DE4306337C2

DE4306337C2 - Abwasserbehandlungsanlage mit Belebtschlammprozeßbetten

Info

Publication number: DE4306337C2
Application number: DE19934306337
Authority: DE
Inventors: Iwao Ueda; Chie Ueda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: AU655098B2; JPH0623388A; DE4306337A1; US5277798A; KR960004766B1; GB2264704B; FR2687994B1; CH688548A5; AU3286793A; JPH0683839B2; KR930017825A; GB2264704A; TW230766B; GB9302414D0; FR2687994A1; CA2086859A1; NZ245835A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abwasserbehand lungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches, zum Behandeln von Abwasser, wie vorgereinigtem, industriellem Abwasser, verschiedenen Haushaltsabwässern und insbesondere eine Abwasserbe handlungsanlage zum oxidativen Zersetzen und Entfernen von wasserverunreinigenden Materialien, wie Materialien mit biochemischem oder chemischem Sauerstoffbedarf, indem be wirkt wird, daß Abwasser in Anwesenheit von Luft in Kon takt mit einem Belebtschlammprozeßbett kommt, in dem Mi kroorganismen (d. h. Belebtschlamm) auf einem Träger (d. h. einem Festbett) angeordnet und in diesem kultiviert werden.

Im Hinblick auf die Abwasserbehandlung von oxidativ zu zersetzenden und zu entfernenden, wasserverunreinigenden Materialien, sowie Materialien mit biochemischem oder che mischem Sauerstoffbedarf, die in Abwässern enthalten sind, welche aus Fabriken, Hotels, Wohnhäusern abgeleitet werden, haben die Anmelder bereits eine Abwas serbehandlungsanlage mit Belebtschlammprozeßbetten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches vorgeschlagen, wie in US 4,680,111 offenbart. Bei dieser vorbekannten Abwasser behandlungsanlage ist die Fläche der erwähnten äußeren Umfangsbereiche des zylindrischen Kerns, die mit dem porö sen Bauteil eingehüllt sind, bei jedem der Belebtschlamm prozeßbetten von Behälter zu Behälter entsprechend der Anordnung der Behandlungsbehälter vergrößert, um eine Vielfalt für die Bakterienarten, für das Brutverhältnis von aeroben und anaeroben Bakterien und deren Verteilung von Behälter zu Behälter in der Anordnung des Aufbaus der Behälter zu schaffen.

Wenn bei der bekannten Abwasserbehandlungsanlage etwas Luft durch das Lufteinströmrohr in das Belüftungsrohr ge geben wird, das an dem Boden jedes Abwasserbehandlungs behälters angeordnet ist, wird die Luft in das Abwasser in Form von Blasen durch eine Vielzahl von Schlitzen gebla sen, die auf der Oberfläche des Belüftungsrohres ausgebil det sind, und das Abwasser, das den Sauerstoff der Luft gelöst enthält, kommt mit den Belebtschlammprozeßbetten oberhalb des Belüftungsrohres in Kontakt. Somit werden die wasserverunreinigenden Materialien, wie Materialien mit biochemischem oder chemischem Sauerstoffbedarf, von den aeroben und aneroben Bakterien zersetzt, die auf den Be lebtschlammprozeßbetten implantiert und kultiviert sind.

In der Zwischenzeit werden die aeroben und anaeroben Bak terien weiterhin bebrütet, wozu ein Teil der Energie ver wendet, die während der Zersetzung erhalten worden ist. Da jedes der Belebtschlammprozeßbetten zylindrisch ist, be steht ein Unterschied in der Konzentration des gelösten Sauerstoffes (im weiteren als DO-Wert bezeichnet) zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich des Zylinders, und aerobe Bakterien werden zum großen Teil auf der äußeren Umfangsfläche des Bettes wachsen, während anaerobe Bakte rien auf der inneren Umfangsfläche des Bettes wachsen wer den. Dann werden Riesen-Mikroorganismen, so wie Zoogloea- Bakterien, Sphaerotilus, Nematoden oder Wassermilben spon tan im Mittelabschnitt des porösen Bauteils des Belebt schlammprozeßbettes wachsen und verbrauchen sowohl die aeroben als auch die aneroben Bakterien, um sie zu autoly sieren. Daher wird der exzessiven Zunahme aerober Bakte rien, die übermäßig Schlamm erzeugen, erfolgreich vorge beugt. Da eine Vielzahl von Abwasserbehandlungsbehältern in einer Reihe angeordnet sind, wobei jeder Behälter mit seinem benachbarten Behälter durch einen Durchgang verbun den ist, gibt es, wenn der DO-Wert durch reduzierende Luftzufuhr durch das Belüftungsrohr zu jedem Behälter in der Reihenfolge der Anordnung der Behälter geändert wird, eine Änderung von Behälter zu Behälter in bezug auf die Art der Bakterien, des Verhältnisses von aeroben zu anaer oben Bakterien, der Verteilung von Riesen-Mikroorganismen usw., die in jedem Abwasserbehandlungsbett kultiviert wer den. Somit wird es möglich, Eigenschaften der jeweiligen Mikroorganismen gemäß dem Behandlungsprozeß zu verwenden, d. h. exzellente Wirksamkeit von aeroben Bakterien bei der Behandlung von Materialien mit biochemischem oder chemi schem Sauerstoffbedarf, die bei hoher Belastung vorliegen, und von anaeroben Bakterien bei dem Behandlung von Mate rialien mit biochemischem Sauerstoffbedarf, die bei nied riger Belastung vorliegen, ebenso wie die Zersetzung von Stickstoff.

Die vorstehend beschriebene Verbesserung im Wirkungsgrad der Behandlung hängt weitgehend von der genauen Kontrolle ab, um den geeigneten DO-Wert zu erhalten. Unter diesem Gesichtspunkt ist im Fall jedes Belebtschlammprozeßbettes eine Schwankungsbreite für die Durchflußgeschwindigkeit des Abwassers gegeben, dessen DO-Wert in Abhängigkeit von der Außenseite oder Innenseite des Zylinders durch Verän derung der physikalischen Umgebung des Bettes erhöht wird. Die Kontrolle des DO-Wertes ist daher sowohl innerhalb als auch außerhalb des zylindrischen Bettes recht genau und einfach, und es ist möglich, den DO-Wert in geeigneter Weise zu kontrollieren wobei die Nährstoffbilanz in den jeweiligen Behältern, die hintereinander angeordnet sind, eingehalten wird und demgemäß die am meisten geeignete Brutphase gemäß jedem Behandlungsprozeß konstant gebildet wird. Somit wird eine stabile und effiziente Abwasserbe handlung über einen langen Zeitraum konstant erreicht.

Wenn man die Abwasserbehandlungsanlage einsetzt, die in US 4,680,111 offenbart ist, werden vielfältige Vorteile erreicht, so daß, selbst wenn die Luftzufuhrmenge aus dem Belüftungsrohr so gehalten wird, wie sie bei Beginn des Betriebes eingestellt war, eine sehr wirksame Abwasserbehandlung durch die Behandlungsanlage insgesamt durchgeführt wird, trotz Änderungen der Materialien mit biochemischem oder chemischem Sauerstoffbedarf im Abwas ser. Es ist möglich, das Abwasser zu allen Zeiten mit ho hem Wirkungsgrad zu behandeln. Daneben ist die tägliche Betriebsüberwachung einfach und erfordert nicht viel Ar beit.

Jedoch fließt bei der bekannten Abwasserbehandlungsanlage gemäß US 4,680,111 Abwasser einfach in den ersten Behäl ter, der gefüllt wird, und fließt anschließend weiter in den nächsten Behälter, wobei es aus dem ersten Behälter in einer solchen Weise überläuft, daß es langsam durch jeden Behandlungsbehälter strömt, während die einströmende Luft durch das Belüftungsrohr zugeführt wird.

Daher kann der Nachteil auftreten, daß die Bedingungen für die Anwesenheit von Mikroorganismen, die auf dem Belebt schlammprozeßbett gebildet werden, zwischen dem oberen Bereich und dem oberen Bereich des Bettes, zwischen dem mittleren Bereich und dem Umfangsbereich oder abhängig von der Lage des angeordneten Bettes in einem Behälter Schwan kungen unterworfen ist. Um einem solchen Nachteil zu be gegnen, wird die bekannte Anlage so gesteuert, daß eine Vielfalt, von Behälter zu Behälter, in bezug auf die Art der Bakterien, dem Verhältnis von aeroben zu anaeroben Bakterien, usw., bereitgestellt wird. Es bleibt jedoch das Problem, daß nicht eine spezielle Art von Belebtschlamm gebildet wird, die tatsächlich in jedem Behälter erforder lich ist, abhängig von dem Abschnitt des Bettes im Behäl ter. Demgemäß wird der Wirkungsgrad der Behandlung des gesamten Behälters verringert, und als ein Ergebnis wird die erwartete Abwasserbehandlungsleistung der gesamten Anlage von Hochlastbehandlung zu Niederlastbehandlung nicht immer befriedigend erreicht.

Weiterhin ist es bei der bekannten Abwasserbehandlung manchmal der Fall, daß aufgrund jahreszeitlicher Änderun gen oder des Klimas, das in einem Gebiet vorherrscht, in dem die Anlage aufgestellt und betrieben wird, keine be friedigende Abwasserbehandlung erreicht wird. Weiterhin ist es bei Einsatz der vorbekannten Abwasserbehandlungs anlage sicher, daß überschüssiger Schlamm in merkbarer Weise reduziert wird, verglichen mit dem herkömmlichen Belebtschlammprozeß. Jedoch wird bei der Hochlastbehand lung für die Behandlung eines unbehandelten Abwassers, dessen Konzentration an wasserverunreinigendem Material sich beispielsweise auf 300 bis 3.000 ppm beläuft, eine geringe Menge an überschüssigem Schlamm selbst dann noch erzeugt, wenn die genannte Anlage eingesetzt wird. Demge mäß ist es erforderlich, daß solcher überschüssiger Schlamm regelmäßig aus der Anlage entfernt wird, und es versteht sich, daß hierfür zusätzliche Kosten entstehen. Darüberhinaus ist es bei Einsatz der vorbekannten Abwas serbehandlungsanlage sicher, daß wasserverunreinigende Materialien mit großer Geschwindigkeit entfernt werden. Ein perfektes Entfärben des behandelten Wassers ist jedoch schwierig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben diskutierten Probleme zu lösen und insbesondere eine verbesserte Abwasserbehandlungsanlage zu schaffen, bei der mehrere Abwasserbehandlungsbehälter nebeneinander vorgese hen sind und in jedem der Abwasserbehandlungs-behälter mehrere Belebtschlammprozeßbecken in vertikaler Richtung angeordnet sind und ein Belüftungsrohr am Boden angeordnet ist, wobei die Leistung der Abwasserbehandlung der jewei ligen Behandlungsbehälter verbessert wird, so daß die ge samte Anlage Abwasser zu allen Zeiten mit einem hohen Wir kungsgrad behandeln kann, wobei Hochlastbehandlung und Niederlastbehandlung abgedeckt werden, und daß eine befriedigende Abwasserbehandlungsleistung unabhängig von Jahreszeit und/oder Einsatzgebiet erreicht wird, ohne daß überschüssiger Schlamm entfernt werden müßte, wobei per fekt behandeltes, farbfreies Wasser ausgetragen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anlage durch die im Kennzeichen des Patentanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

In der erfindungsgemäßen Abwasserbehandlungsanlage wird Abwasser in jeden der Abwasserbehandlungsbehälter durch die Einrichtung zum Erzeugen eines Wasserwirbelstromes verquirlt, wodurch das Abwasser ausreichend bewegt wird, um in den gesamten Behälter zu strömen. Somit wird die gewünschte Art von Belebtschlamm im gesamten Behandlungs behälter unabhängig von der Position im Behälter gebildet, wodurch die Behandlungsleistung in dem gesamten Behälter verbessert wird. Da weiterhin eine Heizeinrichtung im Bo denteil jedes Abwasserbehandlungsbehälters angeordnet ist, kann die Temperatur des Abwassers auf einer Temperatur gehalten werden, die erforderlich ist, um den Schlamm zu allen Zeiten am Leben zu halten, selbst im Winter oder bei Einsatz der Anlage in kalten Gebieten. Selbst in dem Fall, daß die Konzentration an wasserverunreinigendem Material im dem nicht-aufbereiteten Abwasser, das der Abwasserbe handlungsanlage zugeführt wird, hoch ist, wird, da ein Teil des Abwassers mit geringerer Konzentration von dem zweiten Abwasserbehandlungsbehälter und von anderen Behäl tern in den ersten Behandlungsbehälter zurückgeführt wird, das nicht-aufbereitete Wasser verdünnt, wodurch die hohe Konzentration an wasserverunreinigendem Material auf eine geringere Konzentration eingestellt wird, die der Behand lung zugänglich ist. Da außerdem Abwasser aus dem zweiten Behälter und anderen Behältern in den ersten Behälter zu rückgeführt wird, kann die Zeit, die vom Einführen des nicht-aufbereiteten Abwassers in die Anlage bis zu dessen Austrag in Form von behandeltem Wasser, das heißt die Zeit, während der das Abwasser in den verschiedenen Behandlungsbehältern verbleibt, um darin behandelt zu wer den, kontrolliert werden; mit anderen Worten kann der Pro zentanteil des zu entfernenden wasserverunreinigenden Ma terials für das gesamte Behandlungssystem auf den optima len Wert eingestellt werden. Weiterhin kann, selbst wenn eine geringe Menge an überschüssigem Schlamm in dem Abwas serbehandlungsprozeß erzeugt wird, dieser überschüssige Schlamm im Sedimentationsbehälter und im Schlammaufschluß behälter, die gemeinsam mit den Abwasserbehandlungsbehäl tern in der Anlage installiert sind, behandelt werden und wird in keinem Falle aus der Anlage ausgetragen. Da der Überstand, der nach dem Aufschluß des Schlammes verbleibt, hohe Konzentrationen an Materialien mit chemischem Sauer stoffbedarf aufweist, wird das Behandlungswasser nicht aus der Anlage ausgetragen, sondern in den ersten Abwasserbe handlungsbehälter zurückgeführt. Hier kann die Befürchtung aufkommen, daß, wenn das behandelte Wasser mit hoher Kon zentration an Materialien mit chemischem Sauerstoffbedarf in den ersten Abwasserbehandlungsbehälter zurückgeführt wird, die Konzentration an Materialien mit chemischem Sau erstoffbedarf nach und nach erhöht wird, was zum Auftreten von größeren Mengen führt. Da jedoch, wie oben erwähnt, ebenfalls Abwasser geringer Konzentration in den ersten Behandlungsbehälter zurückgeführt wird, und die Abwasser behandlung mit sehr hoher Leistung abläuft, treten keine größeren Mengen auf. Mit der erfindungsgemäßen Abwasser behandlungsanlage wird es möglich, Abwasser mit hoher Lei stung sowohl bei Hochlastbehandlung als auch bei Nieder lastbehandlung zu behandeln. Somit wird zu allen Zeiten, unabhängig von jahreszeitlichen Veränderungen oder vom Klima in der Region, in der das System arbeitet, eine aus reichende Leistung der Abwasserbehandlung gewährleistet. Darüberhinaus wird keinerlei überschüssiger Schlamm aus dem System ausgetragen, und im Ergebnis wird damit das Entsorgen von überschüssigem Schlamm und die damit verbun denen Kosten eingespart. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Abwasserbehandlungssystems kann die Konzentration an was serverunreinigten Materialien auf 5 bis 0 ppm reduziert und ein farbfreies und durchsichtiges, behandeltes Wasser ausgetragen werden.

Fig. 1 ist eine geschnittene Vorderansicht einer Abwas serbehandlungsanlage mit Belebtschlammprozeß-bet ten als eine Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 1 darge stellte Anlage;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer Abwasserstromführungsplatte zeigt, die in der genannten Abwasserbehandlungs anlage benutzt wird;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der gesamten Anordnung eines Belebtschlamm-prozeß bettes zeigt, das in der erfindungsgemäßen Abwas serbehandlungsanlage benutzt wird.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Gesamtanord nung eines Belebtschlammprozeßbettes; und

Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Belebtschlammprozeßbettes.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfin dung, wobei Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht ist, die eine Gesamtanordnung der Abwasserbehandlungsanlage mit Belebtschlammprozeßbetten zeigt, und Fig. 2 eine Draufsicht darauf ist. Es sei angemerkt, daß Fig. 1 vier Abwasserbehandlungsbehälter und einen Abschnitt zur Ver arbeitung überschüssigen Schlammes dargestellt, getrennt in obere und untere Teile. Somit ist die Anordnung des Abschnittes für die Behandlung überschüssigen Schlammes von der Anordnung, die in Fig. 2 dargestellt ist, verschieden.

Die Abwasserbehandlungsanlage dieser Ausführungsform weist einen Abwasserbehandlungsabschnitt 10 und einen Abschnitt 12 zur Behandlung überschüssigen Schlammes auf. Der Abwas serbehandlungsabschnitt 10 weist vier Abwasserbehand lungsbehälter 14, 16, 18, 20 auf, die nebeneinander einge richtet sind, und der Abschnitt 12 zum Behandeln über schüssigen Schlammes weist einen Sedimentationsbehälter 22, einen Speicherbehälter 24 für überschüssigen Schlamm und einen Schlammaufschlußbehälter 26 auf.

Verbunden mit dem oberen Teil eines ersten Abwasserbehand lungsbehälters 14 des Abwasserbehandlungsabschnittes 10 ist ein (nicht dargestelltes) Einführungsrohr für unauf bereitetes Abwasser, und zwei Abwasserbehandlungsbehälter, einander benachbart, sind miteinander durch Strömungs durchgänge 28, 30, 32 verbunden, die jeweils auf dem oberen Teil der Trennwand ausgebildet sind.

Ein Paar Belüftungsrohre 33, die mit einem (nicht darge stellten) Lufteinströmrohr verbunden sind, sind jeweils an zwei Enden des inneren Bodenteils jedes Abwasserbehand lungsbehälters 14, 16, 18, 20 angeordnet. Eine Vielzahl von Belebtschlammbetten 34, 36, 38, 40 sind in vertikaler Richtung oberhalb jedes Belüftungsrohres 33 in jedem Abwasserbehandlungsbehälter 14, 16, 18, 20 in einer solchen Weise angeorndet, daß obere und untere Enden der Betten durch (nicht dargestellte) Tragpfeiler gestützt werden. Weiterhin ist in dem inneren Bodenteil jedes Ab wasserbehandlungsbehälters 14, 16, 18, 20 eine Tauchpumpe 42 angeordnet. Und Abwasserstromführungselemente 46, die jedes über eine Leitung 44 mit einer Auslaßöffnung jeder Tauchpumpe 42 verbunden sind, sind jeweils in dem Mittel teil angeordnet. Ein langgestrecktes Heizrohr 48 ist auch nahe der Bodenfläche jedes Abwasserbehandlungsbehälters 14, 16, 18, 20 angeordnet. Dieses Heizrohr 48 ist über einen Durchgang mit einer Wärmequelle 54 verbunden, welche einen Kessel und eine Umwälzpumpe über ein Einführrohr 50 und ein Auslaßrohr 52 aufweist, somit wird bewirkt, daß heißes Wasser umwälzbar innerhalb des Heizrohres 48 strömt.

Jedes Belebtschlammprozeßbett, von dem eine teilweise ausgeschnittene, vergrößerte Ansicht in Fig. 6 gezeigt ist, weist einen zylindrischen Kern 56 aus einem harten Kunstharz auf, der für eine lange Zeitdauer des Versenkens korrosionsbeständig ist, mit einer maschenarti gen oder gitterartigen Umfangsfläche, ein poröses Bauteil 58, mit dem dieser zylindrische Kern 56 mit einer bestimm ten Dicke eingehüllt ist, d. h. etwa 15 bis 20 mm dick, Befe stigungsringen 60, zum Befestigen der oberen und unteren Teile jedes Bettes, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt und einem Befestigungsgurt 62 zum Befestigen des porösen Bau teiles 58 an mehreren Abschnitten des zylindrischen Kerns 56. Zusätzlich bezeichnet die Bezugsziffer 58 Löcher, die durch jeden Befestigungsring 69 gebohrt sind, um Tragpfei ler zum Tragen der Betten hindurchzuführen. Das poröse Bauteil 58 ist aus vielen korrosionsbeständigen Chlorid garnen gebildet, die miteinander verdrillt sind, oder an derem schwammigem, maschenartigen oder faserigen Kunst harz. Diese Belebtschlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40 haben von Behälter zu Behälter jeweils unterschied liche Formen. Fig. 4 bzw. 5 zeigt ein Beispiel davon. Das heißt, in dem Fall des Belebtschlammprozeß bettes, das in Fig. 4 gezeigt ist, ist das poröse Bauteil 58 spiralig mit einer gewissen Breite geschnitten, so daß der zylindrische Kern 56 teilweise ebensoviel freiliegt. Im Falle des Belebtschlammprozeßbettes, das in Fig. 5 gezeigt ist, ist die gesamte Oberfläche des zylin drischen Kernes 56 mit dem porösen Bauteil 58 bedeckt.

Zusätzlich ist es auch bevorzugt, daß die äußere Form je des Belebtschlammbettes variiert wird, um dreieckig, zylindrisch, quadratisch im Schnitt zu sein, so daß eine Variation in der Anordnung jeweiliger Belebtschlammprozeßbetten gegeben wird, anstelle des Vari ierens der Oberfläche des zylindrischen Kernes 56, der mit dem porösen Bauteil 58 bedeckt ist (d. h. der freiliegenden Fläche des zylindrischen Kerns 56 durch teilweisen Weg schnitt des porösen Bauteils 58).

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist bei jedem Abwasserstrom führungselement 46 der Durchmesser seiner zylindrischen Form nach oben divergierend, wobei die obere Endfläche geschlossen ist, und eine Endverbindung 68, mit der die Leitung 44, die an die Tauchpumpe 42 angeschlossen ist, verbunden ist, ist an dem unteren Teil ausgebildet. Jedes Abwasserstromführungselement 46 umfaßt weiterhin ein Außengehäuse 66, auf dessen oberen Teil eine große Anzahl von Auslaßöffnungen 70 gebildet sind, und ein Innengehäuse 72 von zylindrischer Form, dessen oberes Ende geschlossen ist, und auf dessen unteren Teil eine Einströmöffnung (nicht dargestellt), die mit der Leitung 44 in Verbindung ist, gebildet ist, und auf deren Umfangsfläche eine spira lische Nut 74 ausgebildet ist, und das innerhalb des Außengehäuses 66 angeordnet ist. Wenn somit Abwasser aus den Abwasserbehandlungsbehältern 14, 16, 18, 20 in die Tauchpumpen 42 eingeführt wird und das eingeführte Abwas ser in den Innenteil des Innengehäuses 72 des Abwasser stromführungselementes 46 durch die Leitung 44 gegeben wird, dann wird das Abwasser aus dem Abwasserstrom führungselement 46 durch die spiralige Nut 74 des Innenge häuses 72 und die Auslaßöffnungen 70 des Außengehäuses 66 ausgestoßen, wodurch ein Wirbelstrom von Abwasser, das von dem Mittelabschnitt des Behälterbodens nach oben zur Flüs sigkeitsoberfläche strömt, erzeugt wird.

Angeordnet in dem inneren Bodenbereich des dritten Abwas serbehandlungsbehälters ist ein Wasseransaugrohr 76, auf dem eine Vielzahl von Ansaugöffnungen gebildet sind. Das Wasseransaugrohr 76 wird durch einen Durchgang mit einer Ansaugöffnung einer Umwälzpumpe 80 über eine Leitung 78 verbunden. Die Auslaßöffnung der Umwälzpumpe 80 ist über einen Durchgang mit jedem von Wasserzufuhrrohren 84 ver bunden, die jeweils auf dem oberen Teil des ersten Abwas serbehandlungsbehälters 14 und dem zweiten Abwasserbehand lungsbehälter 16 angeordnet sind und eine Vielzahl von Auslaßöffnungen aufweisen. Wenn daher die Umwälzpumpe 80 angetrieben wird, wird bewirkt, daß ein Teil des Ab wassers, das der Behandlung in dem dritten Abwasserbehand lungsbehälter 18 unterliegt, in den ersten und den zweiten Abwasserbehandlungsbehälter 14 und 16 zurückfließt.

Der vierte Abwasserbehandlungsbehälter 20 und der Sedimen tationsbehälter 22 des Abschnittes für die Behandlung überschüssigen Schlamms stehen miteinander über ein Ver bindungsrohr 86 in Verbindung. Eine Transferpumpe 88 für überschüssigen Schlamm ist in dem inneren Bodenbereich des Sedimentationsbehälters 22 angeordnet. Indem man die Pumpe 88 betreibt, wird überschüssiger Schlamm, der sich auf dem Boden des Sedimentationsbehälters 22 abgelagert hat, über ein Transferrohr 90 zu einem benachbarten Speicherbehälter 24 für überschüssigen Schlamm überführt. Ein Überstrombe hälter 92 ist auf dem oberen Teil des Sedimentationsbehäl ters 22 ausgebildet und an diesen Überstrombehälter 92 ist ein Auslaßrohr für behandeltes Wasser (nicht dargestellt) angeschlossen. Alles behandelte Wasser, das in den Über strombehälter 92 fließt, wird aus der Anordnung durch das Auslaßrohr für behandeltes Wasser ausgelassen.

Weiterhin ist eine Transferpumpe 94 für überschüssigen Schlamm in dem inneren Bodenbereich des Speicherbehälters 24 für überschüssigen Schlamm angeordnet, so daß über schüssiger Schlamm, der sich am Boden des Sedimentations behälters 22 abgelagert hat, durch das Transferrohr 90 in den benachbarten Speicherbehälter 24 für überschüssigen Schlamm überführt werden kann. Eine Tauchpumpe 98 ist in dem mittleren Bodenbereich des an sich bekannten Schlamm aufschlußbehälters 26, der bereits aus US 4,927,530 bekannt ist, angeordnet. Wenn die Tauchpumpe 98 betrieben wird, wird der Schlamm auf dem Behälterboden in die Tauch pumpe 98 gesaugt, dann durch das Auslaßrohr 100 in Rich tung auf die Flüssigkeitsoberfläche geleitet und aus dem Auslaß 100 nahe um die Flüssigkeitsoberfläche herum ausge lassen. Der aus dem Auslaßrohr 100 ausgelassene Schlamm strömt in Richtung auf den Behälterboden und wird wieder in die Tauchpumpe 98 gesaugt. Während der Schlamm zirku lierend in den Schlammaufschlußbehälter 26 strömt, wird eine Chemikalie, die ein emulgierendes Oberflächenmittel und Saponin enthält, in angemessener Menge zu dem strömen den Schlamm hinzugefügt, so daß der Aufschluß des Schlam mes stattfinden kann. Ein Heizrohr 102 ist nahe dem Boden des Schlammaufschlußbehälters 26 angeordnet. Dieses Heiz rohr 102 ist über einen Durchgang mit einer Wärmequelle 108, die einen Kessel und eine Umwälzpumpe aufweist, über ein Einführrohr 104 und ein Auslaßrohr 106 verbunden, so mit wird bewirkt, daß erhitztes Wasser zirkulierend inner halb des Heizrohres 102 strömt. Weiterhin ist eine Flüssigkeitszufuhrpumpe 110 im Schlammaufschlußbehälter 26 angeordnet, so daß eine Flüssigkeit, die durch den Auf schluß von Schlamm in dem Schlammaufschlußbehälter erhal ten wird (Überstand) in den ersten Abwasserbehandlungsbe hälter 14 durch die Flüssigkeitszufuhrpumpe 110 über eine Flüssigkeitszufuhrleitung 112 gegeben werden kann.

Mit der Abwasserbehandlungsanlage der obigen Anordnung wird die Abwasserbehandlung in der folgenden Weise ausge führt.

Wenn Abwasser in den ersten Abwasserbehandlungsbehälter 14 gebracht wird, wird das Abwasser nachfolgend aus dem er sten Abwasserbehandlungsbehälter 14 in den zweiten Abwas serbehandlungsbehälter 16 über den Überströmdurchgang 28 strömen, aus dem zweiten Abwasserbehandlungsbehälter 16 in den dritten Abwasserbehandlungsbehälter 18 über den Über strömdurchgang 30 und aus dem dritten Abwasserbehandlungs behälter 18 in den vierten Abwasserbehandlungsbehälter 20 über den Überströmdurchgang 32. Und in jedem Abwasserbe handlungsbehälter 14, 16, 18, 20 wird Luft, die aus einem Luftzufuhrgebläse (nicht dargestellt) über das Luftein strömrohr in das Belüftungsrohr 33 geliefert wird, in das Abwasser aus dem Paar Belüftungsrohre 33, 33 geblasen, wodurch Sauerstoff in dem Abwasser gelöst und dispergiert wird. Das Abwasser, das solchen gelösten Sauerstoff (DO) enthält, kommt mit der Anzahl der Belebt schlammbetten 34, 36, 38, 40 in Kontakt, die jeweils in vertikaler Richtung in den Abwasserbehandlungsbehältern vorgesehen sind. Wasserverunreinigende Materialien, sowie Materialien mit biochemischem Sauerstoffbedarf, Materia lien mit chemischem Sauerstoffbedarf, werden durch aerobe und anaerobe Bakterien zerlegt, die in den aktivierten Belebtschlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40 im plantiert und kultiviert werden, während die aeroben und anaeroben Bakterien zunehmend bebrütet werden, wobei ein Teil der Energie verwendet wird, die zu der Zeit einer solchen Zerlegung erhalten worden ist.

In diesem Zusammenhang gibt es, da jedes Belebtschlammprozeßbett 34, 36, 38, 40 zylindrisch ist, einen Unterschied des DO-Wertes zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich des Zylinders, und im allgemeinen werden aerobe Bakterien hauptsächlich auf der äußeren Um fangsfläche des Bettes bebrütet, während anaerobe Bakte rien auf der inneren Umfangsfläche des Bettes bebrütet werden. Dann werden Riesen-Mikroorganismen, so wie Zooglea-Bakterien, Spherotilus, Nematoden oder Wassermil ben spontan im Mittelbereich des porösen Bauteiles der Belebtschlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40 be brütet oder zum Leben erweckt und verzehren sowohl aerobe als auch anaerobe Bakterien, um sie zu autolysieren. Daher wird dem exzessiven Zuwachs oder Bebrüten aerober Bakte rien, die exzessiven Schlamm erzeugen würden, erfolgreich vorgebeugt, wodurch der Erzeugung von exzessivem Schlamm vorgebeugt wird. Da in jedem der Belebt schlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40, die jeweils in dem ersten, zweiten, drittel und vierten Abwasserbehandlungs tank 14, 16, 18, 20 angeordnet sind, die physikalische Umgebung, d. h. die Fläche die nach dem Einhüllen des zy lindrischen Kerns 56 mit dem porösen Bauteil 58 freiliegt, von Behälter zu Behälter variiert, variiert auch die Stromgeschwindigkeit des Abwasser mit erhöhtem DO-Wert innerhalb und außerhalb des Zylinders ebenso von Behälter zu Behälter. Demgemäß gibt es eine Änderung von Behälter zu Behälter im Hinblick auf die Art der Bakterien, die im Verhältnis von aeroben Bakterien zu anaeroben Bakterien, der Verteilung von Riesen-Mikroorganismen usw., die in jedem der Belebtschlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40 kultiviert werden und den Belebtschlamm bil den. Wenn man den DO-Wert in jedem Abwasserbehandlungsbe hälter 14, 16, 18, 20 ändert, in dem man die Geschwindig keit der Luftzufuhr aus dem Belüftungsrohr 33 zu jedem Behälter entsprechend der Reihenfolge des Anordnens der Abwasserbehandlungsbehälter 14, 16, 18, 20 reduziert, wer den die Belebtschlammprozeßbetten 34, 36, 38, 40, die jede eine Brutphase mit den aeroben und anaeroben Bakterien haben, mit ihren individuellen Eigenschaften ausgebildet. Somit, als ein Ergebnis des Bildens der akti vierten Belebtschlammprozeßbetten wie oben erwähnt, wird es möglich, Eigenschaften jeweiliger Mikroorganismen gemäß dem Fortschreiten der Behandlung zu verwenden, d. h. die exzellente Leistungsfähigkeit aerober Bakterien, die bei der Behandlung von Materialien mit biochemischem Sauer stoffbedarf, chemischem Sauerstoffbedarf bei hoher Belastung und der von anaeroben Bakterien in der Behand lung von Materialien mit biochemischem Sauerstoffbedarf usw. bei niedriger Belastung ebenso wie in der Zerlegung von Stickstoff gezeigt wird, während ernährungsmäßig die Luft, Stickstoff und Phosphor, den sie brauchen, gemäß dem Fortschreiten der Behandlung ausgeglichen wird.

Bei der Abwasserbehandlungsanlage der genannten Anordnung wird bewirkt, daß Abwasser in jedem der Abwasserbehand lungsbehälter 14, 16, 18, 20 nach oben in der Form eines Wirbelstromes aus Abwasser aus den Abwasserstromführungs elementen 46 strömt, nach dem Ansaugen in die Tauchpumpe 42, sich dann strömend in Richtung auf den Behälterboden bewegt, um wieder in die Tauchpumpe 52 gesaugt zu werden. Mit anderen Worten wird bewirkt, daß das Abwasser zirku lierend inne Behälters strömt, und, als ein Ergebnis, Belebtschlamm einer Art, die für die spe zielle Behandlung erforderlich ist, im Mittel durchgehend in dem Tank gebildet wird. Um die Abwasserbehandlungs anlage dieser Ausführungsform im Winter oder in einem kal ten Gebiet zu betreiben, wird bewirkt, daß heißes Wasser durch das Heizrohr 48 strömt, so daß die Temperatur des Abwassers kontrolliert und in einem Temperaturbereich ge halten wird, der es ermöglicht, daß der Schlamm lebt. Wei terhin wird bei dieser Abwasserbehandlungsanlage ein Teil des Abwassers in dem dritten Abwasserbehandlungstank 80 durch die Umwälzpumpe 80 über das Wasseransaugrohr 76 an gesaugt, und das angesaugte Abwasser wird in den ersten und zweiten Abwasserbehandlungsbehälter 14 und 16 durch das Wasserzufuhrrohr 78 zurückgeführt oder zurückgespeist. Zu dieser Zeit kann es möglich sein, durch geeignetes Ein stellen der Rückführgeschwindigkeit des Abwassers, daß die Konzentration des wasserverunreinigenden Materials von unaufbereitetem Abwasser auf eine geforderte Konzentration eingestellt oder verdünnt werden kann, oder daß die Behandlungszeit der Abwasserbehandlung in dem Abwasserbe handlungsabschnitt auf eine geforderte Zeit eingestellt wird.

In der Zwischenzeit strömt dann das Abwasser, das auf eine sehr geringe Konzentration an wasserverunreinigendem Mate rial von 5 bis 0 ppm während des sequentiellen Durchlaufs durch den ersten, zweiten, dritten und vierten Abwasser behandlungsbehälter 14, 16, 18, 20 behandelt worden ist, in den Sedimentationsbehälter 22 aus dem vierten Abwasser behandlungsbehälter 20 über das Verbindungsrohr 86. Zu dieser Zeit kann eine geringe Menge an überschüssigem Schlamm in dem Abwasser enthalten sein. Dieser überschüs sige Schlamm in dem Abwasser fällt nach unten und wird auf dem Tankboden abgelagert. Dieser abgelagerte überschüssige Schlamm wird von dem Boden des Sedimentationsbehälters 22 über das Transferrohr 90 zu dem Speicherbehälter 25 für überschüssigen Schlamm geliefert. Andererseits strömt der Überstand in den Überströmbehälter 92 und wird schließlich aus der Ausrüstung in Form eines behandelten, gereinigten und entfärbten Wassers durch das Entladungsrohr entlassen.

Der überschüssige Schlamm, der in dem Speicherbehälter 24 für überflüssigen Schlamm gespeichert ist, wird dann zu dem Schlammaufschlußbehälter 26 über das Transferrohr 96 mittels der Transferpumpe 94 für überschüssigen Schlamm geliefert. Der überschüssige Schlamm wird dem Aufschluß in dem Schlammaufschlußbehälter 26 ausgesetzt und ver flüssigt. Diese Flüssigkeit aufgeschlossenen Schlammes (Überstand) wird wegen seiner hohen Konzentration an Mate rialien mit chemischem Sauerstoffbedarf nicht aus der Aus rüstung ausgelassen, sondern wird zu dem ersten Abwasser behandlungsbehälter 14 über das Flüssigkeitszufuhrrohr 112 zurückgegeben und zusammen mit dem unaufbereiteten Abwas ser in den Abwasserbehandlungsabschnitt 10 behandelt. Wie so weit beschrieben wird die Abwasserbehandlung ohne irgendwelches Auslassen von überschüssigem Schlamm und aufgeschlossener Flüssigkeit davon aus der Ausrüstung durchgeführt. Zusätzlich werden unlösliche anorganische Materialien auf geeignete Weise vom Boden des Schlammauf schlußbehälters 26 abgeführt.

Bezugszeichenliste

10

Abschnitt für Abwasserbehandlung

12

Abschnitt für die Behandlung überschüssigen Schlamms

14

Abwasserbehandlungsbehälter

16

Abwasserbehandlungsbehälter

18

Abwasserbehandlungsbehälter

20

Abwasserbehandlungsbehälter

22

Sedimentationsbehälter

24

Speicherbehälter für überschüssigen Schlamm

26

Schlammaufschlußbehälter

28

Strömungsdurchgang

30

Strömungsdurchgang

32

Strömungsdurchgang

33

Belüftungsrohr

34

Belebtschlammbett

36

Belebtschlammbett

38

Belebtschlammbett

40

Belebtschlammbett

42

Tauchpumpe

44

Leitung

46

Abwasserstromführungselement

48

Heizrohr

50

Einführungsrohr

52

Auslaßrohr

54

Wärmequelle

56

Zylindrischer Kern

58

Poröses Bauteil

60

Befestigungsringe

62

Befestigungsgurte

66

Außengehäuse

68

Endverbindung

70

Auslaßöffnungen

72

Innengehäuse

74

Spiralige Nut

76

Wasseransaugrohr

78

Leitung

80

Umwälzpumpe

84

Wasserzufuhrrohre

86

Verbindungsrohr

88

Transferpumpe für überschüssigen Schlamm

90

Transferrohr

92

Überströmbehälter

94

Transferpumpe für überschüssigen Schlamm

98

Tauchpumpe

100

Auslaßrohr

102

Heizrohr

104

Einführungsrohr

106

Auslaßrohr

108

Wärmequelle

110

Flüssigkeitszufuhrpumpe

112

Flüssigkeitszufuhrrohr

Claims

Abwasserbehandlungsanlage mit Belebtschlammprozeß betten, bei der mehrere Behandlungsbehälter (14, 16, 18, 20) in einer Reihe angeordnet sind, wobei jeder mit einem benachbarten Behälter über einen Durchgang verbunden ist und jeder Behandlungsbehälter mehrere Belebtschlammprozeßbetten (34, 36, 38, 40) aufweist, die in vertikaler Richtung oberhalb eines Belüftungs rohres (33) angeordnet sind, das mit einem Luftein strömrohr verbunden und am Boden jedes Behälters angeordnet ist, wobei jedes der Belebtschlammprozeß betten (34, 36, 38, 40) einen zylindrischen Kern (56) aufweist, dessen maschenartiger oder gitterartiger äußerer Umfangsbereich mit einem porösen Bauteil (58) einer bestimmten Dicke eingehüllt und durch Befestigungseinrichtungen (60) befestigt ist, und bei der die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Kerns (56), der in das poröse Bauteil (58) eingehüllt ist, in jedem Belebtschlammprozeßbett (34, 36, 38, 40) von Behälter zu Behälter entsprechend der Anordnung der Behälter zunimmt, um eine Vielfalt hinsichtlich der Art der Bakterien, des Brutverhältnisses zwischen aeroben und aneroben Bakterien und deren Verteilung von Behälter zu Behälter in ihrer Reihenfolge zu geben, gekennzeichnet durch:
- 1. - eine Einrichtung zum Erzeugen eines Wasserwirbel stromes zum Ansaugen von Abwasser vom Boden jedes der Abwasserbehandlungsbehälter (14, 16, 18, 20) und zum Einströmen des angesaugten Abwassers vom Mittelteil des Bodens jedes Behälters hinauf zur Flüssigkeitsoberfläche, so daß in dem Behälter ein Wirbelstrom aus Abwasser erzeugt wird;
- 2. - ein Heizrohr (48), das durch ein Einlaßrohr (50) und ein Auslaßrohr (52) mit einer Wärmequelle (54) verbunden ist und in dem ein Heizmedium durch eine Umwälzpumpe zwischen dem Heizrohr und der Wärmequelle umgewälzt wird;
- 3. - eine Einrichtung zum Umwälzen von Abwasser zum Rückführen eines Teils des Abwassers, das der Behandlung unterzogen wird, aus den Abwasserbehandlungsbehältern (16, 18, 20), mit Ausnahme des ersten Behälters (14), zu ihrem davor angeordneten Behälter oder Behältern, um durch Verdünnen die Konzentration an wasserverun reinigenden Materialien von nicht-aufbereitetem Wasser zu kontrollieren und die Behandlungszeit in dem Behälter zu kontrollieren;
- 4. - einen an sich bekannten Sedimentationsbehälter (22), der über einen Durchgang mit einem letzten Abwasserbehandlungsbehälter (20) verbunden ist;
- 5. - einen an sich bekannten Schlammaufschlußbehälter (26) zum Aufschließen überschüssigen Schlammes, der sich auf dem Boden des Sedimentationsbehälters (22) abgelagert hat; und
- 6. - eine Zufuhreinrichtung für schlammbehandeltes Wasser zum Leiten von Überstand, der nach der Schlammbe handlung erhalten worden ist, aus dem Schlammauf schlußbehälter (26) zum ersten Abwasserbehandlungs tank (14).