EP1294647A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abwasser und aufbereiten desselben zu trinkwasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abwasser und aufbereiten desselben zu trinkwasser

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EP1294647A1
EP1294647A1 EP01978239A EP01978239A EP1294647A1 EP 1294647 A1 EP1294647 A1 EP 1294647A1 EP 01978239 A EP01978239 A EP 01978239A EP 01978239 A EP01978239 A EP 01978239A EP 1294647 A1 EP1294647 A1 EP 1294647A1
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EP
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filter
wastewater
waste water
water
treated
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Withdrawn
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EP01978239A
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Rainer Fülling
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning wastewater and treating it into drinking water.
  • the invention also relates to a device for carrying out this method.
  • Waste water in the context of the invention is used water (dirty water) from households, residential complexes, hotels, housing estates up to 1000 people and small towns. Water is also meant with a dirt composition that is comparable or less.
  • the known methods for cleaning wastewater are not suitable for leading drinking water for consumption and recycling into a direct cycle without introducing the water as an intermediate step into a body of water or treating it through a bottom passage.
  • the known cleaning methods are not suitable for the treatment of water that is used in a relatively small consumption unit that is not connected to a public water supply network.
  • the known methods cannot be used for the water supply of hotels, Residential complexes or small towns are used, which are built and operated in areas with little or no water suitable for drinking water supply.
  • the invention has for its object to make hot water available in a manageable consumption unit such as a hotel independently of public water suppliers and to be able to reprocess it for renewed consumption.
  • the invention combines for processing and immediate
  • nanofiltration ensures that the concentration of water and in particular
  • Bacteria and corresponding particles are preferably separated in several filter stages in the second treatment step provided according to the invention.
  • Ultrafiltration completely retains all bacteria, viruses or other particles on the filter, which means a so-called sterile filtration.
  • Nanofiltration downstream of ultrafiltration is a double safety system. It is also able to completely retain any particles and bacteria that may still be present. Only very small amounts of chemicals are required for the treatment and treatment of the wastewater.
  • ultrafiltration is not absolutely necessary. Rather, in many cases it is also possible, according to the invention, to obtain biologically stabilized drinking water without ultrafiltration.
  • nanofiltration is cheaper than reverse osmosis. If ultrafiltration is dispensed with, energy costs can be saved significantly. Antiscaling agents and also chlorine can be used for the chemical treatment.
  • Antiscaling agent A few milliliters of the antiscaling agent per m 3 of water are used in the
  • Nanofiltration added to e.g. B. to prevent limescale deposits on the membranes provided for nano-filtering.
  • activated sludge is flaked with the. mixed to wastewater to be cleaned.
  • the organic impurities contained in the wastewater are from the
  • Activated sludge flakes are absorbed and largely biodegraded within a few hours.
  • the oxygen required for this is introduced into the waste water to be cleaned by fans attached to the bottom of the aeration tank.
  • a sedimentation tank which is hydraulically connected to it, borders on the activation tank described here. Set in this non-ventilated sedimentation tank the mud. The clarified, excess wastewater is pumped into a second aeration tank. The sludge slides down and from there back into the aeration tank. In this case, slats standing at an angle below the highest water level can be arranged as inclined clarifiers or lamella clarifiers in order to improve the separation of the
  • this can also be used as a storage tank with a variable water level.
  • Biodegradation in the wastewater to be treated is promoted in another basin.
  • the basin provided for this purpose contains growth bodies with very high growth areas.
  • the water-cleaning organisms grow on the surface of the fixed bed provided in the pool (solid body) and in particular eliminate components that are difficult to decompose, which have not yet been eliminated in the first pool. This water can also be aerated. Oxygen is also consumed here, albeit significantly less.
  • another revitalized pool is also possible as another pool.
  • a filter is provided in a second treatment stage provided according to the invention, for example a filter that constantly cleans itself.
  • the water flowing out of the second basin is pumped into the lower third of a dynamic sand filter with a pump and flows through the sand in this filter upwards or from bottom to top.
  • the sand in the dynamic sand filter is pumped upwards with air and water through a pipe inside the filter housing. The resulting swirling means that the sand is constantly washed.
  • the sand emerging from the inner tube in the upper part of the dynamic sand filter trickles through a chicane onto the surface of the filling of the sand filter.
  • the sand in the sand filter flows a small proportion of the already filtered or treated water and thus prevents dirt from penetrating into the drain of the filtrate.
  • the water flowing in the dynamic sand filter is returned to the first activation tank together with the washing water of the sand.
  • Sand circulation is preferably controlled by the air supply.
  • the air supply is switched off by a solenoid valve when the system is at a standstill.
  • the sand circulation should be regulated in such a way that sand extraction starts again even after the system has come to a standstill. Higher circulation speeds are not necessary.
  • a static sand filter in which further biodegradation of the foreign substances in the waste water to be treated takes place.
  • This biodegradation can lead to the top layer of sand filling becoming denser after some time.
  • the wastewater is preferably also cleaned using an activated carbon filter.
  • This activated carbon filter is used to remove part of the poorly biodegradable waste water contained substances.
  • undesirable compression of the surface can also take place in the area of the activated carbon filter, which necessitates backwashing in a period of one to six months.
  • Some surfactants are only biodegradable to a limited extent.
  • the content of biodegradable surfactants can impair the absorption capacity of the activated carbon of the activated carbon filter until it is exhausted.
  • the number of bacteria and organic constituents of the wastewater to be treated can be greatly reduced in the second treatment stage by means of several filters connected in series.
  • the wastewater can also be treated by ultrafiltration in the second treatment stage.
  • the last portions of organic constituents of the water to be treated such as salts, phosphates, sulfates, hardness formers (such as calcium, magnesium), but also a significant portion of sodium chloride, i.e. common salt, are removed.
  • the concentrate with enriched salt and other ingredients can be discarded, partially returned to the reservoir or revitalized pool, or used for other purposes, such as flushing the toilet.
  • an antiscaling agent is preferably added to the water flowing into the nanofiltration. The dosing is expediently carried out automatically.
  • Fig. 1 is a schematic representation of one embodiment of the
  • Fig. 2 is a schematic representation of the second embodiment of this device according to the invention.
  • microbiologically pre-cleaned water is conveyed by means of a pump 1 through a line 2 into a basin 3, which serves as a further vitalizing basin.
  • a filling 7 made of sand In the dynamic sand filter 6 there is a filling 7 made of sand.
  • a pipe 8 runs centrally through this filling 7, into which the water to be treated which is conveyed through the line 5 flows in from above through an inlet 9.
  • a conical or funnel-shaped extension 11 Near the lower end of the housing 10 of the dynamic sand filter 6, a conical or funnel-shaped extension 11 is arranged in the same, on which the flow through the tube 8 downward to be treated further
  • the wastewater to be further purified is passed by means of a pump 16 through a line 17 into the upper end of a static sand filter 18.
  • the wastewater to be treated passes into a further intermediate basin 19, in which a pump 20 is immersed, in order to convey the wastewater from this intermediate basin 19 through a line 21 into the upper end of an activated carbon filter 22.
  • a common collecting line 27 serves to return sludge separated from the individual filter elements shown in FIG. 1 into the first activated pool of the plant, not shown in the drawing, for further treatment.
  • the storage containers of the device i. H. the pools 15, 19 and 23 can be additionally ventilated in a manner not shown.
  • the waste water further purified in the ultrafiltration 26 passes through a line 28 into a nanofiltration 29, in which the previously wastewater that has already been treated is post-treated in order to reliably separate foreign bodies that have not yet separated or unwanted ingredients that have not yet been removed, so that the treated wastewater is of drinking water quality and does not have to be discharged into water, but is available for direct reuse as drinking water stands.
  • the wastewater largely pre-cleaned in the activated sludge and finally to be post-treated in the nanofiltration can be intermediate treated according to the invention in a single device and thus represents an alternative embodiment to the embodiment shown in FIG. 1.
  • the device shown in FIG. 2 contains, in a housing 30 into which sewage water, which is biologically or microbiologically pretreated, flows from above through a line 31, a meandering filter 32 made of open-pore foam, including a grate 33 and underneath this a filter consisting of a sand filling Sand filter 34, through which the wastewater to be treated flows in succession from top to bottom.
  • a meandering filter 32 made of open-pore foam, including a grate 33 and underneath this a filter consisting of a sand filling Sand filter 34, through which the wastewater to be treated flows in succession from top to bottom.
  • An outlet valve 36 is connected to the sand filter 34 via an outlet line 35 and can optionally also be connected as an inlet valve in order to be able to backwash the sand in the sand filter 34 for cleaning.
  • the outlet line 35 is designed within the housing 30 as a filter tube.
  • a float 37 arranged in the upper end of the housing 30 is arranged on the outlet valve 36 via a reversing mechanism, with the aid of which the water level in the housing 30 can be adjusted and regulated.
  • the filter 32 which is made of open-pore foam and has a meandering design, is used both for filtering the wastewater flowing through and as a bacterial carrier, so that further biological treatment of the wastewater can take place here.
  • rinse water can flow back through at least one filter tube 39 with a connection piece 40 arranged under the grate 33 into the first activated pool for treatment.
  • Sand filter 34 in a housing 30 is not only particularly powerful but also extremely inexpensive. Both can also be designed as separate units.
  • the combined filter shown in Fig. 2 can be used only for the second treatment stage of the waste water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein verfahren zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu Trinkwasser sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wird Abwasser in einem ersten Schritt mikrobiologisch aerob behandelt, danach werden in einem weiteren Schritt biologisch nicht abbaubare Fremdkörper oder Partikel aus dem Abwasser abgeschieden und erfolgt eine biologische Nachreinigung und schließlich werden biologisch und chemisch nicht abbaubare Stoffe durch Nachfiltration aus dem behandelten Abwasser entfernt. Der weitere Schritt umfasst die Leitung des Abwassers durch einen statischen Sandfilter und kann als weitere Optionen ein dynamisches Sandfilter, ein Filter mit Aktivkohle und eine Ultrafiltration umfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in Reihe geschaltet eine mikrobiologisch aerobe Abwasserreinigungseinrichtung, eine Einrichtung zum Abscheiden von biologisch nicht abbaubaren Fremdkörpern und Entfernung restlicher abbaubarer Stoffe und eine Nachfiltrationseinrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu Trinkwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu Trinkwasser. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausfuhren dieses Verfahrens.
Abwasser im Rahmen der Erfindung ist gebrauchtes Wasser (Schmutzwasser) aus Haushalten, Wohnanlagen, Hotels, Wohnsiedlungen bis zu 1000 Personen und Kleinstädten. Ebenso wird Wasser mit einer damit vergleichbaren oder geringeren Schmutzzusammensetzung gemeint.
Zum Reinigen von Abwasser ist es bekannt, dieses in großen Klärwerken biologisch, chemisch oder physikalisch derart aufzubereiten, dass es in Gewässer eingeleitet werden kann. Bei diesen bekannten Reinigungsverfahren wird aber das gereinigte Abwasser nicht bis zur Trinkwasserqualität aufbereitet.
Bei Aufbereitung von Wasser mittels Umkehrosmose wird nicht darauf geachtet,' dass dem Wasser wichtige Mineralien wie Salze erhalten bleiben.
Deshalb sind die bekannten Verfahren zum Reinigen von Abwasser nicht geeignet, Trinkwasser für den Verbrauch und die Wiederaufbereitung in einen direkten Kreislauf zu f hren, ohne das Wasser als Zwischenstufe in ein Gewässer einzuleiten oder durch eine Bodenpassage zu behandeln. Insbesondere sind die bekannten Reinigungsverfahren nicht für die Aufbereitung von Wasser geeignet, das in einer verhältnismäßig kleinen Verbrauchseinheit genutzt wird, die nicht an ein öffentliches Wasserversorgungsnetz angeschlossen ist. So können die bekannten Verfahren nicht für die Wasserversorgung von beispielsweise Hotels, Wohnanlagen oder Kleinstädten genutzt werden, die in wasserarmen bzw. keine für die Trinkwasserversorgung geeignete Gewässer aufweisenden Gegenden errichtet sind und betrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brauchwasser in einer überschaubaren Verbrauchseinheit wie einem Hotel unabhängig von öffentlichen Wasserversorgern zur Verfügung zu stellen und für erneuten Verbrauch wiederaufbereiten zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 5 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der auf Anspruch 5 rückbezogenen Unteransprüche.
Die Erfindung kombiniert für die Aufbereitung und unmittelbare
Wiederverwendung von Abwasser biologische, chemische und physikalische Reinigungsverfahren.
Bei der rein biologischen Aufbereitung können mit Hilfe von Luft- Sauerstoff, Bakterien und anderen Kleinlebewesen etwa 98 bis 99 % der organischen
Inhaltsstόffe des Schmutzwassers oder Abwassers, zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren.
1 bis 2 % der in Abwasser enthaltenen organischen Inhaltsstoffe sind aber nicht oder nicht ausreichend schnell biologisch abbaubar. Eine biologische
Nachreinigung auf nachfolgende Filter ist deswegen erforderlich. In Ergänzung ist es möglich die organischen Inhaltsstoffe sozusagen physikalisch aus dem zu reinigenden Abwasser zu entfernen, zumindest teilweise durch Adsorption an Aktivkohle. Die dann noch im zu reinigenden Abwasser verbleibenden partikulären Bestandteile können beispielsweise auch durch Ultrafiltration aus dem Abwasser abgetrennt werden. Unerwünschte Inhaltsstoffe organischer oder anorganischer Natur und Partikel, sowie auch Bakterien und Viren, werden schließlich in einem dritten Schritt durch Nanofiltration oder Umkehrosmose entfernt.
Durch die einzigartige Porenverteilung in Nanofiltem wird bei der Nanofiltration dafür gesorgt, dass die Konzentration der für Wasser und insbesondere
Trinkwasser wichtigen Mineralien nicht durch Vollentsalzung des Wassers abgebaut, sondern auf die für die Lebewesen optimale Konzentration eingestellt wird.
Bakterien und entsprechende Partikel werden im erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Behandlungsschritt vorzugsweise in mehreren Filterstufen abgeschieden. Durch die Ultrafiltration werden alle Bakterien, Viren oder sonstigen Partikel vollständig am Filter zurückgehalten, das heißt es erfolgt eine sogenannte Sterilfiltration. Die der Ultrafiltration nachgeschaltete Nanofiltration ist ein System doppelter Sicherheit. Sie ist ebenfalls in der Lage, eventuell noch vorhandene Partikel und Bakterien vollständig zurückzuhalten. Dabei werden für die Behandlung und Aufbereitung des Abwassers nur sehr geringe Mengen an Chemikalien benötigt.
Die Ultrafiltration ist aber nicht unbedingt notwendig. Vielmehr ist es in vielen Fällen auch möglich, erfindungsgemäß auch ohne Ultrafiltration biologisch stabilisiertes Trinkwasser zu erhalten.
Die Nanofiltration als letzter Behandlungsschritt ist preiswerter als Umkehrosmose. Wenn auf die Ultrafiltration verzichtet wird, spart man Energiekosten in bedeutender Höhe. Für die chemische Behandlung können Antiscalingmittel und auch Chlor eingesetzt werden.
a. Antiscalingmittel Es weren wenige Milliliter des Antiscalingsmittels pro m3 Wasser bei der
Nanofiltration zugegeben, um z. B. Kalkablagerungen auf den zumNano- Filtern vorgesehenen Membranen zu verhindern.
b. Chlorung Da Verschmutzungen in nachgeschalteten Leitungen oder Behältern Keime in das System einschleppen können, ist vorgesehen, dem keimfrei gemachten aufbereiteten Wasser nach der Abschlussfiltration (Nanofiltration) ca. 0,1 bis 0,3 mg/1 Chlor zuzudosieren, um eine erneute Verkeimung der nachgeschalteten Behälter und Leitungssysteme der erfmdungsgemäßen Vorrichtung zu verhindern.
Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand praktischer Ausfuhrungsbeispiele einer Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser und zum unniittelbaren Aufbereiten desselben zu Trinkwasser im einzelnen erläutert.
Belebungsanlage
In einem beispielsweise 60m3 Abwasser umfassenden Belebungsbecken wird Belebtschlamm in Flockenform mit dem. zu reinigenden Abwasser vermischt. Die im Abwasser enthaltenen organischen Verunreinigungen werden von den
Belebtschlamm-Flocken absorbiert und innerhalb weniger Stunden zum größten Teil biologisch abgebaut. Der hierfür benötigte Sauerstoff wird durch am Boden des Belebungsbeckens angebrachte Lüfter in das zu reinigende Abwasser eingetragen.
An das hier beschriebene Belebungsbecken grenzt ein Absetzbecken, das mit diesem hydraulisch verbunden ist. In diesem nicht belüfteten Absetzbecken setzt sich der Schlamm ab. Das geklärte, überstehende Abwasser wird in ein zweites Belebungsbecken gepumpt. Der Schlamm rutscht nach unten und gelangt von dort wieder in das Belebungsbecken zurück. Dabei können tief unter dem höchsten Wasserspiegel schräg stehende Lamellen als Schrägklärer oder Lamellenklärer angeordnet sein, um eine verbesserte Abtrennung des
Belebtschlammes zu erzielen. Da die Lamellen tief im Absetzbecken angeordnet sind, kann dieses auch als Speicher mit variablem Wasserstand benutzt werden.
In einem weiteren Becken wird der biologische Abbau im zu reinigenden Abwasser forciert. Das hierzu vorgesehene Becken enthält Aufwuchskörper mit sehr hohen Aufwuchsflächen. Die wasserreinigenden Organismen wachsen auf der Oberfläche des im Becken vorgesehenen Festbettes (Festkörper) und eliminieren insbesondere schwierig abbaubare Komponenten, die im ersten Becken noch nicht eliminiert wurden. Dieses Wasser kann ebenfalls belüftet werden. Hierbei wird auch - wenn auch wesentlich weniger - Sauerstoff verbraucht. Alternativ ist ebenfalls als weiteres Becken ein weiteres Belebtbecken möglich.
Da aus den Belebungsbecken geringe Mengen an Belebtschlammflocken ausgetragen werden können, ist in einer erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Behandlungsstufe, beispielsweise ein Filter vorgesehen, das sich ständig selbst reinigt. So wird das aus dem zweiten Becken abfließende Wasser beispielsweise mit einer Pumpe in das untere Drittel eines dynamischen Sandfilters gepumpt und durchströmt den in diesem Filter befindlichen Sand aufwärts bzw. von unten nach oben. Der im dynamischen Sandfilter befindliche Sand wird durch ein im Inneren des Filtergehäuses befindliches Rohr mit Luft und Wasser nach oben gepumpt. Durch die dabei sich ergebende Verwirbelung wird der Sand ständig gewaschen.
Der im oberen Teil des dynamischen Sandfilters aus dem inneren Rohr austretende Sand rieselt durch eine Schikane auf die Oberfläche der Füllung des Sandfilters. Dem im Sandfilter befindlichen Sand strömt ein kleiner Anteil des bereits filtrierten bzw. aufbereiteten Wassers entgegen und verhindert somit ein Eindringen von Schmutz in den Ablauf des Filtrates.
Das im dynamischen Sandfilter entgegenströmende Wasser wird zusammen mit dem Waschwasser des Sandes in das erste Belebungsbecken zurückgeleitet.
Durch diesen Waschvorgang rutscht ständig belasteter Sand in die untere Zone des dynamischen Sandfilters nach, so dass ständig frischer Sand zur Filtration zur Verfügung steht.
Der Sandurnlauf wird vorzugsweise durch die Luftzuführung gesteuert.
Durch ein Magnetventil wird die Luftzufuhr bei Stillstand der Anlage abgeschaltet.
Durch Einstellung der Luftzuführung sollte der Sandumlauf so geregelt werden, dass eine Sandförderung auch nach Stillstand der Anlage wieder selbständig startet. Höhere Umlaufgeschwindigkeiten sind nicht erforderlich.
Außerdem ist bei dieser zweiten Behandlungsstufe erfindungsgemäß ein statisches Sandfilter vorgesehen, in welchem ein weiterer biologischer Abbau der im aufzubereitenden Abwasser befindlichen Fremdstoffe stattfindet. Dieser biologische Abbau kann nach einiger Zeit zum Verdichten der obersten Schicht der Sandfüllung führen. Das führt zu einem Ansteigen des Druckes in der Anlage, welches ein Manometer anzeigt. So wird beispielsweise bei Ansteigen des vom Manometer festzustellenden Druckes von mehr als 0,3 bar angezeigt, dass der Filter zurückgespült werden muss, um die Betriebsfähigkeit der Anlage aufrechtzuerhalten.
In dieser zweiten Behandlungsstufe erfolgt die Reinigung des Abwassers vorzugsweise auch mit Hilfe eines Aktivkohlefilters. Dieses Aktivkohlefilter dient zum Entfernen eines Teiles der biologisch schlecht abbaubaren, im Abwasser enthaltenen Substanzen. Je nach Zusammensetzung des Abwassers kann auch im Bereich des Aktivkohlefilters eine unerwünschte Verdichtung der Oberfläche erfolgen, welche eine Rückspülung in einem Zeitraum von ein bis sechs Monaten erforderlich macht.
So sind einige Tenside biologisch nur begrenzt abbaubar. Der Gehalt an biologisch schwer abbaubaren Tensiden kann die Absorptionskapazität der Aktivkohle des Aktivkohlefilters bis zur Erschöpfung verschlechtern.
Durch mehrere in Reihe geschaltete Filter kann in der zweiten Behandlungsstufe der Gehalt an Bakterien und organischen Inhaltsstoffen des zu behandelnden Abwassers sehr stark reduziert werden. Um eine vollständige Sterilisation des behandelten Abwassers zu erreichen und um in der nachfolgenden Nanofiltration (dritte Behandlungsstufe) Ablagerungen zu vermeiden, kann das Abwasser in der zweiten Behandlungsstufe auch noch durch eine Ultrafiltration behandelt werden.
Damit von der Oberfläche der für die Ultrafiltration vorgesehene Membranoberfläche sich bildende Ablagerungen durch Spülung entfernt werden können, wird vorzugsweise alle dreißig Minuten je eine halbe Minute Pressluft und Rückspülwasser in die Ultrafiltration gedrückt. Das Rückspülwasser fließt nach Öffnen eines Magnetventils in die zum ersten Belebtbecken führende Rücklaufleitung. Dieser Vorgang erfolgt automatisch. ,
Mittels der als dritte Behandlungsstufe weiterhin erfmdungsgemäß vorgesehenen Nanofiltration werden die letzten Anteile organischer Inhaltsstoffe des aufzubereitenden Wassers wie Salze, Phosphate, Sulfate, Härtebildner (wie Calcium, Magnesium), aber auch ein deutlicher Anteil an Natriumchlorid, das heißt Kochsalz, entfernt. Das Konzentrat mit angereichertem Salz und weiteren Inhaltsstoffen kann verworfen werden, teilweise in das Reservoir bzw. Belebtbecken zurückgeführt werden, oder auch für andere Zwecke benutzt werden, beispielsweise für Toilettenspülung. Um Ablagerungen auf der Oberfläche der zur Nanofiltration verwendeten Membran zu verhindern, wird vorzugsweise dem der Nanofiltration zulaufenden Wasser eine Antiscalingmittel zugefügt. Die Dosierung erfolgt zweckmäßig automatisch.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausführen des zweiten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu Trinkwasser schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der einen Ausführungsform der
Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird mikrobiologisch vorgereinigtes Wasser mittels einer Pumpe 1 durch eine Leitung 2 in ein Becken 3 gefördert, welches als weiteres Belebtbecken dient.
Aus diesem Becken 3 wird mittels einer weiteren Pumpe 4 das bereits behandelte, jedoch noch weiter zu behandelnde Abwasser durch eine Leitung 5 von obeain einen dynamischen Sandfilter 6 gefördert.
Im dynamischen Sandfilter 6 befindet sich eine Füllung 7 aus Sand. Zentral durch diese Füllung 7 verläuft ein Rohr 8, in welches von oben durch einen Einlauf 9 das durch die Leitung 5 geförderte weiter zu behandelnde Wasser einläuft. Nahe dem unteren Ende des Gehäuses 10 des dynamischen Sandfilters 6 ist in demselben eine kegelförmige oder trichterförmige Erweiterung 11 angeordnet, auf welche das durch das Rohr 8 nach unten strömende, weiter zu behandelnde
Abwasser auftrifft und dort seine Strömungsrichtung entsprechend den in Fig. 1 eingezeichneten Pfeilen 12 umkehrt, sodass das zunächst nach unten strömende Abwasser nunmehr nach oben durch die Sand-Füllung 7 strömt.
Am oberen Ende des Gehäuses 10 des dynamischen Sandfilters 6 befindet sich ein Überlauf 13, über den das im dynamischen Sandfilter weiter gereinigte Abwasser in eine Abflussleitung 14 strömt, die in ein Zwischenbecken 15 mündet.
Aus dem Zwischenbecken 15 wird das weiter zu reinigende Abwasser mittels einer Pumpe 16 durch eine Leitung 17 in das obere Ende eines statischen Sandfilters 18 geleitet.
Aus dem statischen Sandfilter 18 gelangt das weiter zu behandelnde Abwasser in ein weiteres Zwischenbecken 19, in welches eine Pumpe 20 eingetaucht ist, um aus diesem Zwischenbecken 19 das Abwasser durch eine Leitung 21 in das obere Ende eines Aktivkohlefilters 22 zu fördern.
Aus dem Aktivkohlefilter 22 gelangt das dort weiter behandelte Abwasser in ein zusätzliches Zwischenbecken 23, aus dem es mittels einer Pumpe 24 durch eine Leitung 25 in das untere Ende einer säulenartig ausgebildeten Ultrafiltration 26 gefördert wird.
Eine gemeinsame Sammelleitung 27 dient dazu, aus den einzelnen in Fig. 1 dargestellten Filterelementen abgeschiedenen Schlamm in das in der Zeichnung nicht dargestellte erste Belebtbecken der Anlage zur weiteren Behandlung zurückzuführen.
Die Vorlagebehälter der Vorrichtung, d. h. die Becken 15, 19 und 23, können in nicht dargestellter Weise zusätzlich belüftet werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten, die Weiterbehandlung des Abwassers vornehmenden Vorrichtung gelangt das in der Ultrafiltration 26 weiter gereinigte Abwasser durch eine Leitung 28 in eine Nanofiltration 29, in welcher das zuvor bereits behandelte Abwasser nachbehandelt wird, um in den vorherigen Filtern noch nicht abgeschiedene Fremdkörper oder noch nicht entfernte, unerwünschte Inhaltsstoffe mit Sicherheit abzuscheiden, damit das behandelte Abwasser Trinkwasserqualität aufweist und nicht in Gewässer abgeleitet werden muss, sondern für eine direkte erneute Benutzung als Trinlcwasser zur Verfügung steht.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausfülirungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das in den Belebtbecken weitgehend vorgereinigte und schließlich in der Nanofiltration nachzubehandelnde Abwasser in einer einzigen Vorrichtung erfindungsgemäß zwischenbehandelt werden und stellt somit insgesamt eine alternative Ausführungsform zu der in der Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform dar.
Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung enthält in einem Gehäuse 30, in das von oben durch eine Leitung 31 biologisch bzw. mikrobiologisch vorbehandeltes Abwasser einströmt, ein mäanderförmig ausgebildetes Filter 32 aus offenporigem Schaumstoff, darunter einen Rost 33 und unter diesem einen aus einer Sandfüllung bestehenden Sandfilter 34, die von oben nach unten nacheinander von dem weiter aufzubereitenden Abwasser durchströmt werden.
An den Sandfilter 34 ist über eine Auslassleitung 35 ein Auslassventil 36 angeschlossen, das wahlweise auch als Einlassventil geschaltet sein kann, um den im Sandfilter 34 befindlichen Sand zum Reinigen rückspülen zu können. Die Auslassleitung 35 ist dabei innerhalb des Gehäuses 30 als Filterrohr ausgebildet.
Außerdem ist an das Auslassventil 36 ein im oberen Ende des Gehäuses 30 angeordneten Schwimmer 37 über eine Umkehrmechanik angeordnet, mit dessen Hilfe der Wasserstand im Gehäuse 30 eingestellt und geregelt werden kann.
Vorzugsweise werden zwei Lagen Schaumstoff so aufgewickelt, dass das im Bild gezeigte Einlaufprinzip erhalten bleibt. Das aus offenporigem Schaumstoff bestehende, mäanderförmig ausgebildete Filter 32 dient wegen seiner zahlreichen Poren sowohl zum Filtrieren des durchlaufenden Abwassers als auch als Bakterienträger, sodass hier eine weitere biologische Reinigung des Abwassers stattfinden kann.
Diese Ausbildung f hrt zu einer großen Anströmfläche, welche zu der festgestellten hohen Filtereffizienz führt, welche eine verminderte damit verbundene Verstopfungsneigung aufweist. Ein weiterer Vorteil stellt die geringe Durchströmungsgeschwindigkeit dar.
Beim Rückspülen des Sandfilters 34 anfallendes Spülwasser kann durch wenigstens ein unter dem Rost 33 angeordnetes Filterrohr 39 mit Anschlussstutzen 40 in das erste Belebtbecken zur Aufbereitung zurücklaufen.
Die Kombination des mäanderförmigen Schaumstoff-Filters 32 und des
Sandfilters 34 in einem Gehäuse 30 ist nicht nur besonders leistungsfähig sondern außerdem äußerst kostengünstig. Beide können auch als getrennte Einheiten ausgebildet sein. Das in Fig. 2 gezeigte kombinierte Filter kann allein für die zweite Behandlungsstufe des Abwassers eingesetzt werden.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu TrinkwasserPatentansprüche
1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser und Aufbereiten desselben zu Trinkwasser, wobei das Abwasser in einem ersten Schritt mikrobiologisch aerob behandelt wird, danach in einem weiteren Schritt biologisch nicht abbaubare Fremdkörper oder Partikel aus dem Abwasser abgeschieden werden und eine biologische Nachreinigung erfolgt und schließlich biologisch und chemisch nicht abbaubare Stoffe durch Nachfiltration aus dem behandelten Abwasser entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser in dem weiteren Schritt physikalisch und/oder mechanisch gefiltert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser in dem weiteren Schritt durch Ultrafiltration behandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser in dem dritten Verfahrensschritt durch Nanofiltration oder Umkehrosmose behandelt wird.
5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Reihe geschaltet eine mikrobiologische aerobe Abwasserreinigungseinrichtung eine Einrichtung zum Abscheiden von biologisch nicht abbaubaren Fremdkörpern oder Partikeln und Entfernung restlicher biologisch abbaubarer Stoffe und • eine Nachfiltrationseinrichtung aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachfiltrationseinrichtung ein anofilter oder eine Umkehrosmose-Einrichtung ist.
7. Vorrichtung nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Abscheiden von biologisch nicht auhbaubaren Fremdkörpern oder Partikeln wenigstens ein Sandfilter sowie ein Aktivkohle-Filter aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum ersten Abscheiden von biologisch nicht abbaubaren Fremdkörpern oder Partikeln ein dynamisches Sandfilter aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum ersten Abscheiden von biologisch nicht abbaubaren Fremdkörpern oder Partikeln in Reihe geschaltet ein dynamisches Sandfilter, ein weiteres Sandfilter ein Aktivkohle-Filter und/oder ein Ultrafiltrations-Filter aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Abscheiden von biologisch nicht abbaubaren Fremdkörpern oder Partikeln ein Filter aufweist, das in Kombination ein mäanderförmiges Schaumstoff-Filter und ein Sandfilter aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumstoff-Filter und das Sandfilter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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