DE10001181B4

DE10001181B4 - Verfahren und Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren

Info

Publication number: DE10001181B4
Application number: DE10001181A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Kelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Kelm Siegfried 14612 Falkensee De
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-01-08
Also published as: DE10001181A1

Abstract

Verfahren zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem Bio-P-Becken (1) mit oder ohne Räumer (2) und einer Baueinheit mit Belüftungsteil und Denitrifikationsteil, Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und Belebtschlammentfernung in einem Becken mit oder ohne Nachklärbecken, wobei ein annähernd gleich großer Volumenstrom an Abwasser-Schlammgemisch aus dem Zuflussverteiler (3) in oder nahe mindestens einer Durchflussöffnung (13) nahe der Trennwand (14) und/oder der Beckensohle (15) in den Belüftungsteil (5) und den Denitrifikationsteil (4) strömt und im Belüftungsteil (5) die Belüftungsdauer bis 90 min erfolgt, wobei im Sedimentationsteil (4) gleichzeitig Sedimentation und Denitrifikation erfolgt und nach 30 min Klarwasser über den Klarwasserabzug (6) bei gleichzeitigem Zulauf von mindestens 65 Vol.-% Abwasser-Schlammgemisch und bis zu 35 Vol.-% Schlammwasser aus dem Belüftungsteil (5) in den Sedimentationsteil (4) erfolgt, wobei ein Aufstau der Wasserspiegel in den Beckenteilen (4,5) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser, wobei Aufstauung des Abwasser-Schlammgemisches und Sedimentation und Denitrifikation simultan erfolgt.

Belebtschlammanlagen mit Aufstautechnik sind bekannt. Alle diese Verfahren und Anlagen arbeiten nicht optimal, da alle Prozessphasen während eines Zyklus hintereinander erfolgen. So erfolgt immer ein Füllen und Mischen der Anlage, ein Belüften, Absetzen und schließlich der Abzug des Klarwassers und des Schlammes. Gegebenfalls kommt es zum Stillstand im Zyklusbetrieb, was im Endeffekt ein größeres Beckenvolumen erfordert.

Durch die dadurch erforderlichen großen Abzugshöhen, von max. bis zu 30% von der Gesamtfüllhöhe ist ein kleiner Schlammindex erforderlich. Dieser wird aber bei Belebtschlammanlagen mit geringer Schlammbelastung nicht immer erreicht. Dieses ist insbesondere der Fall bei Stoßbelastung von gelöstem Substrat oder einer bereits erfolgten Vorklärung.

Bekannt ist auch eine Anlage zur biologischen Reinigung und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, wie in der DE 32 35 992 A1 beschrieben, in welcher ein zentrales Denitrifikationsbecken vorhanden ist. Hier erfolgt der Zulauf des Abwassers direkt in das Denitrifikationsbecken, ist also dem aeroben Belüftungsbecken vorgeschaltet.

Eine Rücklaufleitung aus dem Belüftungsbecken in das Denitrifikationsbecken dient der Kreislaufführung des Wasser-Schlammgemisches. Auch hier besteht der Nachteil, dass der Verfahrensablauf nacheinander ist.

Auch in der DE 44 00 780 C2 wird eine Vorrichtung zum zweistufigen Behandeln von Wasser in Wasserbehandlungsanlagen beschrieben. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Becken durch eine Zwischenwand in Beckenteile geteilt ist und durch einen Überlauf und einen Durchfluss ein Rezirkulationverhältnis erreicht wird.

Es ist weiter bekannt ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, indem Sauerstoff von Unten in das Gemisch mit Belebtschlamm eingeführt wird ( DE 30 02 604 A1 ). Hier wird durch eine bodennahe Öffnung in der Trennwand ein Teil in das Begasungsbecken zurückgeführt.

Dagegen ist ein Verfahren, in dem eine zyklische Reinigung von Abwasser mittels Belebtschlamm erfolgt, in der WO 97/08104 A1 offenbart. Der Belebtschlamm wird nach Trennung vom Klarwasser in das Belebtschlammbecken zurückgeführt.

Alle diese Verfahren und Anlagen besitzen den Nachteil, dass keine simultane Sedimentation und Denitrifikation des Abwassers in einem Zeitintervall erreicht wird.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Reinigung von Abwasser zu schaffen, bei der eine simultane Sedimentation und Denitrifikation des Abwassers erreicht wird in einem Zeitintervall bei geringem Aufstau des Wassers.

Diese Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Anlage gelöst gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche und deren weiteren Ausgestaltung gemäß den weiteren Ansprüchen mit seinen kennzeichnenden Merkmalen.

Zur Erreichnung der vorhergehenden und anderer Ziele und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung wurde ein Verfahren und eine Anlage geschaffen, in dem das Abwasser nach dem Verlassen eines vorgelagerten Bio-P-Beckens mit oder ohne Räumer als Abwasser-Schlammgemisch über den Zuflussverteiler zuerst annähernd in einem gleich großen Volumenstrom in alle Teile eines Belebungsbeckens fließt.

Das Belebungsbecken ist durch wenigstens eine Trennwand in mindestens zwei Teile, in einen aeroben Belüftungsteil und einen Sedimentationsteil mit Denitrifikation geteilt.

Die Teilung des Belebungsbeckens erfolgt bevorzugterweise so, dass zwei annähernd gleich große Beckenhälften entstehen. Es hat sich gezeigt, dass auch andere Aufteilungen möglich sind.

Auch die Anordnung von mehreren Trennwänden zur Aufteilung des Belebtschlammbeckens in mehrere Beckenteile ist möglich.

Die Trennwand ist in bevorzugterweise in Leichtbauweise ausgeführt. Es ist aber auch jede andere Art nicht ausgeschlossen.

Vorteilhaft ist es, wenn der Zuflussverteiler unterhalb der Trennwand in der Durchflussöffnung zwischen Trennwand und Beckensohle angeordnet ist.

Es hat sich aber auch gezeigt, dass der Zuflussverteiler sowohl nahe der Trennwand als auch nahe der Beckensohle oder mittig angeordnet sein kann.

In einer bevorzugten Variante sind die Zuflussverteileröffnungen über die gesamte Länge des Zuflussverteilers im Belebungsbecken so angeordnet, dass sie einen annähernd gleichen Abstand haben.

Vorteilhaft ist es die Öffnungen des Zuflussverteilers sowohl in Richtung Belüftungsteil als auch in Richtung Sedimentationsteil des Belebungsbeckens anzuordnen. Es sind aber auch andere Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens möglich.

Um eine möglichst geringe Turbulenzerscheinung beim Einströmen des Abwasser-Schlammgemisches zu haben, nimmt der Zuflussverteiler bevorzugt die gesamte Breite des Belebungsbeckens ein.

Während das Abwasser-Schlammgemisch in die Beckenteile einströmt, erfolgt in dem Belüftungteil die aerobe Phase in einer Zeitdauer bis 90 min.

Gleichzeitig beginnt in dem Sedimentationsteil in dieser Zeit an der Beckensohle nach ca. 10 min. die Denitrifikation in der unteren Schlammzone an der Beckensohle.

Entsprechend der Zuflussmenge an Abwasser-Schlammgemisch steigt der Wasserspiegel in den Beckenteilen an. Der Aufstau in den Beckenteilen erfolgt bis zu einer Höhe von 25 cm. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Aufstauhöhe der Wasserspiegel in den Beckenteilen nur maximal 15 cm beträgt.

Der im Sedimentationsteil angeordnete Klarwasserabzug mit den Klarwasserabzugsöffnungen wird nach ca. 30 min. nach dem Beginn des Füllens der Beckenteile geöffnet und das entstandene Klarwasser fließt über den Ablauf ab.

Der Klarwasserabzug ist nahe der Oberfläche des Wasserspiegels angeordnet und besitzt in einer bevorzugten Ausführung mehrere Klarwasserabzugsöffnungen.

Damit Verwirblungen im Klarwasser gering sind und das Verfahren mit einem sehr hohen Schlammspiegel gefahren werden kann, ist es besonders vorteilhaft eine Vielzahl von Klarwasserabzugsöffnungen im Klarwasserabzug so anzuordnen, dass dadurch auf der gesamten Breite des Beckens das Klarwasser abgezogen wird. Dadurch ist nur eine geringe Klarwasserzone erforderlich.

Es ist aber auch möglich den Klarwasserabzug als Überlaufrinne auszubilden.

Mit dem Beginn des Klarwasserabzuges strömt das Abwasser-Schlammgemisch aus den Zulaufverteilungsöffnungen verstärkt in den Sedimentationsteil des Beckens, da hier eine Wasserentnahme stattfindet.

Da im Sedimentationsteil Klarwasser abgezogen wird und Abwasser-Schlammgemisch über den Zuflussverteiler weiter in beide Beckenteile zugeführt wird, strömt auch angestautes Wasser-Schlamm-Gemisch aus dem aeroben Belüftungsbecken in das Sedimentationsbecken durch die beide Beckenteile verbindende Durchflussöffnung.

In einer besonders bevorzugte Variante sind mehrere Durchflussöffnungen in der Trennwand an oder nahe der Beckensohle angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Zulaufverteileröffnungen in den Durchflussöffnungen angeordnet sind.

Die Erfindung wird jedoch nicht eingeschränkt, wenn nicht in allen Durchflussöffnungen sich Zuflussverteileröffnungen befinden.

Der Anteil an Wasser-Schlamm-Gemisch aus dem Belüftungsbecken am Gesamtvolumenstrom des in den Sedimentationsteil strömenden Volumenstromes beträgt bis zu 35 Vol.-%.

Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, den Prozess so zu steuern, dass der Anteil an Wasser-Schlamm-Gemisch 25 Vol.-% nicht überschreitet.

Bei dem gleichzeitigen Einströmen des Wasser-Schlamm-Gemisches aus dem aeroben Belüftungsteil und dem Abwasser-Schlammgemisch aus den Zuflussverteileröffnungen in den Sedimentationsteil kommt die Denitrifikation nahe der oder den Durchflussöffnung(en) im Sedimentationsteil zuerst in Beckensohlennähe fast zum Erliegen und verschiebt sich mit der Zeit im Laufe des Verfahrens langsam in Richtung Schlammabzug und Klarwasserabzug.

Diese allmähliche Beendigung der Denitrifikation stört den Verfahrensablauf nicht und hat im Gesamtprozeß nur eine untergeordnete Bedeutung, weil nur maximal ein Drittel vom Zulauf in den Sedimentationsteil als Wasser-Schlamm-Gemisch aus dem aeroben Teil kommt.

Da der Sedimentationsteil im Verhältnis zu einem herkömmlichen Nachklärbecken ein sehr großes Volumen besitzt, erfolgt während der Abzugsphase von Klarwasser kein Durchbruch von ungereinigtem Abwasser.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen den Klarwasserabzug mit mehreren Klarwasserabzugsöffnungen zu versehen, da somit das Verfahren und die Anlage mit einem sehr hohen Schlammspiegel zu fahren ist.

Es hat sich gezeigt, dass dadurch im Verfahren die Klarwasserzone gering und die Sedimentationszeit kurz gehalten werden kann. Dieses hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen bei Vorhandensein von Blähschlamm oder bei sehr hohem Schlammgehalt.

Für Anlagen, die mit extrem hohem Schlammgehalt gefahren werden, kann ggf. eine Nachklärung angeschlossen sein, wobei der anfallende Schlamm wieder zurück in das Abwasser geführt wird.

Eine wesentliche Eindickung des anfallenden Belebtschlammes ist nicht mehr erforderlich und auch nicht notwendig.

Vorteilhaft ist es, wie in einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage, für die biologische Phosphatelimination, die Schlammaufkonzentrierung und gegen eine extreme Blähschlammbildung, wie z.B. durch Fadenbakterien hervorgerufen, dass ein Absetzbecken mit einem Räumgerät vorhanden ist. Die Schlammaufkonzentrierung kann selbst bei hohem Schlammindex bis 15g TS/l betragen.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist, dass der Impfschlamm für das anaerobe Becken aus dem Belebungsbecken während der Sedimentationsphase entnommen wird. Der Überschußschlamm kann dabei aus dem Bio-P-Becken oder direkt aus dem Belebungsbecken oder bei Anlagen mit Nachklärung aus diesem Becken entnommen werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen des Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 Prinzipdarstellung des Verfahrens und der Anlage
2 Seitenansicht des Belebungsbeckens
Wie in der 1 dargestellt, erfolgt die Beschickung des Bio-P-Beckens 1 über den Zulauf 9. Hier erfolgt eine Grobschlammentnahme und eine Umwälzung mittels Räumer 2. Ein Teil des Überschussschlammes 12 wird dabei aus dem Bio-P-Becken 1 entfernt. Das Abwasser-Schlammgemisch, das das Bio-P-Becken 1 verlässt, fließt durch den Zulaufverteiler 3 in das Belebtschlammbecken in beide Beckenteile, in den Sedimentationsteil 4 mit Denitrifikation und den aeroben Belüftungsteil 5. Die Belüftung erfolgt mittels Belüfter 20 nahe der Beckensohle 15 über eine Zeitdauer von 75 min.
Im Sedimentationsteil 4 beginnt nach ca. 10 min. die Denitrifikation in der Schlammzone 21 an der Beckensohle 15.
Nach 35 min beginnt der Klarwasserabzug im Sedimentationsteil 4 über den Klarwasserabzug 6 mit seinen Klarwasserabzugsöffnungen 17. Der Klarwasserabzug 6 ist dabei nahe des Wasserspiegels 18 angeordnet.
Nach dem Öffnen des Klarwasserabzugs 6 strömt verstärkt das Abwasser-Schlammgemisch in den Sedimentationsteil 4, da ein Klarwasserabzug aus dem Belüftungsteil 5 nicht erfolgt.
Es erfolgt ein stärkerer Anstau des Wasser-Schlammgemisches im Belüftungsteil 5 durch den weiteren Zufluss an Abwasser-Schlammgemisch aus dem Zuflussverteiler 3 als im Sedimentationsteil 4. Durch die Durchflussöffnung 13 erfolgt ein Druckausgleich in dem Abwasser-Schlamm-Gemisches aus dem Belüftungsteil 5 in den Sedimentationsteil 4 strömt, aus dem Klarwasser abgezogen wird.
Der Anteil an Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem Belüftungsteil 5 am Gesamtvolumenstrom des einströmenden Abwassers in den Sedimentationsteil 4 beträgt 20 Vol.-% vom zugeführten Abwasser-Schlammgemisch aus dem Zuflussverteiler 3.
Die Zeitdauer des Klarwasserabzuges im Sedimentationsteil 4 beträgt 35 min. Während des Klarwasserabzuges erfolgt die Abführung der Schlamm-Wasser-Gemisches aus dem Sedimentationsteil 4 über den Schlammabzug 7 mittels der Schlammpumpe 8 über die Rücklaufschlammleitung 11 in das Bio-P-Becken 1. Nach Abzug des Klarwassers aus dem Belebtschlammbecken beginnt der nächste Zyklus des Verfahrens.
Bei einer Fahrweise mit extrem hohen Belastungen ist das Nachklärbecken 22 in das Verfahren mit eingeschlossen, ansonsten ist es nicht aktiviert. Bei Aktivierung des Nachklärbeckens 22 wird der im Nachklärbecken 22 anfallende Schlamm mittels der Schlammpumpe 8'' über der Schlammleitung 11'' zurückgeführt.
Wie aus der 2 ersichtlich, ist die Trennwand 14 im Belebungsbecken in der Mitte angeordnet und teilt dieses in das aerobe Belüftungsbecken 5 und das Sedimentationsbecken 4 mit Denitrifikation. Unterhalb der Trennwand 14 befindet sich der Zuflussverteiler 3. Zwischen Zuflussverteiler 3 und der Beckensohle 15 befindet sich die Durchflussöffnung 13 für das Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem aeroben Belüftungsteil 5 in den Sedimentationsteil 4 mit Denitrifikation.
Der Klarwasserabzug 6 ist dabei nahe am Wasserspiegel 18 und an der Beckenwand 19 angeordnet. Nahe der Beckensohle 15 befindet sich der Schlammabzug 7.

1: Bio-P-Becken
2: Räumer
3: Zuflussverteiler
4: Sedimentationsteil mit Denitrifikation
5: Belüftungsteil
6, 6': Klarwasserabzug
7: Schlammabzug
8, 8', 8'': Rücklaufschlammpumpe
9: Zufluss
10: Ablauf
11, 11', 11'': Rücklaufschlammleitung
12: Überschussschlamm
13: Durchflussöffnung
14: Trennwand
15: Beckensohle
16: Zuflussverteileröffnung
17: Klarwasserabzugsöffnung
18: Wasserspiegel
19: Beckenwand
20: Belüfter
21: Schlammzone
22: Nachklärbecken

Claims

Verfahren zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem Bio-P-Becken (1) mit oder ohne Räumer (2) und einer Baueinheit mit Belüftungsteil und Denitrifikationsteil, Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und Belebtschlammentfernung in einem Becken mit oder ohne Nachklärbecken, wobei ein annähernd gleich großer Volumenstrom an Abwasser-Schlammgemisch aus dem Zuflussverteiler (3) in oder nahe mindestens einer Durchflussöffnung (13) nahe der Trennwand (14) und/oder der Beckensohle (15) in den Belüftungsteil (5) und den Denitrifikationsteil (4) strömt und im Belüftungsteil (5) die Belüftungsdauer bis 90 min erfolgt, wobei im Sedimentationsteil (4) gleichzeitig Sedimentation und Denitrifikation erfolgt und nach 30 min Klarwasser über den Klarwasserabzug (6) bei gleichzeitigem Zulauf von mindestens 65 Vol.-% Abwasser-Schlammgemisch und bis zu 35 Vol.-% Schlammwasser aus dem Belüftungsteil (5) in den Sedimentationsteil (4) erfolgt, wobei ein Aufstau der Wasserspiegel in den Beckenteilen (4,5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufstau der Wasserspiegel in den Beckenteilen (4,5) bis 25 cm erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Schlammwassers aus dem Belüftungsteil (5) zum Anteil des Abwasser-Schlammgemisch bis 25 Vol.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarwasserabzugsphase im Sedimentationsteil (4) nach 35 min. beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarwasserabzugsphase im Sedimentationsteil (4) über eine Zeitdauer bis zu 45 min erfolgt.
Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem Bio-P-Becken (1) mit oder ohne Räumer (2) und einer Baueinheit mit Belüftungsteil, Denitrifikationsteil, Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und Belebtschlammentfernung in einem Becken mit oder ohne Nachklärbecken, wobei die Trennwand (14) im Becken so angeordnet ist, dass sie das Becken in einen Belüftungsteil (5) und einen Sedimentationsteil mit Denitrifikation (4) teilt, wobei zwischen der Trennwand (14) und der Beckensohle (15) wenigstens eine Durchflussöffnung (13) vorhanden ist und wenigstens ein Zuflussverteiler (3) in oder nahe der Durchflussöffnung (13) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflussverteiler (3) mehrere Verteileröffnungen (16) aufweist.
Anlage nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileröffnungen (16) am Zuflussverteiler (3) über die gesamte Länge angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileröffnungen (16) im Zuflussverteiler (3) in Richtung Belüftungsteil (5) und Richtung Sedimentationsteil (4) angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sedimentationsteil mit Denitrifikation (4) und in dem Belüftungsteil (5) mindestens je ein Klarwasserabzug (6) angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarwasserabzug (6) mehrere Klarwasserabzugsöffnungen (17) besitzt.
Anlage nach den Ansprüchen 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarwasserabzug (6) nahe unterhalb des Wasserspiegels (18) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (14) Leichtbauweise aufweist.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Belüftungsteil (5) und in dem Sedimentationsteil (4) nahe der Beckensohle (15) mindestens ein Schlammabzug (7, 7') sich befindet.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussöffnung (13) über die gesamte Trennwandlänge vorhanden ist.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchflussöffnungen (13) über die Trennwandlänge angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anlagen in Reihe und/oder Parallel geschaltet sind.