DE2116000C3 - Verfahren und Feinkorntropfkörper zur biologischen Abwasserreinigung - Google Patents

Description

von Wasser, verwendet wird und daß zwecks Umwälzung und Spülung des Füllgutes der Feinkorntropfkürper mit Wasser aufgefüllt, dann das aufgestaute Wasser und Füiigut innerhalb des Feinkorntropfkörpers durch eingeblasene Druckluft umgewälzt und dabei aus dem entstehenden Gemisch von aufgestautem Spülwasser, Füllgut und Schlamm letzterer abgezogen wird und danach das Spülwasser abgelassen wird.

Der Vorschlag gemäß der Erfindung versetzt die Fachwelt zum ersten Mal in die Lage, das in der erwähnten Literaturstelle beschriebene Verfahren, welches eine gute Reinigungswirkung bezüglich des Abwassers und eine hohe Belastbarkeit des Feinkorntiopfkörpers ermöglicht, infolge der neuartigen Durchführung der Entschlammung und infolge der Verwendung von verhältnismäßig leichtem Füllgut ohne Schwierigkeiten und ohne Verschleißerseheimingcn in wirtschaftlicher Weise durchzuführen.

Zum Entfernen des überschüssigen Schlammes wird entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren der Tropfkörperbehälter mit Wasser aufgefüllt. Das Füllgut schwimmt nun im Wasser unJ bildet mit diesem und dem angesammelten Schlamm einen grobkornigen Brei. Er läßt sich mit Hilfe von Druckluft kicht umwälzen und mit mechanischen Mitteln leicht umrühren. Dabei löst sich der Schlamm von den Füllgiitkörnern und kann als verdünnter Schlamm über Roste mit geringeren Durchgangsöffnungen als die Korngröße des Füllgutes abgezogen werden. Nachdem der Schlamm abgezogen ist, wird das Wasser aus dem Tropfkörperbehälter abgelassen, der Tropfkörper wieder mit mechanisch gereinigtem Abwasser beschickt und die zum biologischen Abbau erforderliche Luft durchgeblasen. Der Feinkorntropfkörper ist in wenigen Minuten wieder betriebsfertig, reinigt das Abwasser infolge des noch im Füllgut zurückgehaltenen biologischen Schlammes vollbiologisch und halt den zurückgebliebenen und sich neu entwickelnden belebten Schlamm in den Zwischenräumen des Füllgutes zurück, bis der Durchtritt von Abwasser und Luft wieder so weit erschwert ist, daß ein erneutes Schlammentfernen aus dem Füllgut notwendig wird. Somit ist es nicht erforderlich, das Füllgut aus dem Feinkorntropfkörper abzuziehen und danach wieder aufzugeben.

Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß ein Fcinkorntropfkörper mit einem aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehenden Füllgut, mit einem Drehverteiler zur gleichmaßigen Verteilung des mechanisch vorgereinigten Abwassers über dem Füllgut und einer Ablciicinrichtung für das durch das Füllgut hindurchgcrieselte, gereinigte Abwasser sowie mit einer Hinrichtung zur künstlichen Durchlüftung des Füllgutes vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dpß der Tropfkörperbehälter wasserdicht ausgebildet ist und das in ihm befindliche Füllgut abriebfest ist und ein spezifisch geringeres Gewicht als Wasser aufweist und daß der Feinkorntropfkörper mit Hinrichtungen /u seiner Auffüllung mit Wasser, zur Umwälzung des Gemisches aus aufgestautem Wasser, Füllgut und Schlamm innerhalb des Tropfkörperbehälicrs sowie mit Abzugseinrichtung'jn für den überflüssigen Schlamm und das Spülwasser versehen ist.

Einer der wesentlichen Vorteile dieses Feinkorntropfkörpers bes.ii.-ht neben der einfachen Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens in der hohen Belastbarkeit des Füllgutes infolge seiner größeren Oberfläche im Verhältnis zum konventionellen Füllgut von 40 bis 80 mm Korngröße.

Eine besondere Ausführungsform des,Feinkorntropfkörpers besteht darin, daß der Behälterboden zu

seiner Mitte hin nach unten geneigt ist und daß über der durch die Neigung des Behälterbodens gebildeten Vertiefung ein im Querschnitt dachförmiger (Vufbau mit Luftaustrittsöffnungen für dU Druckluftumwälzung vorgesehen ist.

Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters an der Innenseite der äußeren Umfassungswand rostartige Schlammabzugsflächen angeordnet sind, oder daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters den ge-

•5 samten Querschnitt desselben erfassende, mit Rosten versehene Schlammabzugsleitungen angeordnet sind. In der Zeichnung sino Ausführungsformen des Feinkorntropfkörpers gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, die nachstehend näher erläutert

»o werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Feinkorntrcpfkörper für kleinere Wassermengen im Vertikalschnitt nach der Linie A-A in Fig. 2, links im Zustand des Betriebes, rechts im Zustand der Entschlammung,

^a5 F i g. 2 den Feinkorntropfkörper nach Fig. 1 in der Draufsicht,

F i g. 3 einen Feinkorntropfkörper für größere Wassermengen im Vertikalschnitt nach der Linie B-B in Fig. 4, links im Zustand des Betriebes, rechts im Zustand der Entschlammung und

Fig. 4 den Feintropfkörper in Ansicht von oben nach der Schnittlinie CDEF in Fig. 3.

Gemäß F ig. 1 und 2 weist der Feinkorntropfkörper einen Behälterboden 1 auf, der nach der Mitte zu in Form eines flachen Trichters geneigt ist. Im mittleren Bereich des Behälterbodens ! ist eine Abflußkammer 2 angeordnet, m welche cine At flußleitung 3 für das gereinigte Abwasser, eine Druckluftleitung 4 zur Erzielung eines hohen Wasserdruckes von 3 -ί- 4 m und eine Gebläseleitung 5 für niedrigen Druck von 20 +■ 40 cm Wasserdruck einmünden. Die Abflußkammer 2 besitzt einen im Querschnitt dachförmigen Aufbau 6 oberhalb des Behiilterbodens I, Durchtrittsöffnungen 7 und im oberen Bereich Luftaustrillsöffnungcn 8. Abgedeckt ist der Behälterboden 1 mit einem Bodenrost 9, dessen Durchgungsöffnungen so bemessen sind, daß der Wasser- und Lufldurchgang gewährleistet ist, das darauf lagernde Füllgut 10 jedoch nicht durchrutscht. Mit dem Behälterboden 1

So fest und wasserdicht verbunden ist die ;iu3ere (Jrnf ;is sungswand 11 des Tropfkörperbehälters, die in ihrem oberen ^Teil einen Auflagersleg 12 besitzt, in welchem ein Drehverteiler 13 drehbar gelagert ist. In diesen Dreh verteiler 13 müüdC ei- '· Zuflußleitung 14, durch welche das zu rciiugcnue, mechanisch vorgcieinigte Abwasser zufließt. In den Tropfkörpcrbchältcr ist das Füiigut 10 eingebaut, und zwar, wie die linke Hälfte dei Fig. 1 zeigt, bis zu einer Höhe, die mit Abstand unterhalb des Drehvcrteilers 13 lit-gt. Das Füllgut 10 besteht aus feinkörnigem, vorzugsweise kugeligem oder aus kurzen dünnen Röhrchen, ähnlich den Rasch igringen, geformten Kunststoff-Material, dessen spezifisches Gewicht geringer ist als das des Wassers, das also im Wasser schwimmt, abwasserbeständig und abriebfest ist. Der Korndurchmesser des feinkörnigen Füllgutes 10 beträgt unter 6 mm.

Etwa im mittleren Bereich des Füllgutes 10 ist eine lotrechte, rostartige Schlarnmabzugsfläche 15 einge-

baut, die ähnlich wie der Bodenrost 9 mit derartigen Durchgangsöffnungen versehen ist, daß das Schlammwasscrgcmisch, jedoch nicht das Füllgut hindurchtreten kann. Die Schlammabzugsfläche 15 ist auf der Innenseite der äußeren Umfassungswand 11 als eine Art Kreisring angesetzt und wird durch eine abschließbare Entschlammungslcitung 16 entwässert.

Die Reinigung des Abwassers vollzieht sich etwa wie folgt: Der Tropfkörperbehälter wird bis etwa 0,5 m unterhalb des Drehverteilers 13 mit Füllgut 10 aufgefüllt. Daraufhin wird die Abflußleitung 3 geöffnet. Sie ist außerhalb des Tropfkörperbehälters durch eine als U-Rohr ausgebildete Schlaufe gegen Luftüberdruck von etwa 50 cm und dadurch gegen Austritt der Gebläseluft geschützt. Durch die Gebläselcitung 5 wird Luft übcrfin einfaches Zentrifugalgebläse in die Abflußkammer 2 gedrückt. Von hier aus verteilt sich die Luft zwischen Behälterboden 1 und Bodenrost 9 und den Luftaustrittsöffnungen 8 des dachartigen Aufbaues 6 über die ganze Grundfläche des Füllgutes 10 und wird so durch das Füllgut 10 hindurchgedrückt.

Alsdann wird die Zuflußleitung 14 für mechanisch gereinigtes Abwasser geöffnet und das zufließende Wasser über den Drehvertciler 13 auf das Füllgut 10 gleichmäßig verteilt. Im Gegenstrom mit der aufsteigenden Luft rieselt das Abwasser durch das Füllgut 10, gelangt über den Bodenrost 9 in die Abflußkammer 2 und über die Abflußleitung 3 aus dem Tropfkörperbehälter und wird in einen Vorfluter abgeleitet. Heim Durchgang des Abwassers und bei Vorhandensein von Luft überziehen sich die einzelnen Körner des Füllgutes 10 zunächst mit einer feinen Silhaut, auf welcher sich in wenigen Tagen Mikroorganismen und auch Ausfüllungen aus dem zugeführten Rohabwasscr aufbauen. Dadurch wird das Abwasser so weit gereinigt, daß es klar, schlammfrei und von gelösten, zur Fäulnis neigenden Stoffen befreit zum Abfluß kommt.

Die Zwischenräume des Füllgutes 10 werden durch den Aufbau von Schlamm und Mikroorganismen immer enger, so daß der Durchgang nach mehreren Tagen sowohl für die Luft als auch für das von oben kommende Wasser immer geringer wird. Es kommt dann zu einer Pfützcnbildung und das Abwasser tritt nicht mehr über den gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilt durch den Feinkorntropfkörper.

Bevor dieser Zustand eintritt, wird der aufgebaute Schlamm durch Bewegen des Füllgutes von den Füllgutkörnern gelöst und abgezogen. Dies geschieht in der Weise, daß der gesamte vom Füllgut 10 während der Betriebszeit eingenommene Raum, wie er auf der linken Seite der Fi g. 1 dargestellt ist, mit Wasser aufgefüllt wird. Das Wasser wird entweder aus der mechanischen Vorreinigung entnommen oder bei zwei oder mehreren nebeneinanderstehenden Feinkorn-Iropfktirpern aus einem der Abflüsse entnommen. W;il-tend des Auffiillens des Tropfkörperbchältcrs wmlen die Schieber aller in die Abflußkammcr 2füh-.'ciidcn Leitungen geschlossen. Beim Auffüllen des 7 ropfkörpcrbehältcrs steigt nun das Füllgut 10 aus seiner auf der linken Seite der Fig. 1 ersichtlichen Betriebslage durch Aufschwimmen in die auf der rechten Seite der Fig. 1 ersichtliche Lage. Durch das Aufschwimmen des Füllgutes 10 bildet sich zwischen dem Bodenrost 9 und dem Füllgut 10 ein mit Abwasser gefüllter Raum, während die Zwischenräume des Füllgutes sich ebenfalls bis beinahe in voller Höhe mit lern zugcführtcn Abwasser auffüllen, bis letzteres Jurch dir F.ntschlammungslcitiing 16 in den Zufluß zur mechanischen Vorreinigung abfließt. Alsdani wird ein Kompressor eingeschaltet, der Luft über di< Druckluftlcitiing 4 mit einem größeren Druck in du Abfiußkammcr 2 drückt, als es dem Widerstand dei aufgefüllten Wassersäule entspricht. Die Druckluf tritt nun durch die Luftaustrittsöffnungen 8 des dach artigen Aufbaues 6 in den unteren mit Abwasser gefüllten Raum des Tropfkörperbehälters und dann, ir das Füllgut 10 und durchströmt dieses.

ίο Damit wird die Wassersäule einschließlich des Füll gutes 10 im Bereich oberhalb der Luftaustrittsöffnungen 8durch die im Aufsteigen befindlichen Luftblaser ein geringeres Gewicht haben als das spezifische Gewicht des Füllgutes in dem anderen Bereich, und so kommt es zu einer Umwälzung. Das Füllgut 10 steigt nun mittig nach oben, und seitlich bewegt es sich wieder nach unten. Bei diesem Kreislauf wird die Menge des über die Zuflußleitung 14 und den Drehvertciler 13 zugeführten Abwassers durch die Entschlam-

»o mungsleitung 16 abgeführt. Schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit ist der größte Teil des sich in den Zwischenräumen des Füllgutes 10 aufgespeicherten Schlammes gelöst und über die rostartige Schlammabziigsfläche 15 und die Entschlammungslcitung 16 zum

as Zufluß der mechanischen Vorreinigung abgeleitet.

Alsdann wird die Abflußleitung 3 wieder geöffnet, und das Wasser, welches noch verhältnismäßig viel Schlamm enthält, wird dem Zufluß zur mechanischen Vorreinigung zurückgeführt, bis der gesamte Tropf-

körperbehälter einschließlich der Abflußkammer 2 von Abwasser entleert sind. Alsdann wird der Kompressor wieder abgestellt und vom Gebläse Luft über die Gebläseleitimg 5 dem Füllgut 10 zugeführt, und der Vorgang beginnt nun wieder von neuem. Schon nach kurzer Zeil wird der Abfluß des Feinkorntropfkörpers wieder klar und wird nun vom Zufluß der mechanischen Reinigung getrennt und bis in den Vorfluter abgeleitet.

Erfahrungsgemäß braucht der sich in Betrieb befindliche Feinkorntropfkörper mehrere Tage, bis er wieder gespült werden muß. Die Spülung selbst dauert etwa eine Stunde.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Feinkorntropfkörper zur Reinigung größerer Abwassermengen dargestellt.

Hr besteht im Prinzip aus den gleichen Elemente,! wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte Feinkorntropfkörper. Mit Rücksicht auf den größeren Durchmesser und die notwendige größere Kontrolle ist die Abflußkammcr 2 begehbar eingerichtet und darüber ein begeh-

barer Mittclschacht 20 angeordnet, in weichem sich die Zuflußleitung 14 und die Lagerung des Drehvertcilcrs 13 befinden. Infolge des größeren Behälterbodens 1 ist der dacharlige Aufbau 6 als zwischen der Abflußkammcr 2 und der äußeren Umfassungswand

11 befindlicher Ring ausgebildet, in welchem das Abwasser abfließt und von welchem aus sowohl die Gebläseluft über die Gcbläsclcilung 5 als auch die Druckluft zum Umspülen einmünden. Die Entnahme des Schlammabwassetgemischcs erfolgt nun entweder

über in das aufgespulte Füllgut 10 reichende ovale Roste 15'oder über mit Rosten versehene Schlammabziigslcilungen 15", die über die Entschlammungslcitung 16" dem Zufluß der mechanischen Vorreinigung zugeführt werden. An Stelle der Schlammabzugsleitungcn 15" kann auch eine sternförmige Leitung vorgesehen sein. Die Schlammabfuhr bei der Entnahme über die Roste 15' kann durch Mammutpumperiwirkungodcr ähnliches über eine Rohrleitung

17, einen Abflußring 18 und eine Abflußleilung 19 vorgenommen werden.

Der Betrieb gestalte! sich genauso wie für die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 besehrieben worden ist. Der besseren Übersicht wegen ist auch wieder in der Tig. 3 auf der linken Seite der Feinkorntropfkörper im normalen Betriebszustand und in der gleichen Figur auf der rechten Seite der im Entschlammungszustand befindliche Fcinkortitropfkörper dar-

gestellt.

Der Feinkorntropfkörper wird sich besonders dort vorzüglich eignen, wo es sich um sehr hohe Konzentrationen tu.d Verschmutzungsgrade des zu reinigenden Abwassers handelt. Durch die Vergrößerung der Oberfläche des Füllgutes wird bei theoretisch gleicher Tropfkörperhöhe ein wesentlich größerer Prozentsatz der Reinigungswirkung gegenüber einem vergleichsweise gleich hohen iiblii-licn Tropfkörper erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers, bei dem die Durchrieselung des über das künstlich durchlüftete, aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehende Füllgut gleichmüßig verteilten, mechanisch vorgereinigten Abwassers durch das Füllgut hindurch zeitbegrenzt so lange vorgenommen wird, bis das Abwasser die Oberflächen des Füllgutes mit Schlamm und Mikroorganismen mehr und mehr überzogen und der Luftdurchgang infolge des Zuwachse ns der Zwischenräume des Füllgutes sich mehr und mehr verringert hat, dann dein Füllgut durch Umwälzen der größte Teil·des überflüssigen Schlammes entzogen und anschließend wieder die sich wiederholende zeitbegrenzte Durchrieselung des Füllgutes mit Abwasser vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aoriebfestes Füllgut mit einem spezifischen Gewicht, das geringer ist als das von Wasser, verwendet wird und daß zwecks Umwälzung und Spülung des Füllgutes der Feinkorntropfkörper mit Wasser aufgefüllt, dann das aufgestaute Wasser und Füllgut innerhalb des Feinkorntropfkörpers durch eingeblasene Druckluft umgewälzt und dabei aus dem entstehenden Gemisch von aufgestautem Spülwasser, Füllgut und Schlamm letzterer abgezogen wird und danach das SpL. nasser abgelassen wird.

2. Feinkorntropfkörper zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 i:«it einem aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehenden Füügut, mit einem Drehverteiler zur gleichmäßigen Verteilung des mechanisch vorgereinigten Abwassers über dem Füllgut und einer Ableiteinrichtung für das durch das Füllgut hindurchgerieselte, gereinigte Abwasser sowie mit einei Einrichtung zur künstlichen Durchlüftung des Füllgutes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfkörperbehälter wasserdicht ausgebildet ist und das in ihm befindliche Füllgut (10) abriebfest ist und ein spezifisch geringeres Gewicht als Wasser aufweist und daß der Feinkorntropfkörper mit Einrichtungen zu seiner Auffüllung mit Wasser, zur Umwälzung des Gemisches aus aufgestautem Wasser, Füllgut (10) und Schlamm innerhalb des Tropfenkörpers sowie mit Abzugseinrichtungen für den überflüssigen Schlamm und das Spülwasser versehen ist.

3. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (1) zu seiner Mitte hin nach unten geneigt ist und daß über der durch die Neigung des Behälterbodens (1) gebildeten Vertiefung ein im Querschnitt dachförmiger Aufbau (6) mit Luftaustrittsöffnungen (8) für die Druckluftumwälzung vorgesehen ist.

4. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters an der Innenseite der äußeren Umfassungswand (11) rostartige Schlammabzugsflächen (15) angeordnet sind.

5. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Tropfkörpcibehälters den gesamten Querschnitt desselben erfassende, mit Rosten versehene Schlammatr/ugsleitungen (15") angeordnet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers, bei dem die Durchrieselung des über das künstlich durchlüftete, aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehende Füllgut gleichmäßig verteilten, mechanisch vorgereinigten Abwassers durch das Füllgut hindurch zeitbegrenzt so lange vorgenommen wird, bis das Abwasser die Oberflächen des Füllgutes mit Schlamm und Mikroorganismen

mehr und mehr überzogen und der Luftdurcvigarig infolge des Zuwachsens der Zwischenräume des Füllgutes sich mehr und mehr verringert hat, dann dem Füllgut durch Umwälzen der größte Teil des überflüssigen Schlammes entzogen und anschließend wieder die sich

wiederholende begrenzte Durchrieselung des Füllgutes mit Abwasser vorgenommen wird.

Die Erfindung betrifft des weiteren einen Feinkorntropfkörper zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein Verfahren der eingangs genann:=i»Ai·. ist durch

ao das Buch ^Entwicklung neuer Wege zur biologischen Abwasserreinigung« von A. A. Schreiber, Verlag R. Oldenburg, München und Berlin, 1940, Seiten 53 bis 79 bekanntgeworden.

Bei diesem Verfahren wurde in einem Feinkornes tropfkörper ein feinkörniges Füllgut mit einer Korngröße von etwa 2,5 bis 10 mm verwendet.

Mit diesen Feinkornfüllungen konnte die Belastbarkeit, d.h. die Reinigungswirkur.g eines Feinkorntropfkörpers, durch Anwendung des in dem genannten Buch beschriebenen Urnwälzverfahrens wesentlich verbessert werden. Das Füllgut wurde dabei entweder gemäß Seite 54 von Hand gewaschen, während es bei den größeren Anlagen, z. B. gemäß Seite 63, durch Druckluft und Wasser mit Hilfe einer Mammutpumpe umgepumpt und dabei gewaschen wurde. Auf diesem Wege wurde aus dem Füllgut-Wasserschlammgemisch der Schlamm ausgeschieden und dann das Füllgut wieder in sauberem Zustand zur Abwasserreinigung im Feinkorntropfkörper weiterbe nutzt.

Mit diesem bekannten Verfahren wurden, wie schon angedeutet, sehr gute Reinigungsergebnisse erzielt. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens entstanden jeduch erhebliche Schwierigkeiten.

Dies beruht darauf, daß als Füllgutmaterial verhältnismäßig schwere und harte Werkstoffe, wie Grauwacke, Bimskies, Schlacke (Seiten 56, 57 und 64 des genannten Buches), verwendet wurden, was bei der Durchführung des erwähnten Umwälzverfahrens dazu führte, daß ein hoher Verschleiß bezüglich des Füllgutes und sämtlicher Teile, mit denen das Füllgut in Berührung kommt, wie Rohrleitungen usw., entstand. Dieser Verschleiß war nicht vertretbar, weshalb das in dem genannten Buch beschriebene Verfahren sehr bald aufgegeben und nicht mehr weiterbetrieben worden ist.

Hier setzt nun die F.rfindiing ein, welcher die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfainvii zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers von hoher Reinigungswirkung zu schaffen, wie es aus der genannten I.itcraturstelle bekannt ist, bei dem das Füllgut von überflüssigem Schlamm befreit wird, ohne daß dasselbe aus dem Feinkorntropfkörper abgezogen und danach wiederum aufgespült werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß ein abriebfestes Füllgut mit einem spezifischen Gewicht, das geringer ist als das