n n z e i c h n e t, dass das sauerstoffhaltige Gas zur Nachbelüftung in einer Menge eingeleitet wird, die ein im wesentlichen zwischen 3 und 10 liegendes Verhältnis des Rücklaufschlammittels zu dem zur Reinigung kommenden Abwasser (I) gewGhrleistet.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur vorherigen Vermischung mit dem wiedergewonnenen Schlamm (3,4) im wesent- lichen von I/3 bis 2/3 @e@ Stroms (27,34) des zur Reinigung kommenden abwassers zugeleitet werden.
6. Verfahren nach einem der oben angegebenen Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass man das durch eindickung des Teils des zur Belebung zugeführten Rücklaufschlamms (21,22) entstehende Schlammwasser (36,37) der zweiten Stufe (i3) zuftitirt und belüftet, und den nach der zweiten Stufe (13) abgeschiedenen Belebtschlammstrom (38,39) zur Vermischung mit dem zur Belebung kommenden Rücklaufschlamm (19,20,25,26) leitet.
7. Belebtschlammbecken zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, das einen mit Streudüsen (41) fur sauerstoffhaltiges Gas versehenen Längsmischbehälter (4G) der ersten Stufe (2) enthält und eine Anfangs zone mit darin untergebrachten Binlass einrichtungen (42,43,44,45,46) zur Zufuhr von Abwasser (I) und Belebtschlamm (3,4) in den Behälter (40) und eine Endzone hat, in der sich ein Schlammittelauslass (47,48) befindet, der mit einem Schlammabscheider (49) kommuniziert, welcher die Abscheidung des Rücklaufschlamms aus dem Schlammittel besorgt und einen Auslass (50,51) für das gereinigte Schlammwasser, welcher mit einem Verdrängungsbehälter (52,53) der zweiten Stufe kommuniziert, der Streudüsen (54,55) für sauerstoffhalti ges Gas und einen Schlammabscheider (9) aufweist, und einen Auslass (60) für Ru'cklaufschlamm hat, welcher mit einer Belebungskammer (61) verbunden ist, die Streudosen (62) für sauerstoffhaltiges Gas besitzt und an ihrem Austritt (63) mit der Einlasseinrichtung (64,65) zur Zufuhr des wiedergewonnenen Belebtschlamms in den Behälter (40) der ersten Stufe kommuniziert, d a d u r c h g e k e n -n z e i c h n e t, dass es mit einem Schlammeindickbehälter (66) versehen ist, der zur Steigerung der SucklauS-schlammkonzentration dient und einen eingang ( 67), vorbunden mit einem Auslass (U8) für Ru.cklaufschlamm aus dem Schlammabscheider (49), und Auslässe (o9,7O) für Rücklaufschlamm und Schlamm@asser hat, von denen der erste (69) mit dem eintritt der Belebungskammer (61) und der zweite (70) mit dem Eintritt des Verdrängungsbehälters (52) der zweiten Stufe kommuniziert.
8. Belebtschlammbecken nach Anspruch 7,d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es mit einer Vorkammer (71) zusätzlich ausgestattet ist, die bruckluftstreudu.sen (72) hat und sich zwischen Austritt (63) der Belebungskammer (61) und Einlasseinrichtung (64,65) zur Zufuhr des Belebtschlamms in den Behälter (40) der ersten Stufe befindet, wobei die Vorkammer (71) mit der Einlasseinrichtung (45) zur ufuhr des Abwassers in den Behälter (40) der ersten Stufe auch verbunden ist, während die Belebungskammer (61) mit dem Behälter (40) der ersten Stufe in seiner Sndzone kommuniziert.
9. Belebtschlammbecken nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schlammabscheider (16)der zweiten Stufe durch seinen Auslass für den Belebtschlamm mit einem Eintritt (74) der Belebungskarmer (61) verbunden ist.
10. Belebtschlammbecken nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es ein von oben offenes Längsgehäuse (75) enthält, das durch eine Cuertrennwand (76) in zwei Abschnitte geteilt ist, in dem ersten von denen Längstrennwände (77,78) untergebracht sind, die in der Längsachse des Gehäuses (75) den Behälter (40) der ersten Stufe, in dessen Innerem Streudüsen (41) Sür sauerftoffhaltiges Gas angeordnet sind, und mit sanden des Gehauses (75) die Hauptbelebungskammer (61) und eine zusa'tz liche Belebungekammer (79) bilden, welche an beiden Seiten des Behälters (40) der ersten Stufe angebracht und mit Quertrennwänden (80,81) versehen sind, welche die Belebungskammern (61,79) in Sektionen unterteilen, von denen jede Streudosen (62,82) für sauerstoffhaltiges Gas hat, wobei nahe der Anfangszone des Behälters (40) an der Aus' senseite der Längstrennwände (77,78) Längs- und Quertrennwände (8)',84,85,86) aufgestellt sind, welche die Hauptvorkammer und die zusätzliche Vorkammer (71,87) bilden, die durch Durchlässe (64,88) mit der Hauptbelebungskammer (61) und der zasätzlichen Belebungskammer (79) und durch Uberlaufe (65,89) mit dem Behälter (40) verbunden und mit Streudosen (72,90) für sauerstoffhaltiges Gas versehen sind, während sich im zweiten Abschnitt langs seiner Achse ein waagerecht er Schwerkraft-Schlammabscheider (49) befindet, der durch den Uberlauf (47,48) mit dem Behalter (40) der ersten Stufe verbunden ist und mit den Wänden des zweiten Abschnitts einen Behälter (52,53) der zweiten Stufe bildet, wobei nahe der Quertrennwand (76) des Gehä s es (75) senkrechte Schwerkraft-Schlammeindickbehälter (66,91) angeordnet sind, die mit der Hauptbelebungskammer (61) und der zusätzlichen Belebungskammer (79) kommunizieren, währen der Schlammabscheider (49) mit Druckluftpumpen (92) zur Förderung (94,95) des Rücklaufschlamms von erhöhter Sonzentration in die Hauptbelebungskammer (61) und die zusätzliche Belebungskammer (79) ausgestattet ist.