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DE2452295C3 - Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser

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DE2452295C3
DE2452295C3 DE2452295A DE2452295A DE2452295C3 DE 2452295 C3 DE2452295 C3 DE 2452295C3 DE 2452295 A DE2452295 A DE 2452295A DE 2452295 A DE2452295 A DE 2452295A DE 2452295 C3 DE2452295 C3 DE 2452295C3
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Germany
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gas
oxygen
chamber
wastewater
basin
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DE2452295A
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DE2452295B2 (de
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Raymond M. Mendham Chappel
Bradley S. North Plainfield Kirk
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Airco Inc
Original Assignee
Airco Inc
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Publication date
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Publication of DE2452295B2 publication Critical patent/DE2452295B2/de
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Publication of DE2452295C3 publication Critical patent/DE2452295C3/de
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Description

Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem zur Sauerstoffanreicherung eines Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches in einem gegenüber der Atmosphäre offenen Becken ein Teil des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches in eine im Vergleich zum Volumen des offenen Beckens kleinere gasdichte Kammer geleitet wird, in welcher durch Einleiten eines im Verhältnis zu Luft an Sauerstoff angereicherten Gases ein Gasraum gebildet wird und das übpr der Flüssigkeit befindliche Gas mit dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zwecks Lösung von Sauerstoff vermischt wird und aus welcher schädliche Abgase und verbrauchtes Gas im Bedarfsfall abgeleitet werden und das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch nach der Anreicherung mit Sauerstoff in den unteren Teil des offenen Beckens abgeführt wird.
Derartige Verfahren werden zur Aufbereitung des weltweit ständig anwachsenden Anfalls von Abwassern verwendet. Diese Abwasser bestehen aus dem Abwasseranfall von städtischen Kanalisationssystemen und aber auch dem Ausstoß von Industriewerken, wobei in jedem Fall im Abwasser fein verteilte organische Feststoffe enthalten sind, die vor dem Einleiten des Abwassers in Flüsse. Bäche oder Seen entfernt bzw. in unschädliche Stoffe umgewandelt werden müssen. Die dazu erforderlichen Kläranlagen erfordern einen ganz betrachtlichen Kapitaleinsatz, so daß es höchst wünschenswert ist. Systeme zu schaffen, die zur Ergänzung bzw. Erweiterung von bereits vorhandenen Kläranlagen geeignet sind, mit dem Ziel, die Verarbeitungskapazitäl dieser Einrichtungen zu erhöhen. Jedes der Systeme zur Kapazitätserhöhung einer vorhandenen Kläranlage muß mehreren unabdingbaren Forderungen genügen, insbesondere, wenn ein Sauerstoffbehandlungssystem ins Auge gefaßt wird.
Einerseits muß ein neues System die wirksame Sauerstoffzuführung von Abwasser ermöglichen, d. h.,
es muß dazu geeignet sein, eine maximale Menge an Sauerstoff mit einem Minimum an Energieverbrauch (z. B. elektrische Energie) im Abwasser aufzulösen. Weiterhin muß das System die Lösung mit hohem Wirkungsgrad der Übertragung von Sauerstoff in das Abwasser durchführen können.
Dabei soll das verhältnismäßig (eure Sauerstoffgas möglichst gut ausgenutzt und so wenig Sauerstoff wie möglich vergeudet werden.
Eine in der Praxis wesentliche weitere Forderung besteht darin, daß die Auflösung des Sauerstoffs im Abwasser so bewirkt wird, daß die Sicherheitsvorschriften gewahrt werden und die durch den Sauerstoff gegebene Feuer- bzw. Explosionsgefahr in Verbindung mit den vorhandenen organischen Bestandteilen gebannt ist. Gerade dieses Erfordernis bereitete bei Anlagen nach dem Stand der Technik, die mit angereicherter Sauerstoffatmosphäre arbeiten, beträchtliche Schwierigkeiten.
Zusätzlich zu den vorgenannten Bedingungen, die beim Gebrauch von Sauerstoff hoher Konzentration erfüllt werden mußten, sollen Abwasser Aufbereitungs systeme verschiedene Funktionen erfüllen, die »uch bei herkömmlichen Belebtschlamm-Verfahren üblich sind. Besonders ist hier hervorzuheben, daß der zu behandelnde Abwasservorrat in ausreichendem Maße aufgerührt und in Bewegung gehalten werden muß, damit die organischen Feststoffe in Suspension, d. h. im Schwebezustand, gehalten werden. Wie bekannt, ist dies erforderlich, damit diese Feststoffe ständig der Flüssig- so keit ausgesetzt sind, in der Sauerstoff mit einer ausreichenden Konzentration gelöst ist, um optimale aerobe Bedingungen für die die organischen Feststoffe abbauenden Bakterien aufrechtzuerhalten. Wenn z. B. die Bewegung des Abwasservorrats nicht in ausreichen- η dem Maße aufrechterhalten werden kann, neigen die organischen Feststoffe zum Absetzen auf dem Boden des Behandlungstanks und können nicht mehr oder nur noch unvollkommen von den Bakterien angegriffen werden. Mit anderen Worten bilden sich in gewissen Bereichen, int besondere am Boden und in den unteren Bereichen des Abwasservorrals, unerwünschte anaerobe Bedingungen, die dazu führen, daß die Bak'erien ihre Tätigkeit einstellen oder gar absterben. In diesem Fall ist das aus dem Behandlungstank ausgeleitete Abwasser v> nicht genügend gereinigt und kann in keinem Fall den jeweils gültig jn Hygienevorschriften genügen.
Damit also sichergestellt werden kann, daß die erforderlichen aeroben Bedingungen aufrechterha'ten werden können, muß der Inhalt eines Behandlungstanks v> ständig in entsprechender u.id ausreichender Bewegung gehalten werden, damit die organischen Feststoffe suspendiert 1 leiben und somit der Belebtscnlanimprozeß erfolgreich durchgeführt werden kann.
Darüber hinaus wird von einem Aufbereitungssystem v, allgemein gefordert, daß die benötigten Vorrichtungen eine geringe Baugröße aufweisen und damit verknüpft mit geringem Aufwand errichtet werden können. Angesichts der Tatsache, daß viele Kläranlagen durch den ständig anwachsenden Anfall von Abwasser ;in mi Platzmangel leiden, ist es sehr wünschenswert, den Durchsatz von Abwasser erhöhen zu können, ohne daß zusätzliche Geländcflächcn oder unförmige, das Landschaflsbild störende mechanische Konstruktionen erforderlich sind. b5
Es ist bereits ein Reinigungsverfahren der eingangs genannten Gattung bekannt (DE-AS 20 32 528), bei dem die Flüssigkeit allerdings portionsweise in die Behandlungskammer eingelassen und aus dieser abgeführt wird. Dies bedingt jedoch relativ aufwendige Steuerungsmaßnahmen und einen zusätzlichen Energieaufwand. Infolge mechanisch bewegter, zur Belüftung dienender Elemente in dem sauerstoffangereicherten Gasraum ist überdies eine Explosionsgefahr gegeben. Das bekannte Verfahren ist demnach relativ störanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bei Wahrung eines guten Sauerstoffeintragungsvermögens und geringen Energieverbrauchs derart weiterzubilden, daß die Störanfälligkeit herabgesetzt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das der gasdichten Kammer kontinuierlich zuströmende Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zunächst durch einen Flüssigkeitskanal gepumpt wird, der eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Gasraum und der Pumpeinrichtung bildet, anschließend über eine Überfallkante in freiem Fall durch den Gasraum und nach dem Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche durch eine turbulente Vermischungszone ■ ,1 solcher Geschwindigkeit geleitet wird, daß rnögüois' viel Sauerstoff gelöst wird, und dann anschließend aus der turbulenten Vermischungszone in eine Beruhigungszone geleitet wird, aus der der nicht gelöste Sauerstoif in den Gasraum entweicht und von dort zur Vermischungszone zurückgeführt und das mit Sauerstoff angereicherte Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch mit solcher Geschwindigkeit aogeführt wird, daß es sich mit der im offenen Becken vorhandenen Flüssigkeitsmenge möglichst gründlich vermischt.
Aufgrund dieser Verfahrensführung wird zunächst eine optimale Vermischung von an Sauerstoff angereichertem Gas und Flüssigkeit erzielt. In der anschließenden Beruhigungszone kann dann einerseits ungelöstes Gas entweichen und einer weiteren Verwendung zugeführt werden, während gleichzeitig eine weitere Lösung von Sauerstoif im Abwasser erfolgt. Schließlich wird ohne zusätzlichen Energieaufwand beim Austraten des behandelten Abwassers in das umgebende Becken die Suspension dort aufrechterhalten. Die Gefahr von Expl· sionen wird dadurch vermieden, daß keine elektrisch angetriebenen, mechanisch umlaufenden Aggregate mit dem Gassammeiraum in Berührung stehen.
Ls ist zwar bereits bekannt (DE-OS 22 <t6 187), durch einen Strom fallender Flüssigkeit Luftblasen mitzureißen und so ein gewisses Maß an Belüftung zu erzielen. Diese Maßnahme allein reicht jedoch nicht aus, um ein Verfahren zu schaffen, das den oben geschilderten Anforderungen genügt.
Dem Gassammeiraum wird vorzugsweise ein Gas oder Gasgemisch mit wenigstens 40% Sauerstoff zugeführt, während in dem Gassammeiraum zweckmä ßig ein Überdruck aufrechterhalten wird, dessen Höhe die Höhe des Abwasse'spiegels im Becken bestimmt.
Das behandelte Abwasser wird vorzugsweise unten aus der Kammer ausgelassen, wo der größte Teil der mitgerissenen Gasblasen bereits entwichen ist.
Die Erfindung !.at auch eine Vorrichtung zur Ausführung Hes vorstehend geschilderten Verfahrens mit einer einen Gassamnielraum aufweisenden Kammer, einer Pumpeinrichtung zum Ansaugen von Abwasser aus einem Becken in die Kammer und wenigstens einem Flüssigkeitsauslaß an der Kammer zum Gegenstand. Dici,e Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß vor der Überfallkanlc ein eine Flüssigkeitsdichtung bildender Einlaßkanal
angeordnet ist und zwischen der im Gassammeiraum angeordneten Überfallkante, der von der Pumpeinrichtung das Abwasser zugeführt ist, und der Beruhigungszone Leitwände angeordnet sind, durch welche das beim Fall gebildete Gas-Flüssigkeits-Gemisch auf einem Umweg zur Beruhigungszone geleitet wird. Eine vertikale Leitwand ist dabei vorzugsweise in einem Abstand von der an die Überfallkante anschließenden Wand angeordnet, deren Kante von der Deckwand der Kammer einen Abstand aufweist, um aus dem Abwasser in der Beruhigungszone entwichenes Gas zur Fallzonc zurückzuführen. In einem Abstand unter der vertikalen Leitwand kann weiter eine horizontale Leitwand angeordnet sein, die die Fallzone nach unten begrenzt. Die horizontale Leitwand weist vorzugsweise eine nach oben gerichtete Abwinklung auf, welche mit der vertikalen Leitwand einen nach oben gerichteten Kanal bestimmt, der in der Beruhigungszone mündet.
Der Auslaß ist bevorzugt am Boden der Kammer vorgesehen, während die Größe und die Ausströmrichtung des Auslasses einstellbar sein sollten, um die Ausströmverhältnisse dem Becken, in dem die Vorrichtung angeordnet ist, optimal anpassen zu können.
Die Flüssigkeitsdichtung wird vorzugsweise dadurch verwirklicht, daß der Einlaßkanal als ein den Gassammelraum vom Becken abdichtender Siphon ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 einen Seitenschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. I,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 5 einen Schnitt einer Ausführungsform einer Auslaßdüse,
F i g. 6 eine graphische Darstellung des Sauerstoffverbrauchs in bezug auf die Oberflächenströmgeschwindigk.cii vui'i Aiiwassct tu ciirci cf iinuungsgcnmBen Vorrichtung,
F i g. 7 einen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 8 eine Profilansicht von Sauerstofflösungspegeln in Abwasser, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt worden ist und
F i g. 9 ein Geschwindigkeitsprofil von Abwasser in einem Aufbereitungsbehälter während eines Betriebs der erfindungsgerrtäßen Vorrichtung.
In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit Sauerstoff dargestellt, welche in einem Belebtschlamm-Abwasser-Reinigungsverfahren verwendet wird.
Die Reinigungsvorrichtung 10 weist zwei im wesentlichen gleiche Kammern 11 und 11' auf, welche in einem mit Abwasser 12 gefüllten Becken 13 angeordnet und mittels Halterungen auf einstellbaren Beinen 14 montiert sind. Die oberen Ränder der Kammern 11,11' erstrecken sich bis über die Oberfläche des Abwassers 12, doch können die Kammern 11, 11' auch vollständig im Abwasser 12 untergetaucht sein. Der Boden der Kammern 11, 11' hat vom Boden des Beckens 13 einen ausreichenden Abstand, um eine vorbestimmte Strömung von sauerstoffbehandeltem Abwasser zu gestatten, welches in das Becken 13 geleitet werden soll. Die Vorrichtung 10 ist mit einer Einlaßleitung 15 versehen.
welche unter der Oberfläche des Abwassers 12 und zwischen den Kammern II, II' angeordnet ist. Eine Pumpeneinrichtung 17, z. B. eine Axialstrom-Flügelradpumpc. ist in der Einlaßleitung 15 angeordnet und drehbar auf einer Welle montiert.
Ein Elektromotor 16, welcher über dem Abwasser 12 befestigt ist, steht über die Welle mit der Pumpeinrichtung 17 in einer Antriebsverbindung. Auf diese Weise ist das Abwasser 12 gezwungen, durch einen Einlaßkanal 18 in die Kammern 11 und 1Γ zu strömen. Der Einlaßkanal 18 bildet einen Verteiler, welcher mit Klammern 19 versehen ist, die die unteren Teile der Kammern 11 und W verbinden. Außerdem sind die oberen Teile der Kammern 11 und 11'durch Klammern 22 aneinander befestigt. Alternativ können die Kammern 11 und XY außerhalb des Beckens 13 angeordnet sein und Abwasser vor dem Becken 13 zugeführt bekommen und sauerstoffbehandeltes Abwasser in rhi* Becken 13 abgeben.
Die Kammer 11 weist einen Einlaßkanal 20. eine statische Vermischungszone 24, eine Beruhigungszone 25 und Gassammeiraum 26 sowie einen Auslaß 31 auf. Der Einlaßkanal 20 der Kammer 11 ist ein im wesentlichen vertikaler Kanal, der durch eine äußere vertikale Wand der Kammer 11 und eine Querwand 21 bestimmt ist Eine vertikale Leitwand 23 ist in der Kammer 11 in einem Abstand von und parallel zu einem Teil der Querwand 21 angeordnet. Der obere Teil der Leitwand 23 hat von der Decke der Kammer 11 einen Absland. Der untere Rand der Leitwand 23 befindet sich in einem Abstand von einem im wesentlichen waagerechten Teil einer Leitwand 27, welche sich von der Querwand 21 aus erstreckt. Demgemäß bestimmen die Querwand 21 und die Leitwand 23 die statische Vermischungszone 24.
Der Gassammeiraum 26 ist im oberen Bereich der Kammer 11 ausgebildet und enthält ein sauerstoffreiches Gas unter einem geeigneten Druck. Die Größe des Gassammeiraumes 26 und demgemäß die Tiefe der Flüssigkeit in der Zone 25 wird durch den Druck des Gases bestimmt, welches durch einen Einlaß 29 zu den oberen Bereichen der Kammer i i geleitet wird. Das in dem Raum 26 während des Betriebs der Vorrichtung 10 vorhandene Gas enthält das Speisegas, aus dem Abwasser in der Beruhigungszone 25 entrissenen Sauerstoff und andere Gase, die aus dem Abwasser abgegeben werden. Das Gas innerhalb des Gassammelraumes 26 wird nachfolgend als »Sauerstoffbehandlungsgas« bezeichnet. Die Verbindung zwischen dem Gassammeiraum 26 und der statischen Vermisclvngszone 24 wird durch eine Durchströmöffnung 28 geschaffen, die durch den oberen Teil der Kammer 11 und den obersten Rand der Leitwand 23 bestimmt ist. Das in den oberen Bereich der Kammer 11 eingeleitete Speisegas ist vorzugsweise ein mit Sauerstoff angereichenes Gas, welches mindestens 40% Sauerstoff enthält- Ein Abzug 30 ist vorgesehen, um verbrauchte Gase, wie z. B. Stickstoff, entfernen zu können, welche aus dem Abwasser während der Sauerstoffbehandlung austreten und in dem Gassammeiraum 26 gesammelt werden. Der Abzug 30 ist von dem Gassammeiraum 26 entfernt angeordnet, um zu verhindern, daß Schaum, der sich bei der Sauerstoffbehandlung des Abwassers entwickeln kann, in die Abzugsleitung eintritt.
Ein Entleerungsauslaß für das sauerstoffbehandelte Abwasser ist im unteren Bereich der Kammern 11 und 11' vorgesehen. Um aktivierte Feststoffe (Schwebestoffe) in Suspension zu halten und um das sauerstoffbehan-
delte Abwasser mit dem Abwasser 12 zu vermischen, ist entweder für den Auslaß 31 eine Klappe oder eine Düse 33 (Fig.2) oder eine Kombination aus beiden vorgesehen. Eine einstellbare Klappe ist um den Boden der Kammern Ii, 11' drehbar und erstreckt sich vorzugsweise quer über diesen. Eine Steuerstange 32 ist bei ihrem unteren Ende mit der Klappe verbunden und erstreckt sich dicht durch den oberen Teil der Kammer 11 nach außen. Durch manuelles Heben und Senken der Steuerstange 32 wird die Öffnung der Klappe und demzufolge die Geschwindigkeit des aus der Kammer 11 strömenden sauerstoffbehandelten Abwassers eingestellt.
Nach Fi g. 2 weist die Düse 33 einen Auslaß auf. der sich über einen Bereich des Bodens der Kammer 11 erstreckt, der wesentlich kürzer als die Klappe ist. Demgemäß weist das aus der Kammer 11 durch die Düse 33 ausströmende sauerstoffbehandelte Abwasser eine größere Geschwindigkeit und einen kleineren Querschnittsbereich auf als das sauerstoffbehandelte Abwasser, welches durch die Klappe ausfließt.
Gemäß F i g. 2 ist eine Steueranordnung für die Düse 33 vorgesehen, um die Düsenöffnungs- und Richtungssteuerung durch eine Betäligungsperson von einem Punkt außerhalb der Kammer 11 über dem Abwasser 12 aus zu erleichtern. Die Steueranordnung für die Düse 33 umfaßt ein Verdrehrohr 34 mit einem daran angebrachten Griff 36 und einer Steuerstange 35. Die eigentliche Richtung der Düse 33 wird durch Verdrehen des Griffs 36 und folglich des Verdrehrohres 34 in einer horizontalen Ebene gesteuert, während das Öffnen der Düse 33 durch bloßes Heben und Senken der Stange 35 gesteuert wird, die ihrerseits den Auslaß der Düse 33 schließt und öffnet.
Eine Druckentlastungseinrichtung ist als Vorsichtsmaßnahme in der Kammer 11 vorgesehen und umfaßt einen röhrenförmigen Becher 37 und eine Leitung 39, welche an ihrem oberen Ende einen Auslaß hat. Der röhrenförmige Becher 37 und die Leitung39 sind um das Verdrehrohr 34 bei einem vorbestimmten Pegel in der Beruhigungszone 25 angeordnet und bilden eine Einlaßleitung 15 eingeleitet und mittels der Pumpeinrichtung 17 in den Einlaßkanal 18 gepumpt. Es wird dem Abwasser 12 somit eine kinetische Energie erteilt. Der Strom wird in zwei annähernd gleiche Strömungen in dem angefüllten Einlaßkanal 18 aufgeteilt und dann Unter Druck nach oben durch den Einlaßkanal 20 der Kammer 11 gepumpt. Schließlich strömt das Abwasser über den oberen Rand der Querwand 21. Dadurch, daß das Abwasser nach oben durch den Einlaßkanal 20 strömt, wird eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Gassammeiraum 26 in der Kammer 11 und der hydraulischen Pumpeinrichtung 17 geschaffen. Gleichzeitig mit dem Einführen des Abwassers 12 in 'lie Kammer 11 wird ein sauerstoffenlhaltendes Speisegas unter Druck durch den Einlaß 29 in den oberen Bereich der Kammer 11 eingeleitet, wodurch der Abwasserspiegel in der Beruhigungszone 25 auf einen Punkt entsprechend der Größe des Druckes des Sauerstoffbehandlungsgases niedergedrückt wird.
Die statische Vermischungszone 24 ist durch die Querwand 21 und die Leitwände 23 und 27 bestimmt und arbeitet nach dem Gravitations-Fall-Prinzip. Das Abwasser wird gezwungen, über den oberen Teil der Querwand 21 zu strömen und fällt anschließend unter dem Einfluß der Schwerkraft in die Zone 24, um auf das darin enthaltene Abwasser zu stoßen. Dieses Zusammentreffen hat zur Folge, daß ein Zustand hoher Abwasser-Gas-Turbulenz entsteht, und daß eine Schaumsäule in der Vermischungszone 24 erzeugt wird. Als Folge der Schaffung eines hohen Flüssigkeitsturbulenzgrades werden die Sauerstoffbehandlungsgasblasen. welche relativ große Oberflächenbereiche aufweisen, gründlich in der Flüssigkeit verteilt. Außerdem bewirkt die große Flüssigkeits-Gas-Turbulenz, daß ein Anwachsen der Rate der Massenübertragung längs des Grenzflächenbereichs unterstützt wird, welcher durch die in der Zone 2:4 gebildeten Blasen entsteht.
Die Oberflächenströmungsgeschwindigkeit des Abwassers kann durch den Querschnittsbereich zwischen der Quer /and 21 und der Leitwand 23 bestimmt werden. Für eine bestimmte Fallzone kann die
gungen ein Entweichen von Gas aus dem Auslaß der Leitung 39 hält bzw. behindert. In dem Fall jedoch, wo der Druck des Sauerstoffbehandlungsgases, welches zum oberen Bereich der Kammer 11 geleitet wird, ausreichend ist, um den Wasserspiegel in der Beruhigungszone 25 unter den unteren Rand der Leitung 39 niederzudrücken, ist die vorstehend beschriebene Wasserdichtung unwirksam, wodurch das Gas in die Atmosphäre ausgelassen und eine obere Grenze für den Druck des Sauerstoffbehandlungsgases geschaffen wird. Darüber hinaus wirkt die Wasserdichtung als Blasenwand, welche verhindert, daß Sauerstoffbehandlungsgasblasen nach oben durch die Leitung 39 entweichen.
Eine Draufsicht der Kammer 11 und 11' ist in Fig.3 dargestellt wobei für die Kammer 11' die entsprechenden, für die Kammer 11 gewählten, jedoch mit einem Apostroph versehenen Bezugszeichen gelten. Darüber hinaus ist die Strömung des Abwassers 12, insbesondere an seiner Oberfläche, schematisch durch Pfeile dargestellt. Wenn der Motor 16 die Pumpeinrichtung 17 gemäß Fig. 1 antreibt, wird das Abwasser 12 einer Saugkraft unterworfen und in den Raum zwischen den Kammern 11 und 11' gezogen.
Die Arbeitsweise der Sauerstoff-Reinigungsvorrichtung gemäß F i g. 1 ist wie folgt:
Das Abwasser 12 in dem Becken 13 wird in die strömungsgeschwindigkeiten des Wassers aufgetragen werden. Eine derartige graphische Darstellung zeigt F i g. 6, in der die Löslichkeit, die durch den Ausdruck -7?—-p- bestimmt ist, längs der Ordinate aufgetragen ist. υ, — C1-
Die Größen Cound Cstellen die Konzentrationen des Sauerstoffs dar, welcher in Leitungswasser nach bzw. vor einem Gravitationsfall des Wassers in der statischen Vermischungszone gelöst ist. Die Größe C5 stellt die gesättigte Konzentration von gelöstem Sauerstoff in Wasser unter experimentellen Bedingungen dar. Die Löslichkeit ist also ein Maß für die Wirksamkeit der Gravi tations-Fallzone.
Die Oberflächenströmungsgeschwindigkeit von Wasser ist auf der Abszisse aufgetragen und kann leicht durch Steuern der Betriebsgeschwindigkeit der hydraulischen Pumpeinrichtung 17 verändert werden.
Aus Fig.6 ist ersichtlich, daß für eine bestimmte Fallhöhe eine maximale Löslichkeit bei näherungsweise der gleichen Oberflächengeschwindigkeit des Wassers von ungefähr 1 Fuß pro Sekunde (ca. 30 cm pro Sekunde) eintritt
Der Abwasserstrom, der aus der statischen Vermischungszone 24 austritt, befördert dort mitgerissene Blasen des Sauerstoffbehandlungsgases. Gemäß den Pfeilen nach F i g. 1 fließt das Abwasser unter dem
untersten Rand der Leitwand 23 hindurch und naeh oben zu dem niedergedrückten Abwasserspiegel in die Beruhigungszone 25. Auf diesem Wege löst sich die Turbulenz auf, so daß Gasblasen entweichen können. Größere Gasblasen werden in den Gassammeiraum 26 relativ rasch abgegeben, während die Geschwindigkeit der Strömung von der Vermischungszone 24 in die Beruhigungszo^e 25 abnimmt. Auch kleinere Gasblasen werden nach ufiü" nach aus dem Abwasser entweichen, kleinere Blasen werden jedoch Weiter nach unten in die Beruhigungszone 25 gezogen, so daß eine weitere Möglichkeit zum Lösen des Sauerstoffbehandlungsgases in der Flüssigkeit geschaffen ist. Nur einige sehr kleine Gasblasen strömen durch die Klappe oder die Düse 33 oder durch beide in der Nähe des Bodens des Beckens 13 aus und sind weiterhin für ein Auflösen im Abwasser 12 verfügbar.
Das in den Gassammeiraum 26 entwichene Sauerstoffbehandlungsgas wird zu der statischen Vermischungszone 24 über die Durchströmöffnung 28 zurückgeführt. Um zu verhindern, daß sich übermäßig Verunreinigungen, wie z. B. Stickstoff, ansammeln, welcher den Sauerstoffgehalt des Sauerstoffbehandiungsgases zu stark reduzieren würde, ist ein Abzug 30 vorgesehen. Das Abziehen des Verunreinigungen enthaltenden Sauerstoffbehandlungsgases kann entweder intermittierend oder durchgehend erfolgen. Die Sauerstoffmenge, welche zusammen mit den Abgasen abgezogen wird, kann in wirtschaftlichen Grenzen gehalten werden.
Das in der Beruhigungszone 25 enthaltene mit Sauerstoff behandelte Abwasser, welches eine relativ hohe Sauerstoffkonzentration von etwa 15 mg/1 aufweist, strömt aus der Kammer 11 mit einer erhöhten Geschwindigkeit durch die Klappe oder die Düse 33 oder durch beide in das im Becken 13 befindliche Abwasser 12. Das sauerstoffbehandelte Abwasser in der Beruhigungszone 25 steht nämlich unter Druck, so daß aus der Kammer limit einer erhöhten Geschwindigkeit austritt, so daß das Abwasser 12 in dem Becken 13 aufgeführt wird, und dadurch Belebtschlammparlikeln in Suspension gehalten werden. Durch Einstellen der
Ciniui'ig uci Klappe uliuVuuci UCf Rllhiullg UIlU UCI
öffnung der Düse 33 kann darüber hinaus ein vorbestimmtes Strömungsprofil des sauerstoffbehandelten Abwassers in dem Becken 13 hergestellt werden. Die Erzeugung eines derartigen Strömungsprofils gestattet eine relativ konstante Verdünnung des sauerstoffbehandelten Abwassers, welches in allen Teilen des Beckens 13 auf einen Pegel von etwa 0,5 p.p.m. Sauerstoff gebracht wird. Dies reicht aus, um aerobe Zustände aufrechtzuerhalten.
Wichtig ist, daß sich die mit Sauerstoff angereicherte Atmosphäre nicht quer über die Oberfläche des Abwassers 12 erstreckt. Da keine sich bewegenden Teile in dem Gassammeiraum 26 vorliegen, ist die Wahrscheinlichkeit einer Funkenbildung sehr gering. Sofern die Vorrichtung 10 darüber hinaus zumindest teilweise in das Abwasser 12 eingetaucht ist und nur relativ geringe Mengen von Sauerstoffbehandlungsgas enthält, ist die Wahrscheinlichkeit eines Brandschadens noch weiter herabgesetzt. Trotz großer Mengen gelösten Sauerstoffs im Abwasser 12 liegen die Oberflächen-Sauerstoffkonzentrationen in den vorgeschriebenen Sicherheitsgrenzen.
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experimentell untersucht Das zu behandelnde Abwasser einer Fleischverarbeitungsanlage wurde in das Becken 13 aus einem umgerührten Haltebecken eingeleitet. Das Recken 13 hatte eine Grundfläche von 2,3 m2 und eine Tiefe von 3 m. Jede der Kammern 11 und W der Vorrichtung 10 hatte eine Grundfläche von 0,37 m2 und eine Höhe von ungefähr 3 m.
Der biologische Sauerstoffbedarf (BOD) des zu behandelnden industrieabwassers lag im Bereich von 800 bis 2500 mg/1, was beträchtlich höher liegt als der Durchschnitts-BOD von Abwasser, das in städtischen bzw. kommunalen Anlagen aufbereitet wird. Es wurden Behandlungsraten bis zu 379 000 l/Tag mit einem BOD von ca. 1100 p.p.m. erzielt.
In F i g. 8 ist ein Profil von Pegeln gelösten Sauerstoffs (DO) im Abwasser in 12 Meßpunkten dargestellt. Darüber hinaus wurden an jedem dieser Meßpunkte die DO-Pegel bei mehreren Versuchstiefen von 290,210,140 und 30 cm unter der Wasseroberfläche abgelesen. Es wurde eine Standard-Membran-Sauerstofflösungssonde verwendet, um die in Fig.8 dargestellten Konzentrationen in Milligramm pro Liter zu messen. Bei den durchgeführten Versuchen wurde jeder der Auslässe 31 und 3V mit Klappen auf eine Öffnung von 5 cm eingestellt, während die Düsen 33 und 33' geschlossen waren. Das unaufbereitete Abwasser wurde dem Behandlungsbecken an einer von der Vorrichtung 10 entfernten Ecke zugelassen, während das behandelte Abflußwasser an einer Stelle auf der Seite des Behälters gegenüber dem Abwassereinlaß entfernt wurde. Es wurde eine Schlammzurückführungsleitung angeordnet, um den Schlamm in das Behandlungsbecken an einer an den Abwassereinlaß angrenzenden Stelle zu leiten.
Aus den erhaltenen DO-Pegelmessungen wird eine gleichmäßige Verteilung der Sauerstoffwerte über das gesamte Behandlungsbecken beobachtet. An jedem der Punkte 1 -r 12 wurden bei jeweils verschiedenen Tiefen Pegel gelösten Sauerstoffs zwischen 4,5 und 7,0 mg/1 beobachtet, was mehr als ausreichend ist, um aerobe Zustände im zu behandelnden Industrieabwasser zu halten. Bestimmte höhere DO-Pegel wurden während des Betriebs der Vorrichtung 10 gemessen. Beispielsweise wurde am Punkt 3 bei einer Tiefe Dein DO-Pegel von 11,0 mg/1 gemessen. Da diese Messung in dei Nähe des
Ausiasaca 31 vufgciiimintcii wuiuc, suüic ein ί'ύΐάίιν
hoher DO-Pegel erwartet werden, da das sauerstoffbehandelte Abwasser der Kammer 11 noch nicht gründlich mit dem Abwasser im Behandlungsbecken verdünnt worden ist. Relativ hohe DO-Pegel wurden bei einer Tiefe D an den Punkten 4 und 5 erhalten, welche mit der Klappe des Auslasses 31 ausgerichtet sind und näherungsweise auf gleicher Tiefe "in dem Behandlungsbecken liegen. Ähnlich wurden- relativ hohe DO-Pegel bei einer Tiefe D an den Punkten 6, 7 und 8 erhalten, weiche mit der Klappe des Auslasses 31' der Kammer 11' ausgerichtet sind. Auch wurden ausreichende DO-Pegel an den Punkten 1 und 9 gemessen, die nicht direkt dem aus der Vorrichtung 10 abgeleiteten, sauerstoffbehandelten Abwasser ausgesetzt sind. Demgemäß zeigen die gemessenen DO-Pegel an den Punkten 1 und 9, daß eine ausreichende Verdünnung und Vermischung des Abwassers in dem Behandlungsbekken erreicht wird und daß genügend Sauerstoff gelöst wird, um aerobe Zustände in im wesentlichen allen Bereichen des Behandlungsbeckens zu halten.
Es wurden auch Messungen der Strömungsgeschwindigkeit an mehreren Punkten in dem Behandlungsbekicen vorgenommen. Em Profil derartiger Geschwindi0"-keiten ist in F i g. 9 dargestellt. An jedem dieser Punkte 1 -r 7 wurden Strömungsgeschwindigkeiten bei mehre-
ren Versuchstiefen gemessen. Die Messungen der Strömungsgeschwindigkeiten bei einer Tiefe von 260 cm unter der Wasseroberfläche an den Punkten 2-^5 reichten von 20 bis 29 cm/sec.
Bei Aufnahme des Geschwindigkeitsprofils gemäß r> F i g. 9 waren die Düsen 33 und 33' geschlossen. Da die niedrigeren Bereiche des Beckens den größten Strömungsgeschwindigkeiten unterworfen sind, werden die Belebtschlammpartikeln dort bevorzugt in Bewegung gesetzt und dadurch in Suspension gehalten. Auf diese Weise wird eine Bodenreinigung des Beckens 13 erzielt, ohne daß mechanische Vorrichtungen verwendet werden.
Messungen der Schwebstoff-Konzentralionen ergaben näherungoweise 3200 mg/1 flüchtige Feststoffe, is welche 75 -f 80% der gesamten Schwebestoffe ausmachen. Die vorgenannten Schwebestoff-Konzentrationen' wurden bei Tiefen von 45, 152 und 245 cm unter der Abwasseroberfläche in dem Becken 13 aufgezeichnet.
Gemäß Tabelle I wurden die Raten, bei welchen der Sauerstoff zu der Vorrichtung 10 hingeführt und von dieser Vorrichtung weggeleitet wurde, bei verschiedenen Fallhöhen gemessen. Die Fallhöhen wurden mit Hilfe eines geeichten Druckunterschiedmessers und die Sauerstoffströmungsraten durch bekannte Slrömungsmessers gemessen. Die Pegel gelösten Sauerstoffs des Abwassers beim Einlaß und beim Auslaß der Vorrichtung 10 wurden durch eine Standard-Membran-Sauerstofflösungssonde mit einer Änderung in den DO-Pegeln wie nachfolgend gemessen: jo
J5
40
Tabelle I Änderung Sauerstoff SauerstofT- Prozent
Fall des gelösten zufuhr abzug O2 im
höhe O2-Pegels Gas raum
(ppm) (lb/hr.) (lb/hr.)
(in.) 9,0 15,9 2,1 63
21 12.0 15,9 2,0 67
37 14,0 22,8 6,0 71
42 15,5 23,2 7,4 69
52 16,5 24,8 9,2 72
63
Die Pumpeinrichtung 17 förderte das Abwasser zu dem Einlaßkanal 18 mit einer Strömungsrate, welche durch eine Wehr-Meßtechnik bei ca. 2000g.p.m. gemessen wurde.
Die während des Testversuchs der Vorrichtung !0 entnommenen Proben des Abwassers 12 zeigten eine Durchschnitts-Abwassertemperatur von 29"C an. Das Einlaßabwasser enthielt einen Durchschnitt-BOD von 1100 mg/1, wobei 99%-BOD-Entnahme-Messungen konsistent erhalten wurden.
In Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 40 gezeigt, die innerhalb des Abwassers 12 aufgestellt ist Eine Kammer 43 hat einen Einlaßkanal 45 in der Form einer Röhre, weiche an dem oberen Teil der Kammer 43 durch Dichtungsmittel 44 abgedichtet ist Eine hydraulische Pumpeinrichtung 46, z. B. eine Flügelradpumpe, welche auf einer Welle 47 drehbar befestigt ist, ist in dem Einlaßkanal 45 angeordnet Der Auslaß des Kanals 45 steht in Verbindung mit einem Flüssigkeitsraum, welcher durch einen Teil der Außenv/andung 43, einer. Teil einer Leitwand 50 und einen Teil einer im wesentlichen vertikal angeordneten Querwand 49 bestimmt ist, die an
45
55 ihrem unteren Rand an der Leitwand 50 befestigt ist. Eine statische Vermischungszone 51 ist in der Kammer 43 durch ein weiteres Teil der Leitwand 50 und einer Leitwand 52 bestimmt, welches in einem Abstand von und im wesentlichen parallel zu der Querwand 49 angeordnet ist. Der untere Teil der statischen Vermischungszone 51 steht in Verbindung mit einer Beruhigungszone 53, während der restliche Teil der Kammer 43 im wesentlichen einen Gassammeiraum 54 aufweist, welcher in seinen oberen Bereichen ausgebildet ist. Ein Einlaß 56 ist vorgesehen, um ein Einführen eines Speisegases unter Druck in die oberen Bereiche der Kammer 43 zu gestatten. Eine Durchströmöffnung 55 ist durch den oberen Rand der Leitwand 52 und die obere Wand der Kammer 43 bestimmt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Gassammeiraum 54 und den oberen Bereichen der statischen Vermischungszone 51 geschaffen ist. Eine Leitung 57 ist vorgesehen, um ein Abziehen des Abgases aus dem Gassammeiraum 54 zu ermöglichen.
Ein Auslaß 58 aus der Kammer 43 ist im unteren Teil vorgesehen und kann die Form einer Düse haben, deren Öffnung und Richtung durch einen Betätiger gesteuert werden kann, welcher außerhalb der Vorrichtung 40 über dem Abwasser 12 angeordnet ist. Die Steueranordnung für die Düse weist eine Verdrehgröße 59 auf. welche sich von einem zugänglichen Punkt über dem Abwasser 12 durch die obere Wand der Kammer 43 zur Düse hin erstreckt. Eine Steuerstange 60 ist lose an der Verdrehröhre 59 befestigt, und es kann die Größe der öffnung der Düse durch Anheben der Steuerstange 60 gesteuert werden. Auf ähnliche Weise bewirkt ein Verdrehen der Verdrehröhre 59, welche in einer Leitung 61 aufgenommen ist, daß die eigentliche Richtung der Strömung durch die Düse gesteuert wird. Die Leitung 61 schafft eine Druckentlastung und eine Blasenwand ähnlich dem Aufbau gemäß F i g. 2.
Bei einem Einführen der Vorrichtung 40 in ein Becken neigen die auf die Kammer 43 wirkenden Auftriebskräften dazu, die richtige Orieiiiierung der Vorrichtung in dem Becken 13 zu verhindern. Unausgeglichene Auftriebskräfte wirken auf die Kammer 43 als Folge davon, UaB die Ga^aiibanimiuiig in dem Raum 54 nicht symmetrisch ausgebildet ist. Demzufolge k"· die Vorrichtung 40 besonders dem Becken 13 angepaßt. In der F i g. 4 sind Halterungen 62 als Verbindungselemente für ein Befestigen der Kammer 43 an einer Seitenwand des Beckens 13 dargestellt.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 40 ist im wesentlichen gleich mit derjenigen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 Abwasser wird unter Druck mittels der Pumpeinrichtung 46 durch den Kanal 45 gepumpt. Das aus dem Kanal 45 austretende Abwasser wird dann gezwungen, nach oben durch den Einlaßkanal 48 zu strömen, welcher zwischen dem Kanal 45 und der Querwand 49 ausgebildet ist, und weiter durch einen Einlaßkanai 48' welcher durch eine Seitenwand der Kammer 43 und des Kanals 45 bestimmt ist Eine Wasserabdichtung ist zwischen dem Gassammeiraum 54 und der Pumpeinrichtung 46 vorgesehen. Das Abwasser wird dann einem Gravitationsfall unterworfen, indem es über den äußeren Rand der Querwand 49 geleitet wird.
Ein sauerstoffreiches Speisegas wird durch einen Einlaß 56 in die oberen Bereiche der Kammer 43 unter einem Druck eingeleitet, welcher ein Niederdrücken des Pegels des darin enthaltenen Wassers auf einen vorbestimmten Pegel bzw. Spiegel bewirkt Dadurch
wird ein Gassammalraum 54 in der Kammer 43 ausgebildet, wobei die Größe dieses Raumes durch den Druck des zugeführten Speisegases bestimmt ist
Das einen Gravitationsfall in den oberen Bereichen der statischen Vermischungszone 51 ausübende Abwasser stößt auf das darin enthaltene Abwasser, welches daraufhin einen hochturbulenten Zustand erfährt und ein wirksames Lösen von Sauerstoff unterstützt.' Die Strömungsrate des Abwassers in die statische Vermischungszone 51 ist auf eine optimale Oberflächengeschwindigkeit eingestellt, weiche 30 cm/sec beträgt.
Das sauerstoffbehandelte Abwasser wird aus der statischen Vermischungszone 51 in die Beruhigungszone 53 durch eine Öffnung geleitet, weiche zwischen dem untersten Rand der Leitwand 52 und der Leitwand 50 geschaffer, ist In der Beruhigungszone 53 zirkuliert das Abwasser, wobei es anfangs nach oben zu dem Gassammeiraum 54 und anschließend nach unten zu den unteren Bereichen der Kammer 43 strömt. Während das sauerstoffbehandelte Abwasser zu dem Gassammelraum 54 fließt, werden mitgenommene Blasen des Sauerstoffbehandlungsgases schnell in den GassGmmelraum 54 entweichen und können durch die Durchströmrichtung 55 zur statischen Vermischungszone 51 zurückgeleitet werden. Bei einem Eintritt in die Beruhigungszone 53 sinkt die Geschwindigkeit des sauerstoffbehandelten Abwassers auf einen relativ geringen Wert ab, wodurch das Entweichen von Gasblasen unterstützt wird. Zusätzlich findet ein weiteres Lösen des Sauerstoffbehandlungsgases im Abwasser statt. Nur ein kleiner Teil des Sauerstoffbehandlungsgases strömt durch die Düse in das Abwasser 12.
Verunreinigungsgase aus dem Abwasser, wie beispielsweise Stickstoff, werden durch die Abzugsleitung 57 kontinuierlich oder intermittierend abgezogen.
Die Verdrehröhre 59 und die Steuerstange 60 steuern die Richtung bzw. Öffnung der Düse 58 derart, daß eine Strömung des sauerstoffbehandelten Abwassers in das im Becken befindliche Abwasser 12 erfolgt Auf diese Weise wird das Abwasser 12 in Bewegung gesetzt, die Menge des darin gelösten Sauerstoffs erhöht und bei einem Belebtschlamm-Verfahren der Schlamm im Abwasser 12 in Suspension gehalten.
In F i g. 5 ist eine Ausführungsform einer Entleerungsdüse dargestellt, welche in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß den F i g. 2 und 4 verwendbar ist. Die Düse 33 umfaßt eine Platte tOO, einen Auslaß 102 und eine Steuereinrichtung in der Forn eines Verdrehrohres 34 und einer Steuerstange 35 zur Steuerung der Öffnung und der Richtung des Auslasses 102. Die Platte 100 erstreckt sich quer über eine im wesentlichen kreisförmige öffnung in der Bodenwand der Kammer 11 gemäß F i g. 1 und kann, sofern gewünscht, dort mit Hilfe einer geeigneten Umfangsabdichteinrichtung 101 drehbar abgedichtet werden. Der Auslaß 102 weist einen oberen geneigten Bereich 103 auf, welcher starr an das Verdrehrohr 34 angebracht ist, während das untere Ende des Bereiches 103 fest mit der Platte 100 bis 109 befestigt ist, Das obere Ende des Bereiches 103 ist starr an Verstrebungsstangen 105 und 106 angebracht, welche ihrerseits ähnlich bei ihren unteren Enden an der Platte 100 befestigt sind. Eine rechteckige öffnung ist in der Platte 100 vorgesehen. Ein unteres Teil 104 des Auslasses 102 ist längs einer Linie schwenkbar, welche sich durch den Punkt 107 erstreckt. Eine im wesentlichen vertikale hintere Wand 110 des Auslasses 102 ist zwischen dem Bereich 103 und dem Teil 104 ausgebildet.
Die Steuerstange 35 ist lose in dem Verdrehrohr 34 angeordnet und erstreckt sich nach unten durch den unteren Teil 104 des Auslasses 102. Die Stange 35 ist mit dem Teil 104 durch einen Vorsprung oder eine Mutter am unteren Rand der Stange 35 verbunden.
Die Größe der Öffnung der Düse wird durch Heben oder Senken der Stange 35 gesteuert, weiche ihrerseits bewirkt, daß das untere Teil 104 des Auslasses 102 um ' eine Linie durch den Punkt 107 geschwenkt wird. Auf
ίο diese Weise wird bei einem Anheben der Steuerstange 35 das Teil 104 des Auslasses 102 in eine Stellung übergeführt, die durch strichpunktierte Linien in der Fig.5 dargestellt ist Während dieser Betätigung verbleibt jedoch der obere Bereich 103 des Auslasses
is 102 im wesentlichen stationär. Demgemäß kann die größere öffnung der Düse 33 auf einfache Weise gesteuert werden. Um die Richtung der Strömung des Abwassers zu steuern, wird das Verdrehrohr 34 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene gedreht Da der obere Bereich 103 des Auslasses starr an der Platte 100 und an das Verdrehrohr 34 befestigt ist, wird die Platte 100 um ihre Achse gedreht Da die Platte 100 auf einer Schulter sitzt, die in der Bodenwand der Kammer 11 ausgebildet ist, bewirkt der Druck des Abwassers ein Abdichten der Platte 100 an der Bodenwand. Dennoch ist em Verdrehen der Platte 100 durch Verdrehen des Verdrehrohres 34 möglich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Sauerstoffbehandlung von Abwasser ist in Fig.7 eine Vorrichtung 70 dargestellt weiche im Abwasser 12 angeordnet ist. Eine Kammer 71 mit einem offenen Boden ist mit einem Einlaß 72 zum Einlassen des Abwassers in ihren oberen Bereich versehen. Eine hydraulische Pumpeinrichtung 73, z. B. eine Axialström- Flügelradpumpe, ist auf einer Welle 74 befestigt. Ein Elektromotor (nicht dargestellt) ist an einer Stelle über dem Abwasser 12 zum Drehen der Welle 74 angeordnet, wodurch die Pumpeinrichtung 73 angetrieben und das Abwasser in die Kammer 71 gedrückt wird. Eine Querwand 76 ist im Innern der Kammer 71 angeordnet und umfaßt einen im wesentlichen horizontalen Bereich 77, welcher sich von der einen Seitenwand der Kammer 71 erstreckt und einen im wesentlichen vertikalen Bereich 78, welcher von dem gegenüberliegenden Ende
αϊ des horizontalen Bereiches 77 nach unten steht.
Ein kleiner Durchlaß 87 ist in dem horizontalen Bereich 77 vorzugsweise an einer von dem Einlaß 72 entfernten Stelle vorgesehen. Ein derartiger Durchlaß kann auch in dem vertikalen Bereich 78 der Querwand 76 unmittelbar unter dem horizontalen Bereich 77 ausgebildet sein. Ein im wesentlichen horizontaler Einlaßkanal 75 ist somit ausgebildet und erstreckt sich von dem Einlaß 72 quer über die oberen Bereiche der Kammer 71 zu einem Punkt in etwa über den oberen Bereichen des Bereiches 78. Dieser Bereich und eine Seitenwand der Kammer 71 sind so angeordnet, daß eine statische Vermischungszone 88, welche nach dem Gravitationsfallprinzip arbeitet, in der Kammer 71 gebildet ist Eine Leitwand 79 ist bei dem unteren Bereich der statischen Vermischungszone 88 vorgese· hen und befindet sich von dem unteren Rand des Bereiches 78 in einem Abstand, um Flüssigkeit aus der statischen Vermischungszone 88 in eine Beruhigungszone 83 strömen zu lassen. Eine Leitung 80 ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Kammer 71 durch ein Ventil 82 zu einer Speisegasquelle zu schaffen. Ein Gassammeiraum 84 ist unmittelbar unter dem horizontalen Bereich 77 der Querwand 76 ausgebildet. Das
Sauerstoffbehandlungsgas in dem Raum 84 steht mit den oberen Bereichen der statischen Vermischungsvorrichtung und dem Kanal 75 durch den Durchlaß 87 in dem Bereich 77 in Verbindung. Eine Leitung 85 steht mit den oberen Bereichen der statischen Vermischungszone 88 zum Auslassen des Gases durch eine Ventileinrichtung 86 in Verbindung. Darüber hinaus kann eine Druckregulierungsvorrichtung 81 in Verbindung mit einem Ventil 82 verwendet werden, um das Sauerstoffbehandlungsgas unter einem vorbestimmten Druck und dadurch den Flüssigkeitsspiegel in einer Beruhigungszone 83 auf einer im wesentlichen konstanten Höhe zu halten.
Zunächst wird die Kammer 71 mit Abwasser gefüllt. Die Pumpeinrichtung 73 drückt dann das Abwasser in den Kanal 75. Bei dem nachfolgenden Einleiten des Speisegases unter Druck durch die Leitung 80 in die Kammer 71 wird der Abwasserspiegel in der Kammer 71 entsprechend gesenkt Demgemäß wird ein Gassammelraum 84 in der Kammer 71 gebildet. Das in den Kanal 75 eingelassene Abwasser unterliegt anschließend einem Gravitationsfall im oberen Teil der statischen Vermischungszone 88. Da das Sauerstoffbehandlungsgas durch einen Durchlaß 87 in Verbindung mit dem Kanal 75 steht, wird jedoch ein weiterer Gasraum in den oberen Bereichen der statischen Vermischungszone 88 gebildet. Das sauerstoffbehandelte Abwasser tritt schließlich aus der statischen Vermischungszone 88 aus und in die Beruhigungszone 83 ein, während mitgerissene Blasen des Sauerstoffbehandlungsgases aus dem Abwasser in der Zone 83 entweichen und zu dem Gassammeiraum 84 zurückkehren. Das Sauerstoffbehandlungsgas, welches auf diese Weise zu dem Raum 84 zurückkehrt, ist somit für ein Umwälzen verfügbar und kehrt anschließend zu der statischen Vermischungszone 88 durch den Durchlaß 87 zurück. Das sauerstoffbehandelte Abwasser, welches in der Beruhigungszone 83 eingeleitet wurde, kann von den unteren Bereichen der Kammer 71 in die Hauptmenge des Abwassers 12 strömen. Das aus der Beruhigungszone 83 der Kammer 71 strömende sauerstoffbehandeite Abwasser wird in dem Abwasser 12 verdünnt Demgemäß wird der Pegel von gelöstem Sauerstoff des Abwassers 12 auf einen Pegel von etwa 0,5 p.p.m. erhöht
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als Baueinheit in eine mit Sauerstoff zu behandelnde Abwassermenge einsetzbar. Es können zahlreiche Vorrichtungen, z. B. 10 bis 40, im Abwasser angeordnet werden, wobei die Auslaßströmungen der einzelnen Vorrichtungen zusammenwirken können, um ein vorbestimmtes Strömungsprofil zu schaffen.
Hierzu 7 Blatt Zcichnuncen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem zur Sauerstoffanreicherung eines Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches in einem gegenüber der Atmosphäre offenen Becken ein Teil des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches in eine im Vergleich zum Volumen des offenen Beckens kleinere gasdichte Kammer geleitet wird, in welcher durch Einleiten eines im Verhältnis zu Luft an Sauerstoff angereicherten Gases ein Gasraum gebildet wird und das über der Flüssigkeit befindliche Gas mit dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zwecks Lösung von Sauerstoff vermischt wird und aus welcher schädliche Abgase und is verbrauchtes Gas im Bedarfsfall abgeleitet werden und das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch nach der Anreicherung mit Sauerstoff in den unteren Teil des offenen Beckens abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das der gasdichten Kammer konihuierlich zuströmende Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zunächst durch einen Flüssigkeitskanal gepumpt wird, der eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Gasraum und der Pumpeinrichtung bildet, anschließend über eine Oberfallkante in freiem Fall durch den Gasraum und nach dem Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche durch eine turbulente Vermischungszone mit solcher Geschwindigkeit geleitet wird, daß möglichst viel Sauerstoff gelöst wird, und dann anschließend aus jo der turbulenten Vermischungszone in eine Beruhigungszone geleitet wird, aus der der nicht gelöste Sauerstoff in den Gasraum entweicht und von dort zur Vermischungszone zjrückgi.<ührt und das mit Sauerstoff angereicherte A-jwasser-Belebtschlamm-Gemisch mit solcher Geschwim gkeit abgeführt wird, daß es sich mit der im offenen Becken vorhandenen Flüssigkeitsmenge möglichst gründlich vermischt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gassammeiraum (26, 54, 84) ein Gas oder Gasgemisch mit wenigstens 40% Sauerstoff zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet.daß in dem Gassammeiraum (26,54, 4r> S4) ein Überdruck aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Abwasser unten aus der Kammer (11, 43, 71) ausgelassen wird. ίο
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer einen Gassammeiraum aufweisenden Kammer, einer Pumpeinrichtung zum Ansaugen von Abwasser aus einem Becken in die Kammer und π wenigstens einem Flüssigkeitsauslaß an der Kam mer. dadurch gekennzeichnet, daß vor der Überfall kante ein eine Flüssigkeitsdichtung bildender Einlaß kanal (18, 20; 45, 48, 48'; 75) angeordnet ist und zwischen der im Gassammeiraum angeordneten mi Obcrfallkiintc. der von der Pumpeinrichtung (17, 46, 73) das Abwasser zugeführt ist, und der Bcruhigungszone (25, 53, 83) Leitwände (23, 27; 50, 52; 79) angeordnet sind, durch welche das beim Fall gebildete Gas-Flüssigkeits-Gemisch auf einem Um- 6ί weg zur Beruhigungszone (25,53,83) geleitet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Leitwand (23, 52) in einem Abstand von der an die Oberfallkante anschließenden Wand angeordnet ist, deren Kante von der Deckwand der Kammer (11, 43) einen Abstand aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand unter der vertikalen Leitwand (23,52) eine horizontale Leitwand (27,50, 79) angeordnet ist, die die Fallzone nach unten begrenzt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Leitwand (27) eine nach oben gerichtete Abwinklung aufweist, weiche mit der vertikalen Leitwand einen nach oben gerichteten Kanal bestimmt, der in der Beruhigungszone (25) mündet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (31, 58) am Boden der Kammer (11,43,71) vorgesehen ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe und die Ausströmrichtung des Auslasses (31, 58) einstellbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (18, 20; 45, 48) als ein den Gassammeiraum (26, 54) vom Becken (13) abdichtender Siphon ausgebildet ist.
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