DE10004845A1 - Waste water circulating and mixing unit, comprises water guide members arranged at an angle in the circumferential direction. - Google Patents
Waste water circulating and mixing unit, comprises water guide members arranged at an angle in the circumferential direction.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mischen und Erzeugen von Umlaufbewe gungen des Abwassers in Belebungsbecken, die mit einer Druckbelüftung versehen sind und zur Abwasserreinigung in Kläranlagen eingesetzt wird.The invention relates to a device for mixing and generating circulation wastewater treatment in aeration tanks equipped with pressurized ventilation and is used for wastewater treatment in sewage treatment plants.
In Kläranlagen existieren Belebungsbecken zur Abwasserreinigung für die unterschied lichsten Reinigungsziele.In sewage treatment plants there are aeration tanks for wastewater treatment for the difference easiest cleaning goals.
In Abhängigkeit vom Reinigungsziel erfolgte die verfahrenstechnische Auslegung und Bemessung der Belebungsbecken, dabei wird unterschieden in Verfahren zur teilweisen oder vollständigen biologischen Reinigung des Abwassers, mit aerober Schlammstabili sierung, zur weitgehenden Nitrifikation und mit biologischer Phosphor- und Stickstoff elimination (Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Verlag für Architektur und tech nische Wissenschaften Ernst & Sohn Berlin, dritte überarbeitete Auflage 1985, Band IV, S. 231 ff).Depending on the purification goal, the process engineering design and dimensioning of the aeration tanks was carried out, with a distinction being made between processes for partial or complete biological purification of the wastewater, with aerobic sludge stabilization, for extensive nitrification and with biological phosphorus and nitrogen elimination (teaching and handbook of waste water technology , Publishing House for Architecture and Technical Sciences Ernst & Sohn Berlin, third revised edition 1985 , Volume IV, p. 231 ff).
Es sind besondere Betriebsweisen der biologischen Abwasserreinigung bekannt, wie beispielsweise die abgestufte Sauerstoffzuführung, verteilte Abwasserzuführung, ge trennte Regenerierung des Schlammes und vollständig durchmischte Reaktoren und Kaskaden (Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Verlag für Architektur und tech nische Wissenschaften Ernst & Sohn Berlin, dritte überarbeitete Auflage 1985, Band IV, S. 236 ff).There are special modes of operation of biological wastewater treatment known, such as the graded oxygen supply, distributed wastewater supply, ge separate regeneration of the sludge and completely mixed reactors and cascades (teaching and handbook of wastewater technology, publisher for architecture and technical sciences Ernst & Sohn Berlin, third revised edition 1985 , volume IV, p. 236 ff).
Für den Einsatz der biologischen Stickstoffelimination sind Verfahren in Anwendung, bei denen die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander in den verschiedenen Reaktions räumen oder zeitlich gestaffelt im gleichen Reaktionsraum ablaufen. Die hauptsächli chen Vertreter sind die vorgeschaltete Denitrifikation, die nachgeschaltete Denitrifikati on, die alternierende Denitrifikation und die intermittierende Denitrifikation (Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften Ernst & Sohn Berlin, dritte überarbeitete Auflage 1985, Band IV, S. 311 ff). For the use of biological nitrogen elimination, processes are used in which the individual process steps are carried out one after the other in the different reaction rooms or are staggered in time in the same reaction room. The main representatives are the upstream denitrification, the downstream denitrification, the alternating denitrification and the intermittent denitrification (instruction and manual of waste water technology, publishing house for architecture and technical sciences Ernst & Sohn Berlin, third revised edition 1985 , volume IV, p. 311 ff).
Die Verfahren zur Stickstoffelimination können mit anaeroben Zonen zur biologischen Phosphatelimination kombiniert sein.The processes for nitrogen elimination can be used with anaerobic zones for biological Phosphate elimination can be combined.
Die verfahrenstechnisch notwendigen anaerob, anoxisch und aerob Zonen werden in der Regel durch zusätzliche Trennwände hergerichtet. In den anaeroben und anoxi schen Zonen dienen Rührwerke zur Verhinderung der Belebtschlammsedimentation. Die Anlagen zu diesen Verfahren sind in der Regel mit hohem anlagen- und bautechni schem Aufwand zu errichten.The process engineering necessary anaerobic, anoxic and aerobic zones are in usually prepared by additional partitions. In the anaerobic and anoxi zones serve agitators to prevent activated sludge sedimentation. The plants for these processes are usually with high plant and construction technology erect effort.
Weiterhin gibt es Anlagen zur simultanen Denitrifikation, bei denen die einzelnen Ver fahrensschritte zeitgleich im gleichen Reaktionsraum stattfinden. Diese besitzen in der Regel eine umlaufende Beckenströmung zur Vermischung des Beckeninhaltes mit dem zufließenden Abwasser und dem Rücklaufschlamm. Typische Vertreter dieser Verfah ren sind die Menzel-Umlauf-Denitrifikation, das Gegenstrom-Rundbecken, die Carrou sel-Anlage (Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Verlag für Architektur und tech nische Wissenschaften Ernst & Sohn Berlin, dritte überarbeitete Auflage 1985, Band IV, S. 353 ff) und das SymBioTM-Verfahren (DE 690 09 463, EP 0 461 166).There are also systems for simultaneous denitrification, in which the individual process steps take place simultaneously in the same reaction space. These generally have a circulating pool flow for mixing the pool contents with the inflowing wastewater and the return sludge. Typical examples of these processes are the Menzel circulation denitrification, the countercurrent round basin, the carousel system (instruction and manual for wastewater technology, publisher for architecture and technical sciences Ernst & Sohn Berlin, third revised edition 1985 , Volume IV , P. 353 ff) and the SymBio ™ process (DE 690 09 463, EP 0 461 166).
Zum Erzielen der notwendigen Umlaufströmung und zum Sauerstoffeintrag werden O berflächenbelüfter und/oder Druckbelüfter in Kombination mit Rührwerken eingesetzt. Die Erzeugung einer umlaufenden Strömung gestaltet sich in den Belebungsbecken schwierig und energieintensiv.To achieve the necessary circulation flow and to introduce oxygen, O surface aerators and / or pressure aerators used in combination with agitators. A circulating flow is generated in the aeration tank difficult and energy intensive.
In den letzten Jahren wird ein starker Rückgang des Wasserverbrauches und damit des Abwasseranfalles festgestellt. Der Trend zum Abwasserrückgang gestattet es oftmals, die zusätzlichen Verfahrensschritte zur Implikation der biologischen Phosphor- und Stickstoffelimination in den ursprünglich nur zum Abbau der organischen Schmutzfracht bemessenen Belebungsbecken durchzuführen.In recent years, there has been a sharp decline in water consumption and therefore in Wastewater accumulation determined. The trend towards wastewater decline often allows the additional process steps for the implication of biological phosphorus and Nitrogen elimination in the original only to break down the organic dirt load sized aeration tanks.
Schwierig gestaltet sich beispielsweise bei derartigen Umbauten die Heranführung und Verteilung von zusätzlicher Elektroenergie für den Antrieb der Rührwerke. Bei der Ver fahrenserweiterung der Anlagen mit vorhandener außen- oder innenliegender Druck belüftung ist in der Regel eine Umstellung auf Flächenbelüftung erforderlich. Beide Faktoren verursachen zusätzliche Kosten.With such conversions, it is difficult to introduce and Distribution of additional electrical energy for driving the agitators. When ver Driving expansion of the systems with existing external or internal pressure ventilation, it is usually necessary to switch to surface ventilation. Both Factors cause additional costs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Mischen und Erzeugen von Umlauf bewegungen des Abwassers in Belebungsbecken, die mit einer Druckbelüftung verse hen sind, ohne zusätzlichen Einbau von Rührwerken zu schaffen, das bedeutet den Funktionen der in das Belebungsbecken eingeblasenen Luft, nämlich Luftsauerstoff für die Abwasserreinigung zur Verfügung zu stellen, den Beckeninhalt mit zulaufendem Abwasser und Rücklaufschlamm zu vermischen und Sedimentation des Belebtschlam mes zu verhindern, eine weitere Funktion, die Erzeugung einer umlaufenden Strömung hinzufügen.The object of the invention is to provide a device for mixing and generating circulation movements of the wastewater in aeration tanks, which are equipped with pressurized aeration hen without creating additional agitators, that means Functions of the air blown into the aeration tank, namely atmospheric oxygen for to make the wastewater treatment available, the pool content with the inflowing Mix waste water and return sludge and sedimentation of the activated sludge mes prevent another function, generating a circulating flow Add.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in den Belebungsbecken Wasser-Leiteinrichtungen schräg in Umlaufrichtung angeordnet sind, in einem Winkel von 15° bis 55°, vorzugsweise 45°. Die Leiteinrichtungen, die vorzugsweise aus abwas serbeständigem, hydraulisch glattem Werkstoff bestehen, sind rechteckig oder L-förmig ausgebildet und gerade oder abgewinkelt so angeordnet, dass zur Leit- und Trennwand des Beckens an der Wasseroberfläche eine Öffnung zum Abströmen des Schwimm schlammes verbleibt, wobei auf die Öffnung verzichtet werden kann, wenn die Ober kante der Leiteinrichtung unterhalb des Betriebswasserspiegels liegt.According to the invention the object is achieved in that in the aeration tank Water guiding devices are arranged obliquely in the circumferential direction, at an angle from 15 ° to 55 °, preferably 45 °. The control devices, which are preferably from waste water resistant, hydraulically smooth material, are rectangular or L-shaped trained and arranged straight or angled so that to the baffle and partition of the pool on the water surface, an opening for draining off the swimming Mud remains, the opening can be omitted if the upper edge of the guide device is below the operating water level.
Die Höhe des parallel zum Wasserspiegel verlaufenden Teils der Leiteinrichtung ist vor zugsweise 1/8 bis 1/3 der Wassertiefe des Beckens, wobei die Oberkante der Leitein richtung nicht tiefer als 0,2 m unter dem Betriebswasserspiegel liegt.The height of the running parallel to the water level of the guide part is located in front of preferably 1/8 bis 1/3 of the water depth of the basin, wherein the upper edge of the Leitein direction not deeper than 0.2 m under the operating water level.
Um das Verweilzeitverhalten des Abwassers zu verbessern, ist die erfindungsgemäße Leiteinrichtung schräg entgegen der Durchströmungsrichtung auch in Belebungsbecken ohne umlaufende Strömung einsetzbar.In order to improve the residence time behavior of the wastewater, the invention is Guiding device diagonally against the flow direction also in aeration tanks can be used without circulating current.
Vorteile der Erfindung sind, dass die erfindungsgemäße Leiteinrichtung sowohl bei vor handenen als auch bei neu zu bauenden Belebungsbecken eingesetzt werden kann, wobei teure und arbeitsaufwendige Rührwerke entfallen.Advantages of the invention are that the guide device according to the invention both in front existing as well as for aeration tanks to be built, whereby expensive and labor-intensive agitators are eliminated.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die dazu gehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below using exemplary embodiments. The one associated drawings show:
Fig. 1 - den Grundriss des rechteckigen Beckens Fig. 1 - the plan of the rectangular basin
Fig. 2 - den Schnitt A-A des rechteckigen Beckens Fig. 2 - the section AA of the rectangular basin
Fig. 3 - die Seitenansicht des rechteckigen Beckens Fig. 3 - the side view of the rectangular basin
Fig. 4 - den Grundriss des runden Beckens Fig. 4 - the floor plan of the round basin
Fig. 5 - die verschiedenen Formen der Leiteinrichtung Fig. 5 - the different forms of the guide device
Fig. 6 - die Verbesserung des Verweilzeitverhaltens Fig. 6 - the improvement of the residence time behavior
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Mischen und Erzeugen einer Umlaufbewegung unter Zuhilfenahme von Gasen ist in Fig. 1 bis Fig. 4 in verschiedenen Anwen dungsfällen dargestellt.The inventive device for mixing and generating a circular movement with the aid of gases is shown in Fig. 1 to Fig. 4 in various applications.
Im Ausführungsbeispiel Fig. 1 (Grundriss), Fig. 2 (Schnitt A-A) und Fig. 3 ist ein rechteckiges Becken 1 dargestellt.In the exemplary embodiment Fig. 1 (floor plan), Fig. 2 (section AA) and Fig. 3, a rectangular basin 1 is shown.
Das Becken 1 ist beschrieben durch einen rechteckigen Grundriss, außen liegende Druckbelüftung 2 und eine Mittelleitwand 3, die an Beckenanfang und -ende eine Über trittsöffnung 4 zum Überströmen des Wasserkörpers in die jeweils andere Beckenhälfte hat. Das Becken ist mit erfindungsgemäßen Leiteinrichtungen 5 ausgestattet.The basin 1 is described by a rectangular plan, external pressure ventilation 2 and a central baffle 3 , which has an opening 4 at the beginning and end of the pool for overflowing the water body in the other half of the pool. The pool is equipped with guide devices 5 according to the invention.
Die Druckbelüftung 2 erzeugt im Becken 1 eine Walzenströmung 6 in der Gestalt, dass der aufsteigende Blasenstrom über der Druckbelüftung 2 eine Aufwärtsbewegung des Wasserkörpers erzeugt. Diese Aufwärtsbewegung geht an der Oberfläche in eine Hori zontalbewegung 7 über und an der gegenüberliegenden Wand, hier im Beispiel an der Mittelleitwand 3, erfolgt eine Abwärtsbewegung des Wasserkörpers, die mit dem hori zontalen Rückströmen 8 am Beckenboden abgeschlossen wird, bevor erneut über der Druckbelüftung 2 die Aufwärtsbewegung einsetzt.The pressure aeration 2 generates a roller flow 6 in the basin 1 in such a way that the rising bubble flow over the pressure aeration 2 generates an upward movement of the water body. This upward movement goes on the surface in a horizontal movement 7 and on the opposite wall, here in the example on the central baffle 3 , there is a downward movement of the water body, which is completed with the horizontal backflow 8 on the pool floor before again via the pressure ventilation 2 the upward movement begins.
Zur Unterstützung dieser Walzenströmung 6 sind in der Regel Vouten an der Verbin dung zwischen Wand und Sohle angeordnet.To support this roller flow 6 haunches are usually arranged on the connec tion between the wall and the sole.
Diese normalerweise rechtwinklig zu den Längswänden stattfindende Walzenströmung 6 des Wasserkörpers wird durch die hier im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel 9 von 45° schräg angeordneten Leiteinrichtungen 5 in eine bezogen auf das Becken 1 schraubenförmige Bewegung gezwungen und damit eine im Becken umlaufende Strö mung 10 als Voraussetzung für simultane Reinigungsverfahren zum Beispiel mit Stick stoffelimination erzeugt. Durch die Leiteinrichtungen 5 werden drei bis sieben Becken umläufe pro Stunde realisiert, hier im Ausführungsbeispiel Fig. 1 bis 3 mit Leiteinrich tungen 5 im Winkel 9 von 45° angeordnet, wird eine Umlaufströmung 10 von fünf Be ckenumläufen pro Stunde erzielt. Es sind keine zusätzlichen Rührwerke notwendig. Die Fläche der Leiteinrichtungen 5 kann rechteckig 11 oder L-förmig 5 ausgebildet sein. Dabei ist es unerheblich, ob die Kanten parallel zueinander verlaufen und in welcher Form die Eckausbildung erfolgt.This roller flow 6 of the water body, which normally takes place at right angles to the longitudinal walls, is forced into a helical movement in relation to the basin 1 by the guide devices 5 arranged obliquely here in the exemplary embodiment at an angle 9 of 45 ° and thus a circumferential flow 10 as a prerequisite for Simultaneous cleaning processes, for example with nitrogen elimination, are generated. Through the control devices 5 three to seven pool revolutions per hour are realized, here in the embodiment of FIGS . 1 to 3 with Leiteinrich lines 5 at an angle 9 of 45 °, a circulating flow 10 of five pool revolutions per hour is achieved. No additional agitators are necessary. The surface of the guide devices 5 can be rectangular 11 or L-shaped 5. It is irrelevant whether the edges run parallel to each other and in what form the corner is formed.
Im Beckengrundriss betrachtet kann die Leiteinrichtung 5 eine Gerade 12 eine abge winkelte Form 13 oder eine Kurvenform haben. Bei allen Formen 5, 11, 12, 13 wird am Ende eine Öffnung 14 zur Mittelleitwand 3 oder Trennwand 15 an der Wasseroberfläche zum Abströmen des Schwimmschlammes gelassen. Alternativ kann auf die Öffnung 14 verzichtet werden, wenn die Oberkante der Leiteinrichtung 5 unterhalb des Betriebs wasserspiegels liegt. Die Oberkante der Leiteinrichtung 5 liegt nicht tiefer als 0,2 m un ter dem Betriebswasserspiegel.Viewed in the basin floor plan, the guide device 5 may have a straight line 12, an angled shape 13 or a curve shape. In the case of all the molds 5 , 11 , 12 , 13 , an opening 14 at the end for the central guide wall 3 or partition wall 15 is left on the water surface for the floating mud to flow off. Alternatively, the opening 14 can be omitted if the upper edge of the guide device 5 is below the water level operation. The upper edge of the guide device 5 is not deeper than 0.2 m below the operating water level.
Als Material für die Leiteinrichtungen wird ein abwasserbeständiger, hydraulisch glatter Werkstoff in der erforderlichen Steifigkeit verwendet.A wastewater-resistant, hydraulically smoother material becomes the material for the control devices Material used in the required rigidity.
Im Ausführungsbeispiel Fig. 4 ist das Becken 16 beschrieben durch einen runden Grundriss mit innenliegender Anaerobzone, außenliegende Druckbelüftung 2 und eine Trennwand 15 zwischen Belebungsbecken und Anaerobzone. Das Becken ist mit Leit einrichtungen 5 ausgestattet.In the embodiment shown in FIG. 4, the pool 16 is described by a round floor plan with an anaerobic zone on the inside, pressure ventilation 2 on the outside and a partition 15 between the aeration tank and the anaerobic zone. The pool is equipped with guidance devices 5 .
Die Druckbelüftung 2 erzeugt im Becken 16 eine Walzenströmung 6 in der Gestalt, dass der aufsteigende Blasenstrom über der Druckbelüftung 2 eine Aufwärtsbewegung des Wasserkörpers erzeugt. Diese Aufwärtsbewegung geht an der Oberfläche in eine Hori zontalbewegung 7 über und an der gegenüberliegenden Wand 15, beispielsweise Trennwand 14, zur innenliegenden Anaerobzone, erfolgt eine Abwärtsbewegung des Wasserkörpers, die mit dem horizontalen Rückströmen 8 am Beckenboden abge schlossen wird, bevor erneut über der Druckbelüftung 2 die Aufwärtsbewegung einsetzt. Diese normalerweise radial zu der Beckenaußenwand stattfindende Walzenströmung 6 des Wasserkörpers wird durch die Leiteinrichtungen 5 in eine bezogen auf das Becken 16 schraubenförmige Bewegung gezwungen und damit eine im Becken umlaufende Strömung 10 als Voraussetzung für simultane Reinigungsverfahren erzeugt.The pressure aeration 2 generates a roller flow 6 in the basin 16 in such a way that the rising bubble flow over the pressure aeration 2 produces an upward movement of the water body. This upward movement goes on the surface in a Hori zontalbewegung 7 and on the opposite wall 15 , for example partition 14 , to the inner anaerobic zone, there is a downward movement of the water body, which is closed abge with the horizontal backflow 8 on the pool floor before again via the pressure ventilation 2 starts the upward movement. This roller flow 6 of the water body, which normally takes place radially to the outer wall of the basin, is forced into a helical movement with respect to the basin 16 by the guide devices 5 and thus a flow 10 circulating in the basin is generated as a prerequisite for simultaneous cleaning processes.
Fig. 5 zeigt verschiedene Formen der Leiteinrichtungen 5, es sind die abgewinkelte Form 13 und die nicht abgewinkelte Form 12 dargestellt. Fig. 5 shows various shapes of the guide means 5, it is the angled shape 13 and the non-angled shape 12 is shown.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel zur Verbesserung des Verweilzeitverhaltens dar gestellt. In dem längsdurchflossenen Belebungsbecken 1 mit Druckbelüftung 2 werden die Leiteinrichtungen 5 entgegen der Durchströmungsrichtung 17 im Becken 1 unter einem Winkel 9 von 15° bis 55° angeordnet, beispielsweise ein Winkel 9 von 45°. Die bereits im Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 bis 3 beschriebene Walzenströmung 6 wird durch die Leiteinrichtungen 5 entgegen der Durchströmungsrichtung 17 des Beckens 1 geführt, damit werden Kurzschlussströmungen vermieden, eine gute Durchmischung des Beckeninhaltes mit zufließendem Abwasser und Rücklaufschlamm gewährleistet und das Verweilzeitverhalten verbessert. In Fig. 6, an embodiment is shown to improve the residence time behavior. In the aeration basin 1 with pressure ventilation 2 through which the flow passes, the guide devices 5 are arranged in the basin 1 at an angle 9 of 15 ° to 55 °, for example an angle 9 of 45 °, counter to the flow direction 17 . The roller flow 6 already described in the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 3 is guided through the guide devices 5 counter to the flow direction 17 of the basin 1 , thus short-circuit currents are avoided, thorough mixing of the contents of the basin with inflowing waste water and return sludge is ensured and the residence time behavior is improved.
11
rechteckiges Becken
rectangular basin
22
Druckbelüftung
Pressure ventilation
33rd
Mittelleitwand
Central partition
44
Übertrittsöffnung
Transfer opening
55
Leiteinrichtungen, L-förmig
Guides, L-shaped
66
Walzenströmung
Roller flow
77
Oberflächenströmung
Surface flow
88th
Rückströmung
Backflow
99
Anstellwinkel der Leiteinrichtung
Angle of attack of the control device
1010th
Umlaufströmung
Circulation flow
1111
Leiteinrichtungen, rechteckig
Guiding devices, rectangular
1212th
Leiteinrichtungen, nicht abgewinkelt
Control devices, not angled
1313
Leiteinrichtungen, abgewinkelt
Guiding devices, angled
1414
Öffnung für Schwimmschlammdurchtritt
Opening for sludge passage
1515
Trennwand
partition wall
1616
Rundbecken
Round pool
1717th
Durchströmungsrichtung des Beckens
Flow direction of the basin
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| DE10004845A DE10004845C2 (en) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | Device for mixing and generating circulation movements of the wastewater in aeration tanks |
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|---|
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