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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Oxydationsgraben zur
Reinigung von Abwasser.
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Als einfachste Methode hat sich bei einem Reinigungserfolg bis
98 1/o BSB..-Abbau in den letzten Jahren für kleine Gemeinden der sogenannte
Oxydationsgraben erwiesen. Er arbeitet geruchsfrei, ist unempfindlich gegen Belastungsschwankungen
und anspruchslos in der Wartung. Im Prinzip besteht er aus zwei parallelen Wassergräben,
die an den Enden miteinander verbunden sind und bei denen das Ab-
wasser durch
eine rotierende 4 bis 10 cm in den Abwasserspiegel eintauchende Bürste ständig
im Kreis bewegt wird. Der Zulauf des Abwassers und Ablauf des gereinigten Wassers
erfolgt kontinuierlich bei einer Aufenthaltsdauer von 3 Tagen.
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Die lange Aufenthaltsdauer des Abwassers von 3 Tagen bildet
die bisherige Begrenzung des Anwendungsbereichs des Oxydationsgrabens nur für kleinere
Gemeinden.
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Ursache für die lange Aufenthaltszeit des Abwassers ist die dem Oxydationsgraben
gegenüber einem Belebtschlammbecken fehlende Homogenität von Abwasser, Frischschlamm,
überflußschlamm und Luft. Bei diesem Oxydationsgraben dient die Belüftungswalze
einmal zur Erzeugung des Fließgefälles und zum anderen zum Lufteintrag. Des weiteren
erfolgt die Belüftung des im Graben kreisenden Ab-
wassers durch die darüberstehende
Luft der Atmosphäre infolge der Oberflächenberührung. Damit ergibt sich, daß im
Oxydationsgraben die Lufteinwirkung auf die biologischen Vorgänge an der Oberfläche
größer ist als an der Grabensohle. Umgekehrt ist aber, trotz des Nichtabsetzens
des Schlammes, die größere Schlammkonzentration doch in Sohlennähe.
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Die Erfindung bezweckt, den Unterschied zwischen 2 Stunden Aufenthaltszeit
im Belebtschlammbecken und 72 Stunden im Oxydationsgraben so weit zu verkleinern,
daß ohne nennenswerten Mehraufwand an Betriebsmitteln und Kosten nur noch ein Teil
der bisherigen Zeit von 72 Stunden benötigt wird, um zu einem hohen, völlig
befriedigenden Reinigungsgrad des Abwassers zu kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Reinigung von Abwasser in einem Oxydationsgraben mit mindestens einer Belüftungswalze,
die eine Längsströmung im Graben erzeugt, zu entwickeln, mit dem eine homogene Durchmischung
des zu reinigenden Abwassers mit Schlamm und Luft erreicht wird, um einen gleichmäßigen
schnellen BSB.-Abbau zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abwasser
beim Durchlaufen des Grabens durch zusätzliche Querumwälzung mit Schlamm und Luft
vermischt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 5.
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Die Möglichkeit, eine unkomplizierte, wenig aufwendige und gute Abwasserreinigung
durch Anwendung des Oxydationsgrabens gemäß der Erfindung durchzuführen, wird von
der jetzigen technischen ökonomischen Begrenzung auf Anwendungsbereiche bis etwa
3000 Einwohner auf ein Vielfaches dieser Zahl erweitert. Ferner werden infolge
einfachster Wartung Arbeitskräfte eingespart.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 den Grundriß eines Oxydationsgrabens,
F i g. 2 den Schnitt A-B nach F i g. 1,
F i g. 3 den Schnitt
C-D nach F i 1,
F i g. 4 den Schnitt E-F nach F i g. 1,
F i
g. 5 den Schnitt G-H nach F i g. 1,
F i g. 6 den Schnitt
J-K nach F i g. 1,
F i g. 7 ein Detail der Belüftungswalze in Längsansicht,
F i g. 8 ein Detail der Belüftungswalze in stirnseitiger Ansicht.
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In einem Oxydationsgraben 1 sind zwei Überlaufwehre 2 mit senkrechter
Stirnseite und schräger Ablaufseite, auf der das Abwasser in einer 6 bis
10 cm starken Schicht abläuft, eingebaut. In das auf diesem schrägen Ablauf
abströmende Wasser greifen kurz hinter dem überlauf bürstenartige Belüftungswalzen
3 ein, die bis 10 cm tief eintauchen.
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Damit ist bei entsprechender Drehzahl einmal das erforderliche Fließgefälle
gesichert und zum anderen der Lufteintrag durch die Belüftungswalzen 3, die
den vollen Querschnitt erfassen, verstärkt. Die hinter der Belüftungswalze des ersten
Wehres liegende gerade Strecke ist im Querschnitt so bemessen, daß eine Strömungsgeschwindigkeit
von etwa 0,6 bis 0,8 m/s entsteht. Bei der ersten Belüftungswalze
erfolgt der kontinuierliche Zustrom von Frischabwasser zum kreisenden Abwasserstrom.
Dicht hinter der Belüftungswalze, zu Beginn der geraden Strecke, ist eine Blechwendel
4 eingebaut, die dem Wasserstrom einen Drall gibt. Die an den Grabenwandungen stets
dicht anliegende Blechwendel ist auf ihre Länge um 180'
verwunden und fördert
das in der unteren Querschnittshälfte des Grabens strömende Abwasser spiralig nach
oben, und umgekehrt. Damit entsteht neben der Längsströmung eine Querumwälzung des
Abwasserstromes ähnlich wie bei einem Belebtschlambecken mit entsprechend inniger
Berührung des gesamten Abwasserstromes mit der Außenluft sowie homogener Durchmischung
von Wasser, Luft und Schlamm. Um die gegen Ende der geraden Fließstrecke abebbende
Querströmung wieder zu beleben, ist dort nochmals die gleiche Blechwendel einaebaut.
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Im anschließenden Verbindungsbogen zum Parallelgraben vermindert sich
durch Erweiterung des Grabenprofils die Geschwindigkeit, und diese ist vor der Stirnseite
des zu Beginn des Parallelgrabens eingebauten zweiten Wehres so niedrig, daß sich
der Schlamm auf der Grabensohle absetzt und vor dem Wehr anstaut. Am Beginn der
schrägen Ablaufseite des Wehres ist in gleicher Weise wie beim ersten Wehr die zweite
Belüftungswalze eingebaut und bewirkt hier erneuten Lufteintrag und erneutes Fließgefälle.
Der Parallelgraben ist querschnittsmäßig so bemessen, daß am Anfang 0,5 m/s
Fließgeschwindigkeit und am Ende 0,3 m/s vorhanden sind. Am Anfang des Parallelgrabens
hinter dem zweiten Wehr ist nochmals eine Blechwendel 4 eingebaut. Diese dritte
Blechwendel gibt der Strömung des Parallelgrabens wiederum einen Drall und erzeugt
damit ebenfalls zur Längsströmung eine Querumwälzung mit dem Ergebnis, wie es bereits
für die erste Strecke geschildert wurde.
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Die ebenfalls am Streckenende abebbende Querumwälzung wird jedoch
nicht durch eine weitere Blechwendel neu belebt, im Gegenteil wird die gesamte Strömungsgeschwindigkeit
durch allmähliche Querschnittserweiterung stark vermindert, so daß von der Stirnseite
des ersten Wehres eine konzentrierte Schlammanstauung im unteren Grabenteil erfolgt.
Dieser
vor dem ersten Wehr stark erweiterte Grabenquerschnitt hat eine seitliche Ausbuchtung,
in der fast Strömungsstillstand herrscht und aus der von dem oberen Klärwasser so
viel in den Vorfluter abfließt, als Frischwasser 11 hinter dem ersten Wehr
dem Oxydationsgraben zufließt. Die Querschnittserweiterung mit seitlicher Ausbuchtung
und mit Schlammsammler 5 wirkt im Sinne einer Nachklärung, so daß der Abfluß
13 nicht nur biologisch sehr gut gereinigt, sondern auch relativ klar ist.
Gegenüber dieser Ausbuchtung ist ein Regenüberlauf 12 vorgesehen, der dann in Tätigkeit
tritt, wenn infolge Regens der Wasserspiegel im Oxydationsgraben 1 zeitweilig
ansteigt. Im Tiefpunkt der Schlammansammlung vor dem ersten Wehr wird durch den
Schlammabzug 6 ständig eine bestimmte Teilmenge des Schlammes abgezogen.
Die übrige, mehrfach größere Schlammenge kreist weiterhin im Graben, um den biologischen
Abbau der organischen Bestandteile des zuströmenden Frischabwassers zu aktivieren.
Dieses Mitkreisen des nicht abgezogenen Schlammes geschieht auf folgende Weise:
Dort, wo die Belüftungswalze 3 in den Wasserspiegel taucht, wird der Wasserspiegel
gegenüber der Spiegelhöhe vor dem Wehr abgesenkt. Der Niveauunterschied des Wasserspiegels
bewirkt einen hydraulischen Druck, der den Schlamm durch einen vom stirnseitigen
Tiefpunkt des Wehres ausgehenden Umlaufkanal 7 in eine Querrinne
8 unterhalb der Belüftungswalze drückt. Von dieser wird er erfaßt und mit
dem Abwasserstrom völlig durchmischt. Dasselbe gilt sinngemäß für den Schlamm vor
dem zweiten Wehr. Um den Lufteintrag der Belüftungswalze 3 auf ein Maximum
zu bringen, sind deren Schaufeln 10 als Löffel ausgebildet, die beim Auftreffen
auf den Wasserstrom parallel zu diesem liegen und mit der konvexen Seite nach oben
jeweils Luftblasen in den Wasserstrom drücken, die teils vom Wasserstrom mitgenommen
werden, teils wieder hochsteigen.
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Um weiterhin die Flockenbildung zu begünstigen und um den Absetzvorgang
zu beschleunigen, ist neben der Querrinne 8 unterhalb der Belüftungswalze
des ersten Wehres noch eine Fällmittelzugaberinne 9
vorgesehen, in der das
gewählte Fällmittel, z. B. FeCI., einströmt, das von der Belüftungswalze ebenfalls
dem Abwasser zugemischt wird. Die Zweckmäßigkeit und Art der Fällmittelzugabe ist
von der Beschaffenheit des Abwassers abhängig und von Fall zu Fall zu entscheiden.