DE3619247C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Teichanlage mit wenigstens einer die Teichanlage durchquerenden Belüfterkette mit ne­ beneinander an einem flexiblen Träger hängenden, von einer Luftversorgungsleitung gespeisten Bodenbelüftern, die durch die im Bodenbereich ausströmende Luft seitlich hin- und her­ getrieben werden.

Solche Belüfterketten sind beispielsweise aus der DE-AS 28 34 899 bekannt. Sie können sowohl in Belebtschlammbecken als auch in Teichanlagen eingesetzt werden.

Es ist auch bereits bekannt, bei der biologischen Reinigung von Abwasser in einem Belebungsbecken Festbettreaktoren an­ zuordnen, die als Träger für Mikroorganismenwachstum dienen und durch die sauerstoffhaltiges Gas zirkuliert wird, um Sauerstoff und organische Verschmutzungen den auf diesen Festbettreaktoren festsitzenden Mikroorganismen zuzuführen und so die Bedingungen für ihre Vermehrung zu schaffen. Sol­ che Festbettreaktoren sind beispielsweise in der DE-OS 29 01 509 und der DE-OS 33 27 774 beschrieben.

Aus der DE-OS 33 24 039 und der DE-OS 35 22 965 sind Fest­ bettreaktoren bekannt, die mit Hilfe von Auftriebskörpern oder Schwimmern schwimmend in dem belüfteten Becken oder Teich angeordnet sind.

Künstlich belüftete Teichanlagen für die Abwasserbehandlung haben verschiedene Vorzüge gegenüber Belebtschlammbecken. Sie haben eine gute Abbauleistung hinsichtlich der BSB- und CSB-Werte und ein hydraulisch und biologisch großes Puffer­ vermögen. Sie sind unkompliziert in der Handhabung, passen sich gut in die Landschaft ein und gestatten eine einfache Mischwassergestaltung.

Ein Wesensmerkmal der Teichanlage, die im Gegensatz zu übli­ chen Belebtschlammbecken ohne interne Rücklaufschlammsysteme arbeiten, besteht darin, daß die Konzentration der Biomasse und das Schlammalter in solchen Teichanlagen zu gering ist, als daß sich die für die Nitrifikation erforderlichen auto­ trophen Nitrifikanten (Nitrosomas und Nitrobacter) in aus­ reichender Menge entwickeln und produktiv werden können.

Es ist aber erwünscht, bei der weitergehenden biologischen Reinigung von Abwasser auch eine Nitrifikation zu bekommen und so mit Hilfe der genannten Nitrifikanten den im häusli­ chen Abwasser vorliegenden organischen Stickstoff zu oxidie­ ren. Dieser Stickstoff tritt im Abwasser in der Regel als Ammoniumionen auf und wird mit Hilfe der genannten Mikroor­ ganismen zu Nitrationen oxidiert. Die bei diesen Reaktionen beteiligten Mikroorganismen unterscheiden sich aber von den heterotrophen Bakterien durch eine wesentlich geringere Wachstumsgeschwindigkeit.

Eine Nitrifikation während der biologischen Abwasserreini­ gung ist erforderlich, da im geklärten Abwasser in höheren Konzentrationen verbleibender Stickstoff die Gewässer nach­ haltig beeinträchtigt. Durch in diesen Gewässern dann auf­ tretende Nitrifikationsvorgänge wird eine hohe Sauerstoff­ zehrung verursacht, so daß Sauerstoffmangelerscheinungen auftreten. Da Stickstoffverbindungen Düngemittel sind, wer­ den die Gewässer außerdem eutrophiert. Bei einer pH-Wertver­ schiebung kann Ammoniak entstehen, und dieses besitzt be­ reits in geringen Konzentrationen eine hohe Giftigkeit für Fische. Die Trinkwasseraufbereitung aus Oberflächengewässern ist bei Anwesenheit von Stickstoff mit erheblichen Problemen verbunden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, in Teichanlagen eine weitergehende Abwasserbehandlung durch erhöhte Nährstoffreduzierung, insbesondere eine Ver­ besserung des Stickstoffabbaus zu bekommen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Teichanlage mit wenigstens einer die Teichanlage durchquerenden Belüf­ terkette mit nebeneinander an einem flexiblen Träger hängen­ den, von einer Luftversorgungsleitung gespeisten Bodenbelüf­ tern, die durch die im Bodenbereich ausströmende Luft seit­ lich hin- und hergetrieben werden, dadurch gelöst, daß seit­ lich oder an der Belüfterkette wenigstens ein Festbettreak­ tor als Träger für Mikroorganismenwachstum derart angeordnet ist, daß die Bodenbelüfter auf ihrem Pendelweg eine solche Position einnehmen, daß die aus ihnen ausströmende, in der Teichanlage aufsteigende Luft wenigstens teilweise den Fest­ bettreaktor durchströmt.

Die hierbei verwendeten Festbettreaktoren können in unter­ schiedlichster Form, Anordnung und Anzahl vorgesehen werden, doch sollten die Festbettreaktoren in der Teichanlage so hoch angeordnet sein, daß sie von unten durch die seitlich hin- und herschwingenden Bodenbelüfter durchlüftet werden können.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn im wesentlichen die Ge­ samtheit der Bodenbelüfter einer Belüfterkette gleichzeitig zur Durchlüftung von Festbettreaktoren verwendet wird. So sind zweckmäßig jeweils parallel zu einer Belüfterkette im wesentlichen über deren ganze Länge solche Festbettreaktoren angeordnet, und diese sind zweckmäßig in der Form einer Ket­ te mit mehreren in Reihe daran befestigten Festbettreaktoren vorgesehen.

Da die Bodenbelüfter von einer Seite her zu den Festbettre­ aktoren schwingen, wird der Festbettreaktor bei Durchlüftung nur mit Hilfe einer Belüfterkette möglicherweise ungenügend ausgenutzt, so daß es besonders zweckmäßig ist, beiderseits der Festbettreaktoren-Kette jeweils eine Belüfterkette vor­ zusehen, so daß die Bodenbelüfter von beiden Seiten zu der Festbettreaktoren-Kette hin schwingen und die Festbettreak­ toren durchlüften.

Nach einer anderen Ausführungsform können die Festbettreak­ toren auch an wenigstens einer Belüfterkette selbst ange­ bracht werden. In diesem Fall werden Festbettreaktoren zwi­ schen jeweils zwei Bodenbelüftern an der Belüfterkette be­ festigt, wobei die Belüfterkerzen an den Bodenbelüftern die benachbarten Festbettreaktoren untergreifen, so daß bei der Pendelbewegung der Bodenbelüfter die Luftaustrittsöffnungen in den Belüfterkerzen unter diesen Festbettreaktoren hin- und herschwingen.

Natürlich können auch beide Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, indem zusätzlich zu der letzteren Anord­ nung Bodenbelüfter parallel angeordneter Belüfterketten von der Seite her unter die Festbettreaktoren schwingen.

Wenn hier in diesem Zusammenhang von einer Durchlüftung, von Belüftern oder einer Luftversorgungsleitung die Rede ist, so bezieht sich dies nicht nur auf die Verwendung von Luft natürlicher Zusammensetzung, sondern auch auf die Ver­ wendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder von rei­ nem Sauerstoff.

Die Festbettreaktoren können die unterschiedlichste Gestalt und Ausbildung haben. Zweckmäßig sind sie, wie aus dem oben diskutierten Stand der Technik bekannt ist, mit Schwimmern oder Auftriebskörpern versehen, so daß sie von der Teich­ oberfläche, auf der die Auftriebskörper schwimmen, in das Wasser hängen und durch Annäherung der hin- und hergetriebe­ nen Bodenbelüfter von unten durchlüftet werden.

Bei den Festbettreaktoren kann es sich um spezifisch groß­ flächige Körper handeln, auf deren Oberfläche sich die Mi­ kroorganismen ansiedeln können und durch deren Hohlräume die Luft leicht hindurchstreichen kann. Es muß sich dabei also um relativ große durchgehende Hohlräume handeln. Solche Körper können aus Kunststoff, Keramikmaterial oder anderem den Bedingungen der Teichanlage widerstehenden Materialien bestehen. Beispielsweise können diese Körper Blöcke sein, die durch eine Rahmenkonstruktion zu einem Festbettreaktor zusammengehalten werden.

Stattdessen können die Festbettreaktoren auch aus luftdurch­ lässigen Behältnissen, wie von einer Siebwand, einem Netz oder dergleichen umgebenen Körpern bestehen, die ihrerseits mit einem luftdurchlässigen Füllmaterial gefüllt sind. Bei­ spielsweise können die Festbettreaktoren aus einem Gestell bestehen, an dem netzartige Beutel befestigt sind, die mit luftdurchlässigen Füllkörpern, wie aus Kunststoff, Keramik­ material oder dergleichen, gefüllt sind.

Beim Hin- und Hertreiben der Bodenbelüfter in der Teichanla­ ge braucht die aus ihnen austretende Luft beim Aufsteigen in dem Teich nicht unmittelbar in die Festbettreaktoren ein­ zutreten, d. h. die Pendelbewegung der Bodenbelüfter braucht diese nicht zwingend in unmittelbare Nähe der Festbettreak­ toren zu bringen. Vielmehr ist es vorstellbar, daß seitlich von den Festbettreaktoren Umlenkeinrichtungen, wie Leitble­ che vorgesehen sind, unter die die Luft aus den Bodenbelüf­ tern beim Hin- und Hertreiben derselben gelangt und von de­ nen die Luft dann in den unteren Teil der Festbettreaktoren geleitet wird, um in den Festbettreaktoren zur Oberfläche des Teiches hin aufzusteigen. Beim Vorsehen solcher Umlenk­ einrichtungen ist es zweckmäßig, diese in Form von Leitwän­ den zu gestalten, die zum unteren Teil eines Festbettreak­ tors hin nach oben geneigt sind.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht jedoch darin, daß die Bodenbelüf­ ter in solchem Abstand von den Festbettreaktoren und derart in der Teichanlage angeordnet sind, daß sie beim Hin- und Herpendeln alternierend in eine Position unter Festbettreak­ toren gelangen, so daß die aus den Bodenbelüftern austreten­ de Luft in dieser Position beim Aufsteigen in der Teichanla­ ge zwangsläufig wenigstens teilweise in den Festbettreaktor eintritt.

Für eine solche Ausführungsform sind bestimmte Gestaltungen der Festbettreaktoren besonders bevorzugt. Bevorzugte Fest­ bettreaktoren hierfür sind solche, deren Querschnitt eine zum Teichboden hinweisende Spitze aufweist und beispielswei­ se dreieckig ist. Besonders bevorzugt ist ein Festbettreak­ tor mit viereckigem sowie quadratischem Querschnitt, wobei eine Ecke dieses Querschnitts zur Teichoberfläche und eine zum Teichboden hinweist. Gegenüber Festbettreaktoren mit dreieckigem Querschnitt haben diejenigen mit viereckigem Querschnitt den Vorteil, daß sie eine höhere von der Luft zu durchstreichende poröse Schicht enthalten. Andererseits haben dreieckige Festbettreaktoren den Vorteil, leichter handhabbar zu sein und weniger tief einzutauchen. Die Tatsa­ che, daß eine Ecke des Festbettreaktorquerschnitts zum Teichboden weist, erleichtert den Bodenbelüftern, sich einem Festbettreaktor soweit zu nähern, daß die Belüfterkerze am Ende des Bodenbelüfters weitestmöglich unter den Fest­ bettreaktor gelangt, so daß die aus dem Bodenbelüfter auf­ steigende Luft größtenteils durch den Festbettreaktor strömt. Dies kann in bestimmten Fällen noch erleichtert wer­ den, indem der Querschnitt des Festbettreaktors rautenförmig ausgebildet ist, wobei die spitzen Winkel der Raute zum Teichboden und zur Teichoberfläche hinweisen.

Wenn die Durchlüftung der Festbettreaktoren mit Hilfe der seitlich hin- und hergetriebenen Bodenbelüfter nicht aus­ reicht, kann es in bestimmten Fällen zweckmäßig sein, an den Festbettreaktoren eine zusätzliche Luftversorgungslei­ tung mit Belüftereinrichtungen in deren unterem Bereich an­ zuordnen. Bei Verwendung von Festbettreaktor-Ketten kann am unteren Ende der an der Kette aufgehängten Festbettreak­ toren eine durchgehende Luftversorgungsleitung mit seitli­ chen Austrittsöffnungen vorgesehen sein. Stattdessen kann aber auch die Luftversorgungsleitung gleichzeitig die Kette zur Aufhängung der Festbettreaktoren sein. In diesem Fall müssen von dieser Versorgungsleitung aus Zweigleitungen zum unteren Ende eines jeden der Festbettreaktoren gehen, und diese Abzweigleitungen können in üblichen Belüfterkerzen enden. Eine solche zusätzliche Luftversorgungsleitung ist aber, wie zu betonen ist, nicht zwingendes Merkmal der vor­ liegenden Erfindung.

Um stark verschmutzte Zuläuft zu verdünnen, die Pufferwir­ kung des Systems zu optimieren und Belastungsspitzen zu dämpfen, die Kontaktzeit zu verlängern und/oder die nicht seßhaften Mikroorganismen im Teich zu halten und aufzukon­ zentrieren, ist es zweckmäßig, eine Rückführleitung vorzuse­ hen, die Wasser aus dem Bereich des Teichablaufes in den Bereich des Teichzulaufes zurückbefördert.

Eine solche Rückführleitung kann beliebig in der Teichanlage vorgesehen sein. Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht da­ rin, diese Rückführleitung an der Festbettreaktor-Kette zu befestigen oder aber diese Kette selbst als Rückführleitung auszubilden.

Durch die Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. In dieser bedeuten

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfin­ dung in einer Teichanlage,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendeten Festbettreaktors,

Fig. 3 eine Vorderansicht der wesentlichen Bestandteile ei­ ner Vorrichtung nach der Erfindung unter Anwendung des in Fig. 2 dargestellten Festbettreaktors,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Ausschnittes aus einer Be­ lüfterkette mit Festbettreaktoren nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 eine Vorderansicht der in Fig. 4 dargestellten Vor­ richtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Teichanlage 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3 enthält zwei Belüfterket­ ten 4 mit jeweils acht Bodenbelüftern 5, deren Aufbau bei­ spielsweise den Fig. 2 und 3 der DE-AS 28 34 899 entspricht.

Mittig zwischen den beiden Belüfterketten 4 und parallel zu diesen befindet sich in der Teichanlage 1 eine Festbett­ reaktor-Kette 6 mit vier Festbettreaktoren 7. Die durch die Luftzuführungsleitung 8 gespeisten Belüfterketten 4 sind so locker über die Teichanlage 1 geführt, daß die Bodenbe­ lüfter 5 entsprechend den Darlegungen in der DE-AS 28 34 899 hin- und hergetrieben werden und dabei unter die Festbettre­ aktoren 7 gelangen.

In Fig. 2 ist ein einzelner der Festbettreaktoren 7 perspek­ tivisch dargestellt. Dieser besteht aus einem Rahmen 8 aus einem Metallrohr, der einen Block aus einem von Hohlräumen durchsetzten, spezifisch großflächigen Kunststoffmaterial zu­ sammenhält.

Der Querschnitt des Rahmens 8 ist quadratisch, wobei jeweils eine Ecke des Quadrates zum Teichboden und zur Teichoberflä­ che weist.

Einbezogen in den Rahmen 8 ist eine Luftversorgungsleitung 10, die über den aus Metallrohr bestehenden Rahmen mit den Belüfterkerzen 11 verbunden ist. Diese bestehen aus T-Stüc­ ken mit Öffnungen, durch die die Luft austreten kann. Diese Belüfterkerzen bilden somit Belüftereinrichtungen für den Festbettreaktor 7 zusätzlich zu den hin- und herpendelnden Bodenbelüftern 5.

Mit der Luftversorgungsleitung 10 ist ein Schwimmer 12 ver­ bunden, der von einer Leitung 13 durchsetzt ist, welche als Wasserrückführleitung dient.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, perlt die aus den Lüfterker­ zen 11 austretende Luft durch den Block des Festbettreaktors 7 hindurch zur Oberfläche der Teichanlage.

In Fig. 3 ist die Kombination des in Fig. 2 perspektivisch dargestellten Festbettreaktors 7 zusammen mit jeweils einem Bodenbelüfter 5 zweier paralleler Belüfterketten 4 in Vor­ deransicht dargestellt. Die Bodenbelüfter 5 bestehen jeweils aus einem von einer Luftversorgungsleitung 17 durchsetzten Schwimmer 14, einem mit der Luftversorgungsleitung 17 ver­ bundenen Fallrohr 15 und einem am unteren Ende des Fallroh­ res 15 befestigten Luftverteilerrohr 16 etwa in der Form eines T-Stückes mit Luftaustrittsöffnungen. Der Bodenbelüf­ ter 5 entspricht der Konstruktion der Fig. 2 und 3 der DE- AS 28 34 899. Die aus den Luftverteilerrohren 16 austretende Luft durchströmt den Festbettreaktor 7 zusammen mit der aus den zusätzlichen Belüftereinrichtungen 11 austretenden Luft, wenn sich die Bodenbelüfter bei ihrer Pendelbewegung in der in Fig. 3 dargestellten Lage befinden.

In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In dieser Ausfüh­ rungsform sind die Festbettreaktoren 19 direkt an einer Be­ lüfterkette befestigt, so daß die Belüfterkerzen mit den Luftaustrittsöffnungen unter den Festbettreaktoren schwingen und dabei die Festbettreaktoren durchlüften.

Wie in Fig. 4 gezeigt, besitzt die Belüfterkette 18 hinter­ einander entlang dieser Kette angeordnete Schwimmer oder Auftriebskörper 21, an denen abwechselnd jeweils ein Fest­ bettreaktor 19 oder ein Bodenbelüfter 20 befestigt ist. Die Bodenbelüfter 20 haben wiederum T-Form, wobei die T-Schenkel Belüfterkerzen 22 bilden, die teilweise unter den Festbett­ reaktoren 19 liegen und beim Hin- und Herpendeln der Boden­ belüfter 20 unter diesen Festbettreaktoren hin- und herge­ hen.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, haben die Festbettreaktoren 19 in diesem Fall einen dreieckigen Querschnitt, wobei eine der Ecken zum Teichboden hinweist.

Außerdem sind parallel zu der in Fig. 4 dargestellten Belüf­ terkette 18 mit daran befestigten Festbettreaktoren 19 noch zwei weitere Belüfterketten ohne daran befestigte Festbett­ reaktoren gezeigt, die an Schwimmern 14 Bodenbelüfter 5 ent­ sprechend Fig. 3 besitzen. Bei einer solchen Ausführungsform wird der Festbettreaktor optimal durchlüftet, da er gleich­ zeitig von dem Bodenbelüfter 20, dessen Belüfterkerzen 22 unter ihm schwingen, und von einem der seitlich heranschwin­ genden Bodenbelüfter 5 durchlüftet wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Teichanlage mit wenigstens einer die Teichanlage durchquerenden Belüfterkette mit nebeneinander an einem flexiblen Träger hängenden, von einer Luftversorgungslei­ tung gespeisten Bodenbelüftern, die durch die im Bodenbe­ reich ausströmende Luft seitlich hin- und hergetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich oder an der Belüfterkette (4) wenigstens ein Festbettreaktor (7) als Träger für Mikroorganismenwachstum derart angeordnet ist, daß die Bodenbelüfter (5) auf ihrem Pendelweg eine solche Position einnehmen, daß die aus ihnen ausströmende, in der Teichanlage (1) aufsteigende Luft wenigstens teilwei­ se den Festbettreaktor durchströmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlich parallel zu der Belüfterkette (4) eine Ket­ te (6) mit mehreren in Reihe daran befestigten Festbett­ reaktoren (7) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Belüfterkette (18) Festbettreaktoren (19) zwischen Bodenbelüftern (20) derart befestigt sind, daß die Aus­ trittsöffnungen der Bodenbelüfter unter den Festbettreak­ toren hin- und herpendeln.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Belüfterketten (4) im wesentlichen paral­ lel zueinander und zwischen ihnen eine Festbettreaktoren- Kette (6) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbettreaktoren (7) aus Körpern mit spezifisch großer Oberfläche bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Festbettreaktoren (7) eine zusätzliche Luftversorgungsleitung (10) mit Belüfterein­ richtungen (11) in deren unterem Bereich angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbettreaktoren-Kette (6) mit Schwimmkörpern (12) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Festbettreaktoren-Kette (6) eine Rückführleitung (13) angeordnet ist, die Wasser aus dem Bereich des Teichablaufes (3) in den Bereich des Teichzulaufes (2) zurückbefördert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbelüfter (5) auf ihrem Weg in Richtung auf den Festbettreaktor (7) in eine Position unter diesem gelangen, in der die aus den Bodenbelüftern austretende Luft beim Aufsteigen wenigstens teilweise in den Festbettreaktor gelangt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbelüfter (5) auf ihrem Weg in Richtung auf den Festbettreaktor (7) in den Bereich einer Umlenkeinrichtung gelangen, die die aus den Boden­ belüftern austretende Luft wenigstens teilweise in den Festbettreaktor führt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbettreaktoren (7) einen Querschnitt in der Form eines auf einer Spitze stehenden Vierecks oder Dreiecks haben.