DE2120542A1 - Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren - Google Patents

Description

Essen, 22. April 1971 N 4447/14 Dr.Ha/B

Heinrich Koppers Gesellschaft mit "beschränkter Haftung, 43 Essen. Moltkestraße 29

Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, die aus einem in der Draufsicht gesehen kreisförmigen Becken besteht, das durch eine Tauchwand in einen zentrisch gelegenen Belüftungsraum und einen diesen ringförmig umgebenden, im Längsschnitt gesehen dreiecksförmig ausgebildeten Nachklärraum aufgeteilt ist. Im Mittelpunkt des Belüftungsraumes ist dabei ein Hochleistungskreisel angeordnet, der mit einem Steigrohr versehen ist, das kurz oberhalb der Beckensohle endet und an das mehrere radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen angeschlossen sind, die höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche im Nachklärraum enden.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aua der deutschen Patentschrift 1 281 367 bekannt und hat eich vor allem als Kompaktkläranlage in der Praxis im allgemeinen recht gut bewährt. Die Belüftung und Umwälzung dea Abwassers erfolgt

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bei Vorrichtungen dieser Art vermittels des Hochleistungskreiaels, dessen Arbeitsprinzip beispielsweise im "Taschenbuch der Stadtentwässerung" von Karl Imhoff, 18. Auflage, Seite 154, unter der Bezeichnung Bolton-Kreisel kurz beschrieben worden ist. Die vom Hochleistungskreisel in Verbindung mit dem Steigrohr bewirkte Wasserbewegung soll dabei das Absetzen von Schlamm auf der Beckensohle im Bereich des Belüftungsraumes verhindern. Da der Belüftungsraum und der Nachklärraum durch einen ringförmigen Spalt unterhalb der Tauchwand miteinander in Verbindung stehen, kann das belebte Abwasser aus dem Belüftungsraum von unten in den Nachklärraum eintreten, wobei sich dessen Strömungsgeschwindigkeit nach oben hin wegen der konischen Erweiterung des Nachklärraumes ständig verringert, so daß eine gute Sedimentierung des Schlammes im Nachklärraura eintreten kann. Dadurch soll sich dann im unteren Teil des Nachklärraumes eine Pilterschlammschicht von ausreichender Dicke ausbilden, aus der nach oben das gereinigte, fast völlig klare Abwasser austreten soll. Dieses kann dann durch eine an der Oberkante der Tauchwand und/oder des Beckens befindliche Ablaufrinne abgezogen werden. Gleichzeitig sollen die schweren Anteile des Schlammes entgegen der Wasserbewegung im Nachklärraum wieder nach unten sinken, die Pilterschlammschicht durchstoßen und durch den ringförmigen Spalt wieder in den Belüftungsraum gelangen. Die Filtersehlammschicht im Nachklär-»

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raum soll sich also ständig von unten her neu aufbauen, während die schweren Schlammbestandteile den Nachklärraum wieder verlassen. Bei der in der deutschen Patentschrift 1 281 beschriebenen Vorrichtung sind außerdem im mittleren Bereich der Tauchwand über den ganzen Umfang verteilt kurze Rohre vorgesehen· Diese Rohre sind dabei zur Beckensohle geneigt und etwa tangential zur Strömung des Abwassers im Belüftungs— raum angeordnet. Durch sie sollen leichte Schlammanteile aus dein Nachklärraum wieder in den Belüftungsraum gesaugt werden.

Beim praktischen Betrieb der Vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 1 281 367 hat sich jedoch gezeigt, daß in manchen Fällen die Höhe der sich im Nachklärraum ausbildenden Pilterschlammschicht nicht ausreichend gesteuert werden kann· Es wurde in diesen Fällen ein so starkes Schwellen der FiI-terschlammschicht beobachtet, daß sich die Klärzone im oberen Teil des Nachklärraumes so sehr verringerte, daß unter Umständen Schlammbestandteile aus der FiIterSchlammschicht mit dem ablaufenden Abwasser in die oben liegende Ablaufrinne gelangen können. Gleichzeitig gelingt es den schweren Schlammbestandteilen nicht mehr ohne weiteres, die voluminöse Filterschlammschicht von oben nach unten zu durchstoßen und aus dem Nachklärraum zurück in den Belüftungsraum zu gelangen. Damit wird aber der Betrieb der Anlage gestört,

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Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, "bei deren Betrieb" die geschilderten Nachteile nicht auftreten und die Ausbildung der Filtersehlammschicht so gesteuert werden kann, daß Betriebsstörungen nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bestehend aus einem in der Draufsicht gesehen kreisförmigen Becken, das durch eine Tauchwand in einen zentrisch gelegenen Belüftungsraum und einen diesen ringförmig umgebenden, im Längsschnitt gesehen dreiecksförmig ausgebildeten Nachklärraum aufgeteilt ist, sowie einem im Mittelpunkt des Belüftungsraumes angeordneten und mit einem kurz oberhalb der Beckensohle endenden Steigrohr ausgestatteten Hochleistungskreisel, wobei an das Steigrohr mehrere radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen angeschlossen sind, die höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche im Nachklärraum enden, und die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Tauchwand im Bereich dicht unterhalb der Wasseroberfläche zwei oder mehrere kreisförmige " Öffnungen vorgesehen sind, an die im Nachklärraum angeordnete und im unteren Teil desselben endende Überlaufleitungen angeschlossen sind.

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Durch diese erfindungsgemäß vorgesehenen Überlaufleitungen wird dabei aus dem oberen Teil des Belüftungsraumea selbsttätig ein Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch in den Nachklärraum gefördert. Es hat sich gezeigt, daß durch Einleitung einer entsprechenden Menge des Belebtschlaimn-Abwasser-Geinisches in den Nachklärraum die Ausbildung der Filterschlanunschicht so beeinflußt werden kann, daß diese kein unerwünscht großes Volumen erreicht. Die Zahl und der Durchmesser der Überlaufleitungen soll dabei in Abhängigkeit von der Zuflußmenge und der Beckengröße so bemessen werden, daß etwa die einfache Trockenwettermenge pro Zeiteinheit aus dem Belüftungeraum in den Nachklärraura gefördert werden kann.

Je nach Beckengröße ist es deshalb angebracht, zwei, drei oder gar vier Uberlaufleitungen pro Becken vorzusehen. Der Durchmesser der Überlaufleitungen wird dabei ζweckmäßigerweise im Bereich zwischen 150 und 550 mm gewählt werden.

Die bei der Vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 1 281 367 im mittleren Bereich der Tauchwand vorgesehenen kurzen Rohre, durch die leichte Schlammteile aus dem Nachklärraum wieder in den Belüftungsraum gesaugt werden sollen, entfallen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Überlaufleitung ist in Fig. 1 dargestellt. Bezugszeichen 1 stellt dabei das kreisförmige Becken dar, das durch die Tauchwand 2 in den

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Belüftungsraum 3 und den Bachklärraum 4 aufgeteilt ist. Die Überlaufleitung 6 ist dabei vor der kreisförmigen Öffnung 5 "befestigt und schmiegt sich dicht an die Tauchwand 2 an.

Eine "bevorzugte Ausführungsform der Überlaufleitung ist in Mg. 2 dargestellt. Die Überlaufleitung 6 setzt sich dabei aus einem waagerecht verlaufenden Rohrstüok 7 und einem fast senk-

recht verlaufenden Rohrstück 8 zusammen. Das waagerecht verlaufende Rohrstück 7 tritt dabei durch die kreisförmige Öffnung 5 in der Tauchwand hindurch und endet nach oben abgeschrägt im Belüftungsraum 3. Der Winkel der Abschrägung kann dabei beispielsweise 60° betragen. Das fast senkrecht verlaufende Rohrstück 8 ragt mit seinem oberen offenen Ende über die Wasseroberfläche 14 des Nachklärraumes 4 hinaus. Dadurch ist eine gewisse Entgasung des durch die Überlaufleitun^ in den Nachklärraum fließenden Belebtschlamm-Abwasser-Gemisches möglich.

Pig. 3 gibt schließlich einen Längsschnitt durch eine Gesamtanlage mit außenliegendem Schlammfang wieder. Das kreisförmige Becken 1 ist auch hier durch die Tauchwand wieder in den BölUftungsraum 3 und den Hachklärraum 4 aufgeteilt. Im Hittelpunkt des Belüftungsraumes 3 ist der Hochleistungskreisel 9 mit dem Steigrohr 10 angeordnet. Der Hochleistungskrei— sei wird von dem auf einer Betriebsbrücke 11 montierten Elek-

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tromotor 12 über ein Getriebe angetrieben. Das Steigrohr ist dabei auf der Abstützung 13 montiert. Durch die Rotation des Hochleistungskreisels wird das Abwasser in Form eines Parabelbogens zentralsyminetrisch über die Wasseroberfläche 14 geschleudert, worauf es im Eeclcen in einer scliraubenlinienförmigen Bewegung wieder nach unten gelangt und von dort in das Steigrohr zurückfließen kann. Der im Steigrohr vom Hochleistungskreisel erzeugte Unterdruck- oder Injektoreffekt bewirkt schließlich, daß daß Abwasser wieder in den Rotationsbereich des Hoch-Ieistungskrei3els zurückgelangt und erneut über die Wasseroberfläche geschleudert wird. Durch diese Umwälzbeweguiig des Abwassers wird verhindert, daß sich der bei der Belüftung gebildete Belebtschlamm auf der Beckensohle absetzt. Das bei der Belüftung gebildete Belcbtschlaram-Abwasser-Ge.iiiisch dringt durch den ringförmigen Spalt 15 von unten in den Kachklärraum 4 ein, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers nach oben wegen der konischen Erweiterung des Nachklärräumes ständig verringert, so daß eine gute Schlammsedimentierung eintreten kann.

Die Überlaufleitung 6 ist in diesem Falle aus den Rohrstücken 7 und 8 zusammengesetzt. Bedingt durch die Rotation des Hochleistungskreisels gelangt gleichzeitig eine gewisse Menge Belebtschlamm—Abwasser-Gemisch aus dem Belüftungsraum in den Nachklärraum, wo eie von oben auf die sich im unteren Teil des Nachklärraumes ausbildende Filterschlammschicht fließt.

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Durch die Menge des in den ITachkl3rrau3E eingeleiteten BelebtschlamiD-Abwasser-Geisisches kann die Ausbildung der JFilter-6chla:r<niochieht so gesteuert werden, daß dieselbe einerseits eine ausreichende Dicke aufweist, andererseits aber nach oben das gereinigte Abwasser klar aus der Filtersehlammschicht austritt, so daß keine Schlammbestandteile mit in die Ablaufrinne 16 gelangen können. Die Strebe 17 dient der Befestigung 3 es Rohrstückes 8 an der Tauchwand 2. In der Tauchwand ist ferner eine weitere kreisförmige Öffnung 5 zu erkennen, durch die ebenfalls eine überlauf leitung (Rohrstücke 7) hindurchtritt. Da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Dicke der Filterschlamiisehicht richtig einreguliert werden kann, gelangen - wie vorgesehen - die schweren Anteile des Schlammes entgegen der Wasserbewegung im Ilachklr.rraura wieder nach unten und treten durch den· ringförmigen Spalt 15 wieder in den Belüftungsraum 3 ein.

An das Steigrohr 10 sind mehrere, radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen 18 angeschlossen, die vermittels der Überlaufvorrichtungen 19 höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche 14 im Nachklärraum 4 enden. In diesen Rohrleitungen entsteht infolge der aufwärts gerichteten Bewegung des Wassers im Steigrohr eine Wasserspiegeldifferens, durch die der bei mineralisierender oder stabilisierender Pahrweise des Belüftungsbeckens etwa gebildete Schwimraschlamm über die Über-

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] auf vorrichtung von der Wasseroberf lache im Tfachklärraum abgesaugt wirfl. Da mehrere Rohrleitungen 18 - "beispielsweise drei - vorgesehen sind, können sie gleichzeitig auch als Stützelemente zur Erhöhung der Standfestigkeit des Steigrohres <2ienen.

Bei der in Pi^. 3 dargestellten Vorrichtung ist ferner außerhalb des Beckens 1 der CchlamTifang 20 vorgesehen, der durch die. Rohrleitung 21 mit dem Steigrohr 10 und durch die Rohrleitung 22 mit dem BelUftungsraum 3 verbunden ist. Die Rohrleitung 21 ist dabei im Bereich des Schlammfanges nach oben usiijebogen und mit einer im Bereich der Wasseroberfläche 14 höheriverstellharen Überlaufvorrichtung 2? versehen, die als Schlitz- oder Dreieckswehr ausgebildet sein kann.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Infolge der aufwärts gerichteten Bewegung des Abwassers" im Steigrohr 10 entsteht in der Rohrleitung 21 eine Saugwirkung, die ausreicht, um über die Überlaufvorrichtung 23 einen regelbaren schlammfreien AbwasBerstrom von der Wasseroberfläche im Schlammfang abzuziehen. Die Größe des Abwaseerstrones kann dabei durch Höhenverstellung der überlaufvorrichtung einreguliert werden. Der durch die Rohrleitung 21 abgezogene AbwasserstroiD gelangt über da3 Steigrohr 10 zurück in den Belüftungaraum 3. Da Beliiftungsrauin und Schlammfang durch die

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Rohr!Pi⁴T¹ITIf: 2? Tcommininierend miteinander verbunden nine!, wird gleichzeitig eine gleich groHe Mange T3e?_ebtnchlr>.rnr!-Abwinner-Genisch durch die Rohrleitung 2? in den Schlammfang geleitet. Der mitgeführte Belebtschlamm set?:t sich dabei am Boden den Schlammfänger ab lind kann in größeren Zeitabstanden etv/i alle 3 - ß Tage - durch die Leitung 24 als Überschußschlanis abgezogen werden, während das bein Abnotson und Eindiolce'.i den ^ohlnnrieR freiwerdende Wasser noch oben steigt. Zvirschf-m äcr. Schlainnfanc und den Beltiftun^Kraura besteht nlno ein Pl:i33iglceitslcre3.slauf _t densen Größe durch die Höhenverstellung der Überlaufvorrichtung geregelt wird. Dar?it Jrarm jedoch auch die UberschußschlarcrnentnahiDe aus dem BelüftuTi/rsraun? auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Diese Arbe^tεv,^rei⁽^e h.Tt dabei den Torteil, dnß ^?.n der Überlaufvorrichtung nicht drrs Belebtschl.imm-.A^wpi^ser-Gp^inoh, sondern

bereite entschlammte Abwasser dosiert wird, so daß die Gefahr einer Terstopfung der Überlaufvorrichtung iiicht besteht. Die erfindungageraäße Torrichtung gestattet es, ohne Terwendung einer Puiipe oder eines anderen energieverbrauchenden Förderaggregates infolge der Überschußschiarmnentnahme den Belebtechlamragehalt im Beltiftungcrauni auf den gewünschten optimalen Wert automatisch einzuregeln und so einen einwandfreien Betrieb der Torrichtung ?.u gewährleisten. Geht m«n davon aus, daß je Einwohner und Tag rund 30 - 40 g TroctcensubRtanz als Überschußschlanrrn anfallen und der Belebtschlamm im Belüftungs-

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raum einen optimalen Iroekensubstunagehalt von etwa 3
aufv/eif.er- soll, so ergibt sich, -daß je Hiiiv/ohner und Tag r-uid G - 1 1 BfclüQtsoklai.uu-Al)v/a.süer-Geuioci'i zur E^tocLla durcli Cen Schlaüiiufaag zu leiterj. sind.

Natürlich kann die erfinduiigsgemäße Yorriclitung auch ohne die soete:! teochrielaene autonafcische Ü^erschußsciilaimneiiti^ahiae "betricuen v/erden. In diesßin Falle ist normalerweise vorgesehen., daß der Übersclroßechlairüa durch eine "besoüdere e S-¹^s dem unteren Teil des Beckens sporadisch sibQe-7/ird.

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Claims (4)

- 12 - 22. April 1971 ΪΓ 4447/14 Patentansprüche :

1.)Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bestehend aus einem in der Draufsicht gesehen kreisförmigen Becken, das durch eine Tauchwand in einen zentrisch gelegenen Beltlftungsraura und einen diesen ringförmig umgebenden, im Längsschnitt gesehen dreiecksförmig ausgebildeten Nachklärraum aufgeteilt ist, sowie einem in Mittelpunkt des Belüftungsraumes angeordneten und mit einem kurz oberhalb der Beckensohle endenden Steigrohr ausgestatteten Hochleietungskrei— sei, wobei an das Steigrohr mehrere radial und waagerecht verlaufende Rohrleitungen angeschlossen sind, die höhenverstellbar im Bereich der Wasseroberfläche im Fachklärraum enden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tauchwand (2) im Bereich dicht unterhalb der Wasseroberfläche (14) zwei oder mehrere kreisförmige Öffnungen (5) vorgesehen sind, an die im Nachklärraum (4) angeordnete und im unteren Teil desselben endende Oberlaufleitungen (6) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitungen (6) aus einem waagerecht (7) und einem fast senkrecht verlaufenden Rohrstück (8) züsammen-

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gesetzt sind, wobei das erstere (7) durch die kreisförmige öffnung (5) in der Tauchwand (2) hindurchtritt und nach oben abgeschrägt im Bereich des Belüftungsraumeo (3) endot, während das letztere (8) mit seinem oberen, offenen Ende über die Wasseroberfläche (14) des llachklärräumes (4) hinausragt.

3. Torrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und der Durchmesser der Überlaufleitungen (6) in Abhängigkeit von der Zuflußznenge und der Beckengröße so gewühlt v/erden, daß durch sie insgesamt etwa die einfache Trockenwetterstenge pro Zeiteinheit aus dem Belüftimgsraum in den Fachklärraturt gefördert werden kann.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des in der Draufsicht gesehen kreisfömigen Beckens (1) ein Schlammfang (20) angeordnet ist, der durch eine Rohrleitung (21) mit dem Steigrohr (10) des Hochleistungskreisels (9) und durch eine andere Rohrleitung (22) mit dem Belüftungsraum (3) verbunden ist, wobei die in das Steigrohr (10) mündende Rohrleitung (21) in Bereich des Schlainmfanges (20) nach oben umgebogen und mit einer ir« Bereich der Wasseroberfläche (14) höhenverstellbaren Überlaufvorrichtung (23) ausgestattet ist.

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Torrtchtun^ nach Aric^rueh ·1, iadurch. ge^reTinzofchnet, daß r?ie Ü'berlaufvorriohtung (?3) als Schlitz- oder Oreΐecfer.-.^rehr ausgebil^e-i; int.

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