DE3504332C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Belebt­ schlammbecken für die Reinigung von Abwässern mit Belebtschlamm nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Belebtschlammbecken sind besonders große und energieinten­ sive Einrichtungen der modernen Belüftungstechnik. In meist aus Stahlbeton ausgeführten Behältern wird das eintretende Abwasser mit dem Belebtschlamm vermischt und während seiner Hindurchbewegung durch die verschiedenen Zonen einer kontinuierlichen Belüftung ausgesetzt. Dabei kommt es zum Abbau organischer Verunreinigungen durch die aeroben Mikroorganismen, die in Belebtschlamm vorhanden sind, und dadurch zur Reinigung der Abwässer. Danach wird das gereinigte Abwasser vom Belebtschlamm getrennt, den man zur Anfangszone des Belebtschlammbeckens zurückführt, und der technologische Reinigungszyklus wiederholt sich.

Eine gleichbleibende Wirksamkeit des Reinigungsprozesses in Belebtschlammbecken hängt ab von einer Reihe von Bedingungen und Faktoren, insbesondere der Zusammensetzung und den Eigen­ schaften der Abwässer, der Art ihrer Einleitung in das Belebt­ schlammbecken, der Konzentration des Belebtschlammes im Belebtschlammbecken und seinem funktionellen Zustand, der Sauerstofführung in der Anlage sowie den hydrodynamischen Verhältnissen im Belebtschlammbecken.

Ein Belebtschlammbecken der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist aus der US-PS 37 09 792 bekannt. Dieses Belebtschlammbecken hat zur Sauerstoffeinleitung in das Abwasser-Belebtschlamm­ gemisch nur die genannten Dispergatoren, deren Betrieb nur schlecht an stark wechselnde Durchsatzmengen von Abwässern angepaßt werden kann. Dadurch können die Konzentration des Belebtschlamms im Abwasser-Belebtschlammgemisch, die Konzen­ tration der organischen Verunreinigungen und die des gelösten Sauerstoffs nicht in der Nähe der optimalen Werte gehalten werden. Dies beeinträchtigt die Reinigungsqualität und verur­ sacht relativ hohe Kosten der Reinigung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, in einem Belebtschlammbecken der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art auch bei stark wechselnden Abwasserdurchsatzmengen und stark wechselnder organischer Belastung optimale Behandlungsbedingungen gewährleisten zu können.

Ausgehend von der oberbegrifflich vorausgesetzten Ausbildung gelingt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale.

Durch die Erfindung wird eine zweistufige Belüftung erreicht, nämlich die ständige Basisbelüftung auf einem ersten (unteren) Belüftungsniveau durch die Dispergatoren und die bei Bedarf zusätzlich einsetzbare Belüftung auf einem zweiten Niveau durch die von den Flügelrädern der Flügelradbelüfter erzeugten Bewegungen. Dabei ist in diese Belüftungsvorgänge der Regene­ rator durch die zusätzlichen Saugstutzen der Steigrohre der Flügelradbelüfter einbezogen, was eine erhöhte Konzen­ tration des Belebtschlamms und des Sauerstoffs und eine Verbesserung der Durchmischung ergibt. Schließlich bewirkt die regelnde Auslaßvorrichtung des gereinigten Wassers, daß eine bestimmte Eintauchtiefe der Flügelräder der Belüfter aufrechterhalten wird, so daß alle Betriebsbedingungen und Zustände in der Nähe des Optimums gehalten werden.

Das Niveau der ständigen Basisbelüftung wird durch Zuführung von Druckluft durch die kleinblasigen Dispergatoren aufrechter­ halten. Dabei kann die Menge des eingeleiteten sauerstoff­ haltigen Gases auf das minimale Niveau abgesenkt werden, das für die Erhaltung des Belebtschlammes im Schwebezustand und Beibehaltung seiner aeroben Aktivität in Perioden geringen Zuflusses von Abwässern ausreichend ist. Dies ermöglicht einen sparsamen Betrieb bei niedrigen Betriebslasten und schafft günstige Bedingungen für den Stofftransport des Sauerstoffs in die Flüssigkeit, weil das sauerstoffhaltige Gas kleinblasig eingesprudelt wird.

Das zweite Niveau, also die steuerbare und periodisch zuschalt­ bare Belüftung mittels der senkrechten mechanischen Belüfter ermöglicht die Anpassung an einen erhöhten Zufluß von Abwässern. Je größer die Anzahl der senkrechten mechanischen Belüfter ist, desto genauer kann die Zufuhr des Sauerstoffs dem Bedarf angepaßt werden. Auch ergibt sich eine Austauschbarkeit der Belüfter. Die optimale Anzahl von mechanischen senkrechten Belüftern hängt von den konkreten Betriebsbedingungen des Belebtschlammbeckens ab.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben. Die Ausbildung gemäß Patentanspruch 2 erlaubt es, möglichst einfach und effektiv das Niveau des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Schlammabscheider und in dem mit diesem nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren verbundenen Mischbehälter zu ändern. Dabei dienen die biegsamen Rohrleitungen nicht nur zur Ableitung des gereinigten Wassers aus der Anlage, sondern spielen auch die Rolle flexibler Anker, die die Lage des Reglers fixieren. Die stromleitenden Trennwände in der Kasteneinlauföffnung für das gereinigte Wasser ermöglichen einen gleichmäßigen Abfluß des Wassers von den oberflächigen Schichten des Schlamm­ abscheiders, was das Aufschlämmen ausschließt und die Gefahr des Ab­ transports suspendierter Teilchen des Belebtschlammes mit dem gereinigten Wasser mindert.

Die im Anspruch 3 vorgeschlagene zweckmäßige Weiterbildung betreffend den freien Querschnitt der biegsamen Rohrleitungen und die konstante Eintauchtiefe ihrer Eintrittsenden in bezug auf das dynamische Niveau des Abwasser-Belebtschlamm­ gemisches erlaubt eine Kontaktregelung der Eintauchtiefe der Flügelräder des Belüfters auf einer optimalen Größe, z. B. in einem Bereich von etwa 0,05 bis 0,15 m.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel eines Belebtschlammbeckens an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Draufsicht des Belebtschlammbeckens;

Fig. 2 die Seitenansicht des Belebtschlammbeckens im Schnitt;

Fig. 3 einen mechanischen senkrechten Flügelradbelüfter und seine Anordnung;

Fig. 4 einen Regler des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebt­ schlammgemisches;

Fig. 5 die oxydierende Fähigkeit (OC) (Kurve A) und der Leistungsverbrauch (N) (Kurve B) des Flügelradbelüfters in dimensionslosen Einheiten in Abhängigkeit von der Eintauchs­ tiefe (h, cm) seiner Flügelräder. Dabei sind die Größen OC und N auf eine Eintauchtiefe von Null normiert.

Das Belebtschlammbecken für die Reinigung von Abwässern mit Belebtschlamm hat einen Mischbehälter 1 (Fig. 1) mit Dispergatoren 2 sauerstoffhaltigen Gases, der Einlässe 3 für das Abwasser aus einer Verteilungsrinne 4, einen Durchtritt 5 für den regenerierten Belebtschlamm und einen Schlammauslaß 6 durch einen Überlauf 7 und einen Wasserablaß 8 aufweist, der mit Schlammabscheidern 9, 10 nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren verbunden ist, die für das Abscheiden des gereinigten Wassers vom Belebtschlamm dienen. Die Schlamm­ abscheider 9, 10 haben einen Auslaß 11 (Überlaufrinne) für das gereinigte Wasser und einen Auslaß 12 für den Rücklauf­ schlamm die durch Druckluftheber 13, 14 betrieben werden, die in kegelförmige Böden 15, 16 (Fig. 2) der Schlammabscheider 9, 10 ragen und an eine schlammzuführende Rinne 17 ange­ schlossen sind.

Der Auslaß 12 für den Rücklaufschlamm kommuniziert mit einem Regenerator 18 des Belebtschlammes, der Dispergatoren 19 sauerstoffhaltigen Gases und eine Prallwand 20 aufweist, die den Regenerator 18 in zwei benachbarte Abteilungen 21 und 22 teilt. Vom Regenerator 18 führt ein Durchtritt 5 für den regenerierten Belebtschlamm zum Mischbehälter 1.

Im Mischbehälter 1 sind zwei senkrechte mechanische Flügelrad­ belüfter 23, 24 angeordnet, die steuerbare Saugstutzen 25, 26 besitzen, deren Eintrittsenden 27, 28 mit dem Regenerator 18 verbunden sind und deren Austrittsenden 29, 30 als Trichter 31, 32 ausgebildet sind, in denen Flügelräder 33, 34 angeordnet sind. Dabei liegen die oberen Ränder 35, 36 der Trichter 31, 32 nicht unterhalb des dynamischen Niveaus 37 des Abwasser- Belebtschlammgemisches im Mischbehälter 1, wobei der Auslaß 11 des gereinigten Wassers der Schlammabscheider 9, 10 einen Regler 38 des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlamm­ gemisches aufweist, der eine Regelung des dynamischen Niveaus in direkter Abhängigkeit von der Zuflußmenge der Abwässer bewirkt.

Darüber hinaus weist die schlammzuführende Rinne 17 einen regelbaren Auslaß 39 des überschüssigen Schlammes auf, der kleiner als der zum Regenerator 18 führende Rücklaufschlammaus­ laß 12 ist und zu einem aeroben Mineralisator 40 zur Behandlung des überschüssigen Belebtschlammes führt.

Im Stirnteil des aeroben Mineralisators 40, der Dispergatoren 41 sauerstoffhaltigen Gases aufweist, ist ein Schlammverdichter 42 zur Verdichtung des überschüssigen behandelten Belebt­ schlammes vorgesehen, der eine Sammelrinne 43 für Schlammwasser hat, die zum Regenerator 18 führt.

Die Dispergatoren 19, 41 sauerstoffhaltigen Gases sowie die Druckluftheber 13, 14 sind über Luftleitungen 44 an ständig laufende Verdichter 45 der Basisbelüftung angeschlossen.

Die mechanischen senkrechten Flügelradbelüfter, die ein nicht geringeres Oxydationsvermögen als die pneumatischen kleinbasigen Belüfter aufweisen, sind der Gefahr der Ver­ stopfung während des Stillstandes nicht ausgesetzt und werden nicht ständig betrieben. Dadurch erhöhen sich die Betriebs­ sicherheit und Lebensdauer der mechanischen Belüfter auf das Mehrfache. Eine Wartung ist während der Betriebspausen leicht möglich.

Wenn das pneumatische Basissystem der Belüftung volle 24 Stunden arbeitet, so hat das steuerbare (mechanische) System der Belüftung während des Tages nicht mehr als zwei Ein­ schaltungen. Sind zwei mechanische senkrechte Belüfter vorge­ sehen, so läuft der erste Belüfter etwa 8 bis 10 Stunden pro Tag und der zweite Belüfter etwa 4 bis 6 Stunden. Wegen des Vorhandenseins der kontinuierlich betriebenen kleinblasigen Dispergatoren würde sogar der vollständige Ausfall eines mechanischen senkrechten Belüfters keine große Schwierigkeiten bereiten, weil er erfolgreich während der 12 bis 20 Stunden langen Betriebspausen ersetzt werden kann.

Der mit seinem Eintrittsende an den Regenerator angeschlossene Saugstutzen und das trichterförmige Austrittsende, in dem die Flügelräder rotieren, machen es möglich, dem Regenerator konzentriertes Abwasser-Belebtschlammgemisch zu entnehmen und mit dem Gemisch im Mischbehälter zu vermischen. Da das Abwasser-Belebtschlammgemisch im Mischbehälter eine Konzen­ tration des Belebtschlammes von 1 bis 2 g/l hat, erhöht sich durch die Zumischung regenerierten Belebtschlammes mit einer Konzentration von 7 bis 8 g/l bei einer Zunahme der Betriebslast die Konzentration des Belebtschlammes im Mischbehälter beispielsweise auf 4 bis 5 g/l, was eine optimale Beziehung zwischen der Konzentration des Belebtschlammes und der organischen Verunreinigungen aufrechtzuerhalten ermöglicht, sogar bei der Zunahme der Betriebslast auf das 2,5- bis 3fache.

Sind beispielsweise zwei mechanische senkrechte Belüfter vorhanden, deren Saugstutzen an die zwei benachbarten, durch eine Prallwand getrennten Abteilungen des Regenerators ange­ schlossen sind, läßt sich die Konzentration des Belebtschlammes im Mischbehälter des Belebtschlammbeckens nicht nur auf dem Minimal- (1 bis 2 g/l) und dem Maximalniveau (4 bis 5 g/l), sondern auch auf einem Zwischenniveau aufrechterhalten. Dies macht das Regelungssystem der Konzentration des Belebt­ schlammes sehr anpassungsfähig und erlaubt es, Energieverluste für die Belüftung des Schlammediums auf ein Minimum herabzu­ setzen.

Der obere Rand des Trichters, in dem die Flügelräder des senkrechten mechanischen Belüfters rotieren, liegt während eines erhöhten Zuflusses der Abwässer auf dem oder oberhalb des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlammgemischs im Mischbehälter, um ein spontanes Überströmen aus dem Misch­ behälter in den Regenerator zu verhindern. Andererseits liegt der obere Trichterrand nicht unnötig oberhalb des dynamischen Niveaus, weil dies die Effektivität des Belüfters herabsetzen würde.

Der Regler des dynamischen Niveaus im Schlammabscheider gestattet es, das Niveau in direkter Abhängigkeit vom Abwasser­ zufluß sowohl im Mischbehälter als auch im nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren mit ihm verbundenen Schlammab­ scheider zu regeln. Dadurch ändert sich automatisch die Tiefe des Eintauchens der Flügelräder des Belüfters derart, daß je höher der Zufluß des Abwassers ist, eine umso größere Sauerstoffmenge vom mechanischen Belüfter ins Abwasser- Belebtschlammgemisch eingewirbelt wird.

Vorliegend ist der Regler 38 des dynamischen Niveaus des Schlammediums eine Überlaufrinne 11 mit mindestens zwei biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48, deren Eintrittsenden 49, 50, 51 in einem Einlaufkasten 52 für das gereinigte Wasser mit stromleitenden Trennwänden 53 und einem Ponton 54 liegen, der eine konstante Tiefe des Eintauchens der Eintritts­ enden 49, 50, 51 der biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48 in bezug auf das dynamische Niveau 37 des Abwasser-Belebt­ schlammgemischs gewährleistet.

Der Einlaufkasten 52 des gereinigten Wassers hat Verbindung mit der Atmosphäre durch Luftröhren 55, 56, die gleichzeitig als Stutzen für Ballastgewichte 57, 58 dienen.

Die Fläche des freien Querschnittes der biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48 und die konstante Eintauchtiefe ihrer Eintrittsenden 49, 50, 51 in bezug auf das dynamische Niveau 37 des Abwasser- Belebtschlammgemisches ist so gewählt, daß die Eintauchtiefe der Flügelräder 33, 34 der Belüfter 23, 24 sich in bezug auf das dynamische Niveau 37 im wesentlichen in einem Bereich von -0,05 bis +0,15 m ändert.

Das beschriebene Belebtschlammbecken zur Reinigung von Ab­ wässern mit Belebtschlamm funktioniert wie folgt:

In Zeitabschnitten verminderten Zuflusses von Abwässern gelangt dieses über die Verteilerrinne 4 durch die Einlaß­ öffnungen 3 in den Mischbehälter 1, wo es mit regeneriertem Belebtschlamm vermischt wird, der durch den Durchtritt 5 vom Regenerator 18 kommt. Das entstehende Gemisch mit einer Konzentration des Belebtschlammes in einem Bereich von 1,5 bis 2,0 g/l wird von den Dispergatoren 2 sauerstoffhaltigen Gases belüftet, das durch die Luftleitungen 44 vom Verdichter 45 ständig zugeführt wird und eine Basisbelüftung des ersten Niveaus bewirkt. Dabei liegt die Menge des zugeführten sauer­ stoffhaltigen Gases auf einem minimalen Niveau, das zur Aufrechterhaltung des Belebtschlammes im Schwebezustand und Beibehaltung seiner aeroben Aktivität in solchen Zeitab­ schnitten verminderten Zuflusses der Abwässer ausreichend ist. Somit läuft die Anlage bei niedrigen Betriebslasten sehr sparsam und bei günstigen Bedingungen für den Stofftrans­ port des Sauerstoffes in die Flüssigkeit, weil das Gas fein­ blasig eingesprudelt wird, was die Lebensdauer der Disperga­ toren beträchtlich verlängert, da dabei die Gasbelastung pro Einheit ihrer Arbeitsfläche auf einen Bruchteil herabge­ setzt ist.

Nach der biochemischen Oxydation der organischen Verun­ reinigungen durch die Mikroorganismen des Belebtschlammes im Mischbehälter 1 gelangt das Schlammgemisch durch den Auslaß 6 zwischen dem Überlauf 7 und dem Wasserablaß 8 in die Schlammabscheider 9, 10, die mit dem Mischbehälter 1 nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren verbunden sind und zur Abscheidung des gereinigten Wassers und des Rücklauf­ schlammes dienen.

Aus den Schlammabscheidern 9, 10 wird das gereinigte Wasser über die Überlaufrinne 11 mittels des Reglers 38 des dyna­ mischen Niveaus aus der Anlage entlassen, während der abge­ schiedene Schlamm durch die Druckluftheber 13, 14 in die Schlammrinne 17 gepumpt wird, aus der der rückzuführende Umlaufschlamm durch den größeren Rücklaufauslaß 12 dem Regene­ rator 18 und der überschüssige Belebtschlamm durch den kleineren regelbaren Durchtritt 39 dem aeroben Mineralisator 40 zugeleitet wird.

Die Behandlung des überschüssigen Belebtschlammes wird im aeroben Mineralisator 40 durchgeführt und im Schlammverdichter 42 beendet, aus dem der Schlamm mit einer Feuchtigkeit von 98 bis 97%, d. h. mit einer Konzentration von 20 bis 30 g/l, abhängig von dessen Ausgangseigenschaften, zum Verwerfungs­ ort transportiert wird. Das im Schlammverdichter 42 abge­ schiedene Schlammwasser wird über die Sammelrinne 43 in den Regenerator 18 entlassen.

Die gegenseitige Anordnung der Schlammabscheider 9, 10 des aeroben Mineralisators 40 und des Regenerators 18 ermöglicht es, die Energie für die Zuführung des Belebtschlammes herabzu­ setzen, wobei der Kontakt des Umlaufschlammes mit dem Sauer­ stoff der Luft während seines Hochpumpens mit den Druckluft­ hebern 13, 14 die negative Einwirkung der anaeroben Ver­ hältnisse mildert sowie eine schnellste Regeneration, als auch eine wirksame Verdichtung bewirkt.

In Zeiten eines erhöhten Zuflusses von Abwässern wird der in Strömungsrichtung erste mechanische Belüfter 23 einge­ schaltet, wodurch über den steuerbaren Saugstutzen 25 regene­ rierter Belebtschlamm aus der Abteilung 21 des Regenerators 18 in den Mischbehälter 1 gelangt. Dabei entsteht eine Zirku­ lation des Schlammgemisches und der eintretenden Abwässer aus dem Mischbehälter 1 in den Regenerator 18, der die aktive Oxydation fördert. Im System "Mischbehälter - erste Abteilung des Regenerators" stellt sich eine durchschnittliche Konzen­ tration des Belebtschlammes von 2,5 bis 3 g/l ein, und der gestiegene Bedarf an Sauerstoff wird durch den Flügelradbe­ lüfter 23 gedeckt.

Bei weiterer Zunahme des Abwasserzuflusses wird zusätzlich der zweite mechanische Belüfter 24 eingeschaltet, wodurch über den steuerbaren Saugstutzen 26, dessen Eintrittsende 28 an die Abteilung 22 des Regenerators 18 angeschlossen ist, der Belebtschlamm aus dieser Abteilung in den Mischbe­ hälter 1 des Belebtschlammbeckens gelangt. Im System "Mischbe­ hälter - beide Abteilungen des Regenerators" stellt sich eine durchschnittliche Konzentration des Belebtschlammes in einem Bereich von 4 bis 5 g/l ein.

Die Dispergatoren 2 des sauerstoffhaltigen Gases sind längs des Umfangs des Mischbehälters 1 derart angeordnet, daß während des Betriebs der mechanischen Belüfter 23, 24 die von diesen erzeugten Ströme der Flüssigkeit oberhalb der Dispergatoren abwärts gerichtet sind, so daß Gegenstrombe­ dingungen für die Auflösung des Sauerstoffes gegeben sind, der von den Dispergatoren 2 der Basisbelüftung eingeleitet wird.

Somit gewährleistet die Einleitung einer zusätzlichen Menge von Sauerstoff durch die stufenweise Einschaltung der me­ chanischen Belüfter 23, 24 ein zweites Niveau der Belüftung regelbarer oder periodischer Wirkung. Während das Basisbe­ lüftungssystem kontinuierlich arbeitet, kann das steuerbare Belüftugssystem entsprechend der Anzahl der mechanischen Belüfter bei Bedarf zugeschaltet werden und bei der Aufstellung von zwei mechanischen Belüftern arbeitet der erste etwa 8 bis 10 Stunden und der zweite 4 bis 6 Stunden pro Tag.

Um das spontane Überströmen des Abwasser-Belebtschlammgemischs aus dem Mischbehälter 1 des Belebtschlammbeckens in den Regenerator 18 in Zeiten erhöhten Abwasserzuflusses zu ver­ hindern, werden die oberen Ränder 35, 36 der Trichter 31, 32 in denen die Flügelräder 33, 34 der mechanischen Belüfter 23, 24 angeordnet sind, oberhalb des dynamischen Niveaus 37 des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Mischbehälter 1 gehalten.

Für eine flexiblere Regelung des Energieaufwandes in Zeiten erhöhten Zuflusses sowie zur effektiveren Nutzung der me­ chanischen Belüfter 23, 24 wird das dynamische Niveau 37 des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Mischbehälter 1, der nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren mit den Schlammabscheidern 9, 10 verbunden ist, in direkter Abhängig­ keit von der Zuflußmenge des Abwassers durch den Regler 38 (Fig. 4) des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlamm­ gemisches eingestellt. Das geklärte Abwasser strömt zwischen den strahllenkenden Trennwänden 53 des Einlaufkastens 52 für das gereinigte Wasser in diesen und von hier durch die biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48 in die Überlaufrinne 11. Dabei dienen die biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48 nicht nur zum Abtransport des gereinigten Wassers aus der Anlage, sondern auch als weiche Anker, die die Lage des Reglers 38 des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlammge­ misches in der Draufsicht fixieren. Die strömungslenkenden Trennwände 53 bewirken einen gleichmäßigen Einlauf des Wassers von den oberflächigen Schichten der Schlammabscheider 9, 10.

In Zeiten verminderten Zuflusses fließt das Abwasser bei geringen Druckverlusten durch die biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48, die für eine bestimmte Durchflußmenge gerechnet sind, was eine minimale Eintauchtiefe der Flügelräder 33, 34 der mechanischen Belüfter 23, 24 zur Folge hat. Entsprechend der Vergrößerung der Durchflußmenge der eintretenden Abwässer und somit der Belastung durch organische Verunreinigungen nehmen die Druckverluste in der Flüssigkeit beim Durchfließen der biegsamen Rohrleitungen 46, 47, 48 zu, was ein Steigen des Flüssigkeitsniveaus 37 und somit ein tieferes Eintauchen der Flügelräder 33 der Belüfter 23, 24 zur Folge hat, so daß auch die von diesen eingetragene Sauerstoffmenge zunimmt.

Bei einem Abwasserzufluß, der den maximal vorgesehenen über­ steigt, liegt der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des oberen Randes der Überlaufrinne 11, und das geklärte Abwasser strömt außer durch die biegsamen Rohrleitungen teilweise direkt in die Überlaufrinne 11, so daß die Eintauchtiefe der mecha­ nischen Belüfter 23, 24 die maximal zulässige nicht übersteigt.

Der Regler 38 des dynamischen Niveaus hält somit das Niveau des Abwasser-Belebtschlammgemisches in den Schlammabscheidern 9, 10 und in dem mit diesen kommunizierenden Mischbehälter 1 stufenlos auf dem jeweils optimalen Wert, was zu einer gleichmäßigen Änderung der Eintauchtiefe der Flügelräder 33, 34 der mechanischen Belüfter 23, 24 derart führt, daß bei höherem Abwasserzufluß eine größere Sauerstoffmenge von den mechanischen Belüftern 23, 24 eingeführt wird. Dies spart Elektroenergie.

Abhängig von der Eintauchtiefe der Flügelräder des mechanischen senkrechten Belüfters können drei Betriebszustände unter­ schieden werden: Zerstäuben, wirksame Belüftung und reine Vermischung der Flüssigkeit.

Die Zerstäubung findet bei einer geringen (von -0,1 bis -0,05 m) Eintauchtiefe h der Flügelräder statt. Unter diesen Bedingungen ist die oxydierende Fähigkeit OC und der Energie­ aufwand gering.

Je nach der Vergrößerung der Eintauchtiefe h der Flügelräder von -0,05 m bis 0,15 m (bei konstanter Drehzahl) erreicht die oxydierende Fähigkeit OC des mechanischen senkrechten Belüfters die Maximalwerte, und der Leistungsverbrauch N steigt etwa linear. Dieser Eintauchbereich ist der der wirk­ samen Belüftung.

Bei größerer (über 0,15 m) Eintauchtiefe h der Flügelräder fällt die oxydierende Fähigkeit OC des Belüfters steil ab, weil die Flügelräder allmählich den Kontakt mit der Atmos­ phärenluft verlieren. Dann wirken sie nur noch mischend und der Leistungsverbrauch N wird maximal.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, besteht ein optimaler Größenbereich des Eintauchens der Flügelräder, in dem die Belüftungs­ effektivität und die Leistung des Belüfters, bezogen auf den Sauerstoff, hohe Werte aufweisen. Der Betrieb im optimalen Bereich wird dadurch erreicht, daß die Fläche des freien Querschnitts der biegsamen Rohrleitungen des Reglers des dynamischen Niveaus und die konstante Eintauchtiefe ihres Eintrittsendes hinsichtlich des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlammgemisches so gewählt ist, daß die Eintauchtiefe der Flügelräder des Belüfters in einem Bereich von -0,05 bis 0,15 m schwankt.

Es gelingt somit eine vollständige und stabile biologische Reinigung von Abwässern auch bei beträchtlichen Schwankungen des Zuflusses und der Konzentration organischer Verun­ reinigungen. Die Konstruktion ist einfach und kompakt und die Zuverlässigkeit bei niedrigem Elektroenergieaufwand hoch.

Claims (3)

1. Belebtschlammbecken für die Reinigung von Abwässern mit Belebtschlamm
mit einem Mischbehälter (1), der Dispergatoren (2) sauerstoff­ haltigen Gases enthält und in den die zu reinigenden Abwässer und regenerierter Belebtschlamm eingeleitet werden,
und mit einem dem Mischbehälter (1) nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren nachgeschalteten Schlammabscheider (9, 10) zur Abscheidung des Belebtschlamms vom gereinigten Wasser mit einem Auslaß (11) des gereinigten Wassers und einem Auslaß (12) des Rücklaufschlammes,
und mit einem den Rücklaufschlamm aufnehmenden Regenerator (18) des Belebtschlammes, der Dispergatoren (19) sauerstoff­ haltigen Gases enthält und einen Durchtritt (5) zum Mischbe­ hälter (1) für den regenerierten Belebtschlamm aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (1) mindestens einen an sich bekannten mechanischen Flügelradbelüfter (23, 24) mit senkrechtem Steigrohr aufweist, dessen Austritts­ ende (29, 30) als Trichter (31, 32) ausgebildet ist, in dem die Flügelräder (33, 34) des Belüfters angeordnet sind und dessen oberer Rand (35, 36) oberhalb des dynamischen Niveaus (37) des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Mischbe­ hälter (1) liegt,
wobei an das Steigrohr ein Saugstutzen (25, 26) angeschlossen ist, dessen Eintrittsende (27, 28) mit dem Regenerator (18) verbunden ist, und daß der Auslaß (11) des gereinigten Wassers aus dem Schlammabscheider (9, 10) einen Regler (38) des dynamischen Niveaus des Abwasser-Belebtschlammge­ misches in direkter Abhängigkeit vom Zufluß des Abwassers derart aufweist, daß die Eintauchtiefe der Flügelräder (33, 34) des Belüfters (2, 24) bezüglich des dynamischen Niveaus (37) des Abwasser-Belebtschlammgemisches in einem Bereich von etwa 0,05 bis 0,15 m bleibt.

2. Belebtschlammbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (38) des dynamischen Niveaus (37) des Abwasser- Belebtschlammgemisches eine Überlaufrinne (11) mit mindestens zwei biegsamen Rohrleitungen (46, 47, 48) ist, deren Eintritts­ enden (49, 50, 51) in einem Einlaufkasten (52) mit strom­ leitenden Trennwänden (53) und einem Ponton (54) liegen, der eine konstante Eintauchtiefe der Eintrittsenden (49, 50, 51) der biegsamen Rohrleitungen (46, 47, 48) bezüglich des dynamischen Niveaus (37) des Abwasser-Belebtschlammge­ misches gewährleistet.

3. Belebtschlammbecken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des freien Querschnitts der biegsamen Rohr­ leitungen (46, 47, 48) und die konstante Eintauchtiefe ihrer Eintrittsenden (49, 50, 51) bezüglich des dynamischen Niveaus (37) des Abwasser-Belebtschlammgemisches entsprechend der einzuhaltenden Eintauchtiefe der Flügelräder (33, 34) des Belüfters (23, 24) gewählt sind.