DE2728585C3 - Vorrichtung zur anaeroben Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur anaeroben Reinigung von Abwasser mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt (CH-PS 3 40 198). Diese bekannte Vorrichtung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß für eine gute Klärung eine bezüglich der Verweilzeit des Wassers längere Verweilzeit des Schlammes in der Vorrichtung erforderlich ist. Von Nachteil ist jedoch, daß der Schlamm mittels einer gesondert angetriebenen Rührvorrichtung in der Nachklärkammer zu der Auslaßöffnung transportiert werden muß, was jedoch energieaufwendig und wegen des Verschleißes der bewegten Bauteile wartungsaufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art ohne angetriebene mechanische Teile auszubilden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Aufgrund der Tatsache, daß sich die Nachklärkammer konisch nach oben erweitert, ist sichergestellt, daß sich auf der Bodenwandung absetzender Schlamm über die Auslaßöffnung selbsttätig in den Rcaktionsraum aufgrund der Schwerkraft über die Austrittsöffnung gelangt, die liefer als die Eintrittsöffnung angeordnet ist, so daß der abgetrennte faule Schlamm schnell und einfach in den Reaktionsraum zurückgeführt wird. Daß die Eintrittsöffnung bezüglich der Austrittsöffnung höher angeordnet ist bewirkt, daß das spezifisch leichtere Wasser-Schlamm-Gemisch ungehindert in die Nachklärkammer aufsteigen kann. Vor jeder Öffnung sind Leitvorrichtungen angeordnet, die aufsteigendes Gas daran hindert, in die öffnungen einzutreten; vielmehr wird es an diesen vorbeigelcitet und steigt zu Gassammclräumcn auf.

Diese Ausbildung: vermittelt den Vorteil, daß unter Beibehaltung einer kontinuierlichen Verfahrensweise eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die — im Gegensatz zum Stande der Technik — keine bewegten Bauteile aufweist, die einerseits unter Energieeinsatz angetrieben, andererseits von Zeit zu Zeit gewartet werden müßten.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbcispielc der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. I einen radialen Schnitt einer zylindrisch ausgeführten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer rechteck förmigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere rcchteckförmigc Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Abflußkanal in der

Mine der Nachklärkammer angeordnet ist.

Die Nachklärkammer 2 gemäß Fig. 1 hat die Form eines kreisförmigen Trichters oder Kegels mit einem Kegelwinkel von beispielsweise 45°, der an seiner Unterseite eine Schlammauslaßöffnung 14 aufweist. Im Trichter können öffnungen 15 an beispielsweise vier Positionen vorgesehen sein, an denen Leitungen 3, die in diesem Beispiel aus zylindrischen Rohren bestehen, befestigt sind. Gemäß F i g. 1 wurde auch für die Leitungen ein Neigungswinkel von 45° gewählt, so daß die Achse der Leitungen 3 senkrecht zur Trichterwand liegt. Dies ist jedoch für die Funktion des Trichters nicht wesentlich. Die vier Leitungen 3 reichen in eine mittige Zone 4 der Nachklärkammer 2, die an ihrer oberen und unteren Seite offen ist.

Unter jeder öffnung 15 liegt eine Gasablenkvorrichtung 5 in Form einer Leitwand, welche beispielsweise aus einem halbzylindrischcn Rohrabschnitt besteht, welcher die aufsteigenden Gasblasen an einem Erreichen der öffnung 15 hindert, da die Gasblasen während ihres Aufsteigens durch die Leitwände in eine r.ichtüiig außerhalb der Reichweite der Öffnungen 15 getrennt werden.

Unter der Schlammauslaßöffnung 14 des Trichters ist eine Gasablenkvorrichtung 6 angeordnet, die aus einem Körper aus zwei konischen Teilen besteht. Durch diese Formgebung werden aufsteigende Gasblasen seitlich außerhalb der Reichweite der öffnung 14 geleitet; ferner wird das Rezirkulieren des Schlamms von der Nachklärkammer 2 in den Faulraum in gesteuerter Weise durchgeführt.

Der Faulraum 1 wurde nicht weiter nach unten dargestellt als die Gasablcnkvorrichtung 6, wobei sich die Reaktionszone um einen Betrag von 2 bis 4 m weiter nach unten erstreckt, beispielsweise mindestens um einen Betrag, der der Höhe der Nachklärkammer 2 entspricht. Am Boden des Faulraums ist ein Einlaß für das zu behandelnde Abwasser, welches einer Vorreinigung unterzogen werden kann, und ferner ein Auslaß zum Abziehen von Material und zur Reinigung der Vorrichtung, wobei dieser Auslaß während des normalen Betriebs der Vorrichtung geschlossen werden kann.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Wasser mit aktivem Schlamm zum anaeroben Ausfaulen wird in den Faulraun: des Behälters eingeleitet und dabei kontinuierlich das zu reinigende Abwasser zugegeben. Durch die Ausfaulreaktion werden Gasblascn im Schlamm erzeugt, und der Schlamm wird allmähli.-h in Methan und etwas Kohlendioxid und Wasser zersetzt. Das Gas arbeitet als Blasenpump«, wobei in dem die Nachklärkammer 2 umgebenden Bereich in der Flüssigkeit eine nach oben gerichtete Strömungswirkung erzielt wird. Somit fließt die Flüssigkeit mit einem Teil des Schlamms durch die öffnungen 15 in die Leitungen 3 und von diesen in die Zone 4, in welcher der Schaum auf der Flüssigkeit schwimmt und entweder durch eine Abstreichvorrichtung oder durch einen eigenen, nicht dargestellten Überlauf oder durch chemische Miltti abgezogen werden kann. Schlamm rutscht in den Trichter der Nachklärkammer. Am Boden des Trichters wird eine höhere Schlammkonzentration erzielt. Das Gemisch verläßt die Nachklärkammer 2 durch die Schlammauslaßöffnung 14.

Die aufsteigenden Gasblasen fließen mit der Flüssigkeit nicht in die Öffnurpin 15, sondern werden mit Flüssigkeit zusammen um die als abschirmende Leitwand ausgebildete Gasablenkvorrichtung 5 geleitet.

so daß die Flüssigkeit diese öffnung erreichen kann, abur die Gasblasen bis zu einem Gassammeiraum 9 hochsteigen, aus dem Gas über einen Gasauslaß 7 unter einem gewissen Überdruck abgeführt wird, welcher ausreichend hoch ist, damit etwas Gas im Gassammelraum 9 verbleibt, ungeachtet des höheren Flüssigkeitsspiegels in der Nachklärkammer 2.

Die Zirkulation der Flüssigkeit und des Schlamms in der beschriebenen Weise erfolgt hauptsächlich durch den Unterschied im spezifischen Gewicht des Gemisches aus Wasser, Schlamm und Gasblasen im Bereich zwischen den Niveaulinien 10 und 11, beispielsweise oberhalb der Säule 12 innerhalb der Nachklärkammer 2 und der Säule 13 außerhalb der Nachklärkammer im Faulraum. Innerhalb der Nachklärkammer wird eine aufsteigende Flüssigkeitsströmung dieser Zirkulationsbewegung überlagert, so daß die Flüssigkeit in der Zone 4 nach unten fließt und sich im unteren Teil in zwei Flüssigkeitsströme aufteilt. Dadurch ergibt sich eine abwärts gerichtete Strömung zur iciilammauslaßöffnung 14 mit eingedicktem Schlamm und eiiie aufsteigende Strömung um die Zone 4 herum zum Überlauf 8. Die Wasserverdrängung wird durch zu behandelndes Abwasser kompensiert, welches am Boden der Vorrichtung zugeführt wird.

Wegen des Überlaufs 8 gelangt die Strömung in einen Bereich, welche sich in Richtung zur Oberseite allmählich erweitert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird, so daß die Flüssigkeit in wirksamer Weise von Schlammteilchen getrennt wird.

In die Leitungen 3 können innere Leitungen 16 geschoben sein, weiche in den Leitungen 3 hin- und herverschoben werden können, um die Höhenlage 18 der öffnungen 15 an ihren unteren Enden zu verändern, so daß die Zirkulation gesteuert werden kann.

Während des ausreichenden Ausfaulvorgangs wird soviel Schlammaterial zersetzt, wie mii dem frischen Abwasser zugeführt wird, so daß im wesentlichen keine Entnahme von Schlammaterial aus der Anlage erforderlich ist, abgesehen von einer zu Reinigungszwecken erfolgenden Entnahme.

In Fig.2 ist ein rechteckfömiger Reaktionsbehälter dargestellt; in dieser Figur ist die Vorderwand und Rückwand weggelassen, sowie der untere Teil des Reaktionsbehälters.

Im unteren Teil des Reaktionsbehälters befindet sich ein Einlaß für das zu behandelnden Schlamm führende Abwasser. Dieser untere Teil ist etwa ebenso hoch wie der dargestellte Teil der Vorrichtung.

Bei dieser Ausführungsform sind die Gasablenkvorrichtungen 5 und 6 zur Führung der Gasblasen ate geradlinig ausgebildete, geneigt angeordnete Körper auj Tafelmaterial ausgeführt, wobei die Leitwände die rechteckförmigen öffnungen 14 und 15 an ihrer Oberseite gegenüber aufsteigenden Gasblaser. abschirmen, so daß die Gasblasen die Gassammeizone 9 erreichen können und nicht innerhalb der öffnungen 14 und 15 nach oben fließen. Eine weitere Leitwand 19 bildet eine Trennung zwischen der Oberfläche der Zone 4, in der der Schäum gesammelt wird, und der Oberfläche der Kammer, aus welcher die gereinigte Strömung über den Überlauf 8 abgezogen wird. Vertikal einstellbare Trennwände 20 und 21 werden zur Steuerung des Zufltnses in die Nachklärkammer und zum Abzug vom Faulraum über die öffnung 15 verwendet.

In Fig. 3 sind zwei Nachklärkammern 2 mit Schlammauslaßöffnung 22 benachbart zueinander dar-

gestellt, welche im horizontalen Querschnitt entweder kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein können. An den benachbarten Seilen sind vertikale rohrförmige Leitungen 3 vorgesehen und im mittigen Teil eine gemeinsame Leitung 3 für beide Nachklärkammern. Diese Ausführung entspricht im übrigen im wesentlichen jener der F" i g. I und 2.

Weitere Ausführungsformen sind möglich, die mit dem gleichen vorausgehend erläuterten Prinzip arbeiten, da dieses in unterschiedlichen Konstruktionen von Nachklärkammern verwendet werden kann.

Ausführungsbeispiel

In einem zylindrischen Reaktionsbehälter mit einem Inhalt von 6 m' ist eine Nachklärkammer gemäß Ii g. 1 angeordnet. Der Abstand zwischen zwei Niveaulinien iö und i i, weicher die Wirkungsweise der Naciikiä'rkammer ermöglichte, betrug 25 cm. Bei diesem Reaktor wurde Schlamm führendes Abfallwasser in den Sumpf des F-'aulraums in einer Menge von I m'/.Std. zugeführt Der chemische Sauerstoffbedarf des ziigefiihrten Gemisches betrug 3000 g/cm¹. Die Verweildauer betrug 4 Stunden.

Zunächst wurde in den Reaktionsbehälter ein Schlamm als Impfschlamm von einem Faulbehälter einer städtischen Abfallwasscr-Reinigungsanlage zugeführt. Nach einer kurzen Anlaufpcriodc betrug die entwickelte Ciasmenge 1 in'/Std. und enthielt etwa 90 Vol.% Methan (Naturgas).

Die Vergrößerung des Schlamms ging sehr langsam vor sich, was bei einem anaeroben Ausfaulen üblich ist; es erschien praktisch erreichbar, daß der Schlamm von der Strömung in wirksamer Weise derart zu trennen war. daß eine Konzentration von 35 bis 40 g organischen Schlammati · ials je Liter l'Uissigkeitsge misch im Fatilraum aufrechterhalten werden konnte.

Fs traten keine Störungen während des kontinuierlichen Betriebes ein und das wirkungsvolle Arbeiten der Anlage wurde durch den Umstand bestätigt, daß bei einer Verweildauer der Flüssigkeit von 4 Stunden eine Verweildauer des Schlammaterials von 25 Tagen ei liniieii winui".

Somit wurde eine sehr uiri'.i liaftliche Art einer Reinigung von schlammfiihrendem Abwasser mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt, während Methan gewonnen wurde, das als Fnergiequclle verwendet werden kann.

Das gereinigte Wasser entsprach den behördlichen \ orschriften.

Hierzu 3 Blatt /.eichtuingen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur anaeroben Reinigung von Abwasser mit einem Faulraum und wenigstens einer in diesem angeordneten Nachklärkammer zum Trennen von Schlamm und Wasser, die an der Oberseite des Faulraums angeordnet und von diesem getrennt ist und zumindest eine obere Zuführung für das Gemisch aus Schlamm und Wasser von dem Faulraum sowie zumindest eine in diesen führende, bodenseitige Auslaßöffnung, durch die der durch Absetzen in der Nachklärkammer abgetrennte Schlamm in den Faulraum zurückgeführt wird, aufweist, und mit zumindest einem getrennten Gassammeiraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachklärkammer (2) sich nach oben erweitert, daß die öffnungen.) (15) für das aus dem Faulraum (1) austretende Schlsmm-Wasser-Ge«iisch bezüglich der bodenseitigen Schlammauslaßöffnung (14, 22) der Nachklärkammer (2) höher angeordnet ist bzw. sind und daß im Faulraum (1) vor sämtlichen in die Nachklärkammer

(2) führenden Öffnungen (14, 15, 22) Gasablenkvorrichtungen (5,6) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite der Gasablenkvorrichtung (5) vor der Öffnung (15) des Schlammaustritts aus dem Faulraum (1) eine vertikale rohrförmige Leitung (3) liegt, deren im wesentlichen vertikale Wand an ibrer Oberseite in einen Überlauf zur Nachklärkammer (2) mündet, wobei diese Wand zusammen mit der Wand de; Nachklärkammer (2) unterhalb des Überlaufs eine Gassammeikammer (9) bildet, die mit einem Gasauslaß\ "J verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachklärkammer (2) oben mittig eine Zone (4) /um Sammeln von Schaum aufweist, die nach unten zu geöffnet ist und welche durch eine Begrenzung gebildet wird, in die eine rohrförmige Leitung (3) oder mehrere Leitungen (3) münden, die sich von der Wand der Nachklärkammer (2) in nach oben geneigter Lage bis zur genannten Begrenzung erstrecken und in der Nachklärkammerwand Öffnungen (15) bilden, durch welche das Gemisch aus Schlamm und Wasser aus dem Faulraum (1) austritt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine verstellbare Leitung (16) zur Veränderung der Höhenlage (18) der Öffnung (15) für den Austritt des Gcmischs aus Schlamm und Wasser aus den Faulraum (1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Leitungen (16) teleskopartig verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopartig beweglichen rohrförmigen Leitungen (16) in den stationären Leitungen

(3) angeordnet sind, die sich von der Wand der Nachklärkammer (2) zu der ansteigenden Begrenzung der Zone (4) zum Sammeln des Schaumes erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung von einem Reaktionsbehälter mit einem rechteckförmigen horizontalen Querschnitt gebildet ist und daß (lic Nachklärkammer (2) nur eine einzige schräge Trennwand als Begrenzung aufweist, die sich vollständig zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden des Reaktionsbehälter* erstreckt, und die Einlaßöffnung in die Nachklärkammer (2) an einem Ende der Trennwand sowie die bodenseitige Schiammauslaßöffnung (14) aus der Nachklärkammer (2) am anderen Ende der Trennwand liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Nachklärkammern (2) vorgesehen sind.