DE2800035C2

DE2800035C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE2800035C2
Application number: DE2800035A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr.Rer.Nat. 6209 Aarbergen Muskat
Original assignee: Passavant Werke Ag & Co Kg 6209 Aarbergen; Passavant Werke AG and Co KG
Current assignee: Aqseptence Group GmbH
Priority date: 1978-01-02
Filing date: 1978-01-02
Publication date: 1985-06-13
Also published as: IT7809694A0; FR2422596A1; AT361865B; IT1109015B; DE2800035A1; ATA760378A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserreinigung, bei dem Abwasser eine mit einer Abdeckung versehene Begasungszone, in der sauerstoffreiches Gas über die Oberfläche des Abwassers aufgenommen wird, und im Anschluß daran eine offene Zone, in der die Oberfläche des Abwassers der freien Atmosphäre ausgesetzt ist, durchströmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Abwasserreinigungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Becken, das eine einen Teil der Wasseroberfläche im Becken gasdicht überdeckende Abdeckung aufweist, und mit einer Einrichtung zum Zuführen von reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft unter die Abdeckung.

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung ist bekannt aus der DE-OS 22 12 715. Das Reinigungsverfahren nach dieser Druckschrift ist ein Geradeausverfahren, bei dem das Abwasser die Behandlungsvorrichtung nur einmal durchläuft und bei welchem anschließend der Reinigungsprczeß abgeschlossen sein muß. Um den Verbrauch ai. reinem O2 bzw. sauerstoffreichem Gas zu senken ohne auf die dadurch bewirkte Reinigungsintensität verzichten zu müssen, wird bei dem bekannten Verfahren die Zufuhr von sauerstoffreichem Gas auf die erste Phase des Reinigungsprozesses beschränkt. In der zweiten Phase, wenn die Reinigung bereits relativ weit fortgeschritten ist, wird die restliche Reinigung mit normaler Belüftung durchgeführt. Die Zufuhr von sauerstoffreichem Gas muß also zu Beginn der Behandlung unbedingt solange aufrechterhalten werden, bis ein überwiegender Teil des gesamten Sauerstoffbedarfs des Abwassers gedeckt ist, der Reinigungsprozeß also zu einem erheblichen Teil schon abgelaufen ist und daß erst dann für den offenbar weniger wichtigen Restteil des Reinigungsprozesses auf die normale Belüftung übergegangen werden darf.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art /u schaffen, welches bei besonders sparsamer A-asnutzung des Sauerstoffes bzw. des sauerstoffreichen Gases eine optimale Reinigungswirkung ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abwasser im horizontalen Kreislauf umgewälzt wird, wobei mindestens ein Teilstrom des insgesamt umgewälzten Abwasservolumens die mit der Abdeckung versehene Begasungszone und die offene Zone mehrfach durchströmt

Der Vorteil, bei noch geringerem Verbrauch an reinem O2 eine bessere Reinigung in kürzerer Zeit zu erzielen wird bei der Erfindung dadurch erzielt, daß der wiederholte rasche Wechsel zwischen intensiver OrBegasung and Verweilen unter normaler Luft die Ansammlung größerer Mengen von im Wasser gelösten CO₂ verhindert die den pH-Wert des Abwassers in den saueren Bereich verschieben und die Aktivität der die Schmutzstoffe abbauenden Bakterien beeinträchtigen würde. Jeder Phase mit Zufuhr von sauerstoffreichem Gas, in der sich CO₂ als Stoffwechselprodukt der Mikroorganismen in erhöhtem Maße bildet, folgt sofort im raschen Wechsel eine Phase mit normaler Belüftung, in der das CO2 wieder ausgetrieben wird.

Dadurch wird der bei dem bekannten Verfahren auftretende Nachteil vermieden, nämlich daß während der relativ lang dauernden Anfangsphase mit Zufuhr von sauerstoffreichem Gas zwangsläufig eine sehr große Menge von CO₂ im Abwasser in Lösung geht, welche durch die pH-Wert-Verschiebung die Aktivität der Mikroorganismen beeinträchtigt und dadurch den Ntzen der Zufuhr von sauerstoffreichem Gas in dieser langen Anfangsphase entscheidend reduziert.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann sich ein Reaktionsgleichgewicht mit optimalen Reinigungsbedingungen bei Aufrechterhaltung einer relativ niedrigen Sauerstoffkonzentration im Abwasser (worunter in der Regel stets ein Abwasserbelebtschlammgemisch zu verstehen ist) einstellen. Ein weiterer besonderer Vorteil des Verfahrens ist seine große Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an wechselnde Zulaufmengen und Verschmutzungsgrade des /u behandelnden Abwassers.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2—9. Sie betreffen insbesondere eine möglichst blasenfreie und damit energiesparende Umwälzung des Abwassers, und andererseits eine Verfahrensführung, bei der in Abhängigkeit von der Menge und Beschaffenheit des zu behandelnden Abwassers umgeschaltet werden kann zwischen einer Sauerstoffbegasung bei Atmosphärendruck und einer Sauerstoffbegasung bei Überdruck und/oder einer konventionellen Oberflächenbelüftung ohne Sauerstoffbegasung. Innerhalb jeder dieser Betriebsarten kann eine Regelung der Sauerstoffzufuhr bzw. Belüftungsleistung derart erfolgen, daß die Sauerstoffkonzentration im Abwasser innerhalb eines ökonomisch optimalen Bereichs gehalten wird, und sowohl die Umschaltung als auch die Regelung können in Abhängigkeit von Grenzwerten der Sauerstoffkonzentration im Abwasser und/oder des Sauerstoffanteils im Gasraum unter der Abdeckung erfolgen.

Die Erfindung betrifft, wie bereits erwähnt, auch eine Abwasserreinigungsvorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einem Becken, das eine einem Teil der Wasseroberfläche im Becken gas-

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dicht überdeckende Abdeckung aufweist, und mit einer Einrichtung zum Zuführen von reinem Sauerstoff c<der mit Sauerstoff angereicherter Luft unter die Abdekkung.

Bei einer derartigen aus der DE-OS 22 12 715 bekannten Reinigungsvorrichtung wird der oben beschriebene Vorteil, daß ohne Einbuße an Reinigungswirkung eine erhebliche Einsparung von reinem Sauerstoff möglich ist, dadurch erreicht, daß das die Abdeckung (15,16) aufweisende Becken als ein Ringbecken mit Umwälzeinrichtungen zur Erzeugung eines horizontalen Kreislaufes des Abwassers ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 11 bis 26.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach Fig. 1 im Schnitt gemäß der Linie H-II mit einem zusätzlichen Schema der Regel- und Steuereinrichtung.

F i g. 3 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Begasungsbecken mit einer blasenfreien Vortriebseinrichtung.

Fig.4 und 5 zeigen in Draufsicht Ringbecken mit anderen Ausführungsformen für blasenfreie Vortriebseinrichtungen.

F i g. 6 zeigt schematisch in Draufsicht das Fließschema einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 7 zeigt im Längsschnitt ein Begasungsbecken mit einer Abdeckung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 8 zeigt in ähnlicher Darstellung wie F i g. 3 eine weitere Ausführungsform.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Ringbecken 1 mit Mittelwand 3 nach Art der üblichen Belebungs- oder Cxydationsgräben. In dem Becken sind zwei horizontalachsige Oberflächenbehälter 5, 7 angeordnet die in dem Becken eine horizontale Zirkulation entsprechend den Pfeilen 9 erzeugen. Der Zulauf des zu behandelnden Abwassers ist nicht dargestellt, der Ablauf befindet sich bei 11 und ist mit einem höhenverstellbaren Wehr 13 ausgerüstet, so daß die Höhe des Wasserspiegels im Becken 1 und damit die Eintauchtiefe der Oberflächenbehälter 5,7 geregelt werden kann.

Auf einem Teil der Strecke, die das Abv/asser bei seiner Zirkulation durch das Becken 1 zurücklegt, ist die Wasseroberfläche gasdicht durch eine Abdeckung 15 abgedeckt, die mit ihren Längsrändern auf der Beckenwand bzw. der mittleren Trennwand 3 aufsitzt und an ihren Querrändern bewegliche Klappen 17 aufweist, die in das Abwasser eintauchen. Diese Klappen 17 können an ihren Enden Dichtungslippen od. dgl. für eine gasdichte Anlage an den Beckenwänden aufweisen. Die Klappen 17 können entweder von Hand oder durch einen (nicht dargestellten) Antrieb in eine Stellung gebracht werden, in der sie nicht in das Wasser eintauchen und somit den Luftzutritt unter die Abdeckung 15 freigeben. In diesem Fall wird der unter der Abdeckung 15 befindliche Oberflächenbelüfter 5 eine Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft durchführen, ebenso wie der außerhalb der Abdeckung befindliche Oberflächenbelüfter 7. Die Klappen können auch als starre Querwände ausgebildet sein, in denen durch Türen oder Luken verschließbare Zutrittsöffnungen für Umgebungsluft vorgesehen sind. Auch eine Unterteilung der Querwände in starre Teile und klappbare Abschnitte ist möglich.

Von einem Behälter 19 für reinen Sauerstoff führt eine Leitung 20 mit Durchflußmengenmesser 22 und Ventilen 24, 26, 28 in den Raum unter der Abdeckung 15, um diesem reinen Sauerstoff zuzuführen, der durch den Oberflächenbelüfter 5 in das Wasser eingetragen werden kann. Dieser in Form von Gasblasen eingetragene Sauerstoff wird sich zum Teil auflösen, zum Teil werden die Gasblasen nach einer gewissen Verweilstrecke wieder an die Oberfläche gelangen. Die Abdekkung 15 erstreckt sich vom Oberflächenbelüfter 5 aus in Richtung der von diesem erzeugten Strömung (Pfeil 30), vorzugsweise mindestens so weit, als die Verweilst recke der Gasblasen im Wasser beträgt. Eine Ab/ugsleiiung 32 mit Absperrventil 34 geht von der Abdeckung 15 aus. um überschüssiges Gas in die Atmosphäre entweichen zu lassen.

Eine im Wasser angeordnete Meßsonde für den Sauerstoffgehalt ist über einen Meßsignalverstärker 38 mit einer nach Art eines Zweipunktreglers arbeitenden Schwellenwertstufe 40 verbunden, die den von der Meßsonde gelieferten Meßwert mit einstellbaren oberen und unteren Grenzwerten vergleicht und an eine zentrale Regel- und Umschalteinrichtung 42 unterschiedliche Signale abgibt, je nachdem der Sauerstoffgehalt im Wasser den oberen Grenzwert über- oder den unteren Grenzwert unterschreitet. Ebenso ist ein im Gasraum unter der Abdeckung 15 angeordneter Meßfühler 44 für den Sauerstoffanteil oder -partialdruck über einen Meßsignalverstärker 46 an eine nach Art eines Zweipunktreglers arbeitende Schwellenwertstufe 48 angeschlossen, die der zentralen Steuer- und Regeleinheit unterschiedliche Signale zuführt, je nachdem der Sauerstoffanteil im Gasraum unter der Abdeckung 15 einen unteren Grenzwert unter- oder einen oberen Grenzwert überschreitet. Im Gasraum unter der Abdekkung 15 ist ferner eine Druckmeßsonde 45 angeordnet, die das Ventil 26 derart steuert, daß der Sauerstoff über die Leitung 20 bei geöffneten Ventilen 24, 28 mit konstantem Druck zugeführt wird.

Von der zentralen Regel- und Umschalteinricihtung 42 gehen Steuerleitungen zu den Ventilen 24, 28,34, zu einer Anzeigeeinheit 50, die die Stellung der beweglichen Klappen 17 vorschreibt, sowie zu einem Verstellmotor 52 für das Wehr 13.

Die Betriebsweise dieser Einrichtung wird anhand des folgenden Verfahrensbeispiels beschrieben.

Beispiel
1. Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft

Es sei zunächst angenommen, daß das zu behandelnde Abwasser relativ wenig verschmutzt ist, d. h. einen niedrigen chemischen und/oder biologischen Sauerstoffbedarf (CSB₅ bzw. BSB₅) aufweist In diesem Fall sind die Klappen 17 der Abdeckung 15 geöffnet (was z. B. durch Aufleuchten einer grünen Lampe an der Anzeigeeinheit 50 der Bedienungsperson angezeigt werden kann), und das Ventil 24 in der Sauerstoffleitung ist geschlossen. Die Abwasserreinigung erfolgt durch Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft wobei der Meßfühler 36 über die Schwellenwertstufe 40, die Regel- und Umschalteinrichtung 42 und den Motor 52 die

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Stellung des Wehrs 13 und damit die Eintauchtiefe der Oberflächenbelüfter 5, 7 derart steuert, daß durch die Belüftung ein Sauerstoffgehalt im Abwasser z. B. zwischen 1,8 mg/1 und 2,2 mg/1 eingehalten wird.

2. Sauerstoffbegasung ohne Überdruck

Wenn bei der Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft auch bei größter Eintauchtiefe der Belüftungsrotoren der O2-Gehalt im Abwasser z. B. 15 Minuten lang kleiner als z. B. 1,8 mg/1 bleibt, wird über den Meßfühler 36, die Schwellenwertstufe 40 und die Regel- und Umschalteinrichtung 42 die Anzeigeeinheit 50 so gesteuert, daß eine zweite, z. B. rote Lampe aufleuchtet, die dem Klärwärter anzeigt, daß die Klappen 17 geschlossen werden sollen. Selbstverständlich kann stattdessen durch die Regel- und Umschlageinrichtung 42 auch ein automatisches Schließen der Klappen 17 bewirkt werden. Außerdem werden durch die Regel- und Umschalteinrichtung 42 in diesem Fall die folgenden Vorgänge eingeleitet:

OrGehalt im Abwasser z. B. unter 1,8 mg/1 sinkt, und geschlossen wird, wenn er z. B. über 2,2 mg/1 ansteigt.

4. Rückkehr L_r Sauerstoffbegasung ohne Überdruck 5

Nimmt der Verschmutzungsgrad des Abwassers wieder derart ab, daß bei der Sauerstoffbegasung mit Überdruck die Sauerstoffkonzentration im Wasser länger als z. B. 15 Minuten lang z. B. über 2,2 mg/1 liegt, so bewirkt die Regel- und Umschalteinrichtung 42 eine Rückkehr zur Sauerstoffbegasung ohne Überdruck, indem das Abgasventil 34 nun ständig geöffnet und das Sauerstoff zufuhrventil 28 im Sinne einer Zweipunktregelung geöffnet oder geschlossen wird, um den Sauerstoffgehalt !5 im .Abwasser wieder zwischen den beiden Grenzwerten (z. B. 1,8 und 2,2 mg/1) zu halten.

5. Rückkehr zur Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft

a) Einstellen des Wehrs 13 mittels des Antriebes 52 auf eine für Sauerstoffbegasung optimale Höhe;

b) öffnen des Sauerstoffabsperrventils 24;

c) öffnen des Abgasventils 34;

d) Regeln, d. h. öffnen und Schließen des Sauerstoffventils 28 in Abhängigkeit von dem von dem Meßfühler 36 gemessenen Sauerstoffgehalt im Abwasser derart, daß dieser Sauerstoffgehalt z. B. zwischen 1,8 und 2,2 mg/1 gehalten wird.

Um diese Sauerstoffkonzentrationen im Abwasser einzuhalten, sind je nach dem Verschmutzungsgrad des Abwassers größere oder kleinere Werte der Sauerstoffkonzentration im Gasraum unter der Abdeckung 15 erforderlich. Zeigt der Meßfühler 44 an, daß der notwendige Sauerstoffeintrag bereits bei einem Sauerstoffanteil von 21 % oder weniger erfolgt, dann kann unter Absperren der Sauerstoffzufuhr und öffnen der Klappen 17 auf Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft zurückgeschaltet werden.

3. Sauerstoffbegasung mit Überdruck

Zeigt dagegen der Meßfühler 44 an, daß zum Aufrechterhalten der gewünschten Sauerstoffkonzentration im Wasser ein Sauerstoffanteil oder -partialdruck im Gasraum unter der Abdeckhaube 15 notwendig ist, der höher ist als z. B. 35%, dann würde durch die Abgasleitung 32 so viel Sauerstoff entweichen, daß dies unwirtschaftlich wäre. Deshalb wird, wenn der Sauerstoffanteil im Gasraum unter der Abdeckung 15 länger als z. B. 15 Minuten z. B. über 35% liegt, über den Meßfühler 44 und die Schwellenwertstufe 48 ein derartiges Signal an die Regel- und Umschalteinrichtung 42 gegeben, daß diese das Abgasventil 34 schließt und das Sauerstoffventil 28 dauernd öffnet (das Ventil 24 ist ebenfalls geöffnet). Nun strömt Sauerstoff so lange unter die Abdeckung 15, bis der am Druckregelventil 26 eingestellte, von der Druckmeßsonde 45 gemessene Druck erreicht ist und der Sauerstoffnachschub dann aufhört Der gesamte zugeführte Sauerstoff wird dann vom Abwasser aufgenommen. Auch bei dieser Betriebsart erfolgt aber eine Regelung des Sauerstoffgehaltes im Abwasser über den Meßfühler 36 derart, daß die Schwellenwertstufe 40 über die Regel- und Umschalteinrichtung 42 das Abgasventil 34 derart steuert daß es geöffnet wird, wenn der Bei noch weiter abnehmender Verschmutzung des Abwassers kann, wie bereits oben erwähnt, durch Abstellen der Sauerstoffzufuhr und Öffnen der Klappen 17 wieder auf Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft umgeschaltet werden, die dann durch Heben und Senken des Wehrs 13 geregelt wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Einzelheiten des Ausführungsbeispiels beschränkt. Insbesondere können die für die Regelung und Umschaltung maßgeblichen Grenzwerte im Abwasser bzw. im Gasraum je nach den Verhältnissen auch geändert werden, und/oder es können auch andere Kriterien, wie z. B. die Zuflußmenge des Abwassers, das Rücklaufschlammverhältnis, oder z. B. auch Außenbedingungen, wie jahres- und Tageszeit, Temperatur usw., in die Umschaltung und Regelung einbezogen werden.

In F i g. 3 bezeichnet 60 den Boden eines Ringbekkens, das teilweise durch eine Abdeckung 15 mit Sauerstoffzufuhrleitung 20 und Gasabzugsleitung 32 versehen ist. Unter der Abdeckung 15 befindet sich kein Oberflächenbelüfter oder anderes Gaseintragsorgan, sondern die Aufnahme des Sauerstoffes an der Wasseroberfläche 61 soll ausschließlich durch eine ausreichend schnelle und turbulente Bewegung dieser Oberfläche erreicht werden. Hierzu muß das Wasser in dem Ringbecken mit einer Geschwindigkeit umgewälzt werden, die wesentlich höher ist als die bisher üblichen, nur zur Verhinderung der Schlammsedimentation erforderlichen Geschwindigkeiten. Die Strömungsgeschwindigkeit ist insbesondere größer als 1 m/sec und beträgt vorzugsweise es. 2 m/ssc

Zur Erzeugung der Strömung und Umwälzung des Abwassers ist es vorteilhaft, wenn der Vortrieb durch eine Vorrichtung erfolgt die in einem möglichst gasblasenfreien Medium arbeitet da ein gasblasenfreies Medium mit weniger Energieeinsatz umgewälzt werden kann als ein blasenhaltiges. Hierzu ist in Fig.3 eine ganz unter Wasser arbeitende Vortriebseinrichtung dargestellt, die aus einer Anzahl von Paddelflächen 63 besteht die sich im wesentlichen über die ganze Breite des Bekkens erstrecken und an ihrem einen Ende schwenkbar an einer Halterung 65 angelenkt sind, die mittels eines nicht dargestellten Antriebes entsprechend dem Doppelpfeil 67 ständig auf- und abbewegt wird. An der HaI-terung 65 vorgesehene Anschläge 69 sorgen dafür, daß sich die Paddelflächen 63 bei der Abwärtsbewegung der Halterung 65 in die ausgezogen gezeichnete, nach oben gerichtete Stellung 63 einstellen, während sie bei der

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ίο

Aufwärtsbewegung der Halterung 65 die gestrichelt gezeichnete, nach unten gerichtete Stellung 63' einnehmen. Hierdurch bewirken die Paddelflächen bei jeder Auf- und Abbewegung nach Art von Fischflossen einen völlig blasenfreien Vortrieb entsprechend den Pfeilen 71, so daß das Abwasser mit ausreichender Geschwindigkeit unter der Abdeckung 15 vorbeigeführt wird.

Zur Erhöhung der Geschwindigkeit im Bereich unter der Abdeckung können in diesem Arm des Ringgrabens querschnittsverengende Einbauten vorgesehen sein, die z. B. als (strichpunktiert gezeichnete) Erhöhung 60' des Bodens 60 und/oder als von den Seitenwänden ausgehende Vorsprünge ausgebildet sind. Statt dessen oder zusätzlich können im Bereich der Oberfläche Störkörper zur Erzeugung von Turbulenzen angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Unterkante 62 der vorderen Querwand der Abdeckung 15 als Kamm od. dgl. ausgebildet sein, oder derartige Kämme oder sonstige Störkörper können an anderer Stelle unter der Abdeckung vorgesehen sein.

Andere Möglichkeiten, das Wasser mit völlig unter Wasser arbeitenden Vortriebseinrichrungen im wesentlichen blasenfrei umzuwälzen, zeigen F i g 4 und 5. Nach Fi g. 4 ist ein Ringbecken 70 durch eine Trennwand 72 in zwei geradlinige Abschnitte unterteilt, und an der Kehre des Beckens ist eine als Rotor ausgebildete Umwälzeinrichtung 73 angeordnet, der im wesentlichen aus einer einzigen lotrechten Paddelfläche besteht, die den Querschnitt des Beckens im wesentlichen vollständig ausfüllt und um die lotrechte Achse 75 drehbar ist. Die Trennwand 72 erstreckt sich bis an den Umfang des von der Außenkante der Paddelfläche der Umwälzeinrichtung 73 beschriebenen Kreises 77. Hierdurch wird die von der Paddalfläche erzeugte Zirkulationsbewegung (Pfeil 79) in eine geradlinige Bewegung (Pfeile 31) längs des Ringbeckens umgewandelt. Selbstverständlich kann der Rotor auch mehrere Paddelflächen aufweisen. Diese Paddelflächen können auch als vertikal erstreckte schmale Leisten ausgebildet sein, die in gleichmäßigen Abständen auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Um ihre Effektivität zu verbessern, können die Paddelflächen um eine vertikale Längsachse verdrehbar an einem Tragkäfig befestigt und über Lenkhebel und Steuerkurven derart bewegbar sein, daß sie während jedes Umlaufs in dem 180° messenden Kreisbogenschnitt des Grabens radial und in den beiden übrigen Quadranten quer zur Längsströmung ausgerichtet sind. Dadurch sind sie immer mit ihrer vollen, und nicht nur mit ihrer projizierten Fläche wirksam. Wesentlich ist, daß der Rotor unter Wasser angeordnet ist und deshalb nur als Vortriebsorgan und nicht als Oberflächenbelüfter arbeitet.

Den gleichen Effekt erreiehi man gemäß F i g. 5 rnii einer als Rotor ausgebildeten Umwälzeinrichtung 83, der aus einer in der Mitte um die Achse 85 drehbar gelagerten und angetriebenen Paddelflächc besteht, die in einer Lücke der Trennwand 72 des Ringbeckens 70 angeordnet ist, in Richtung des Pfeiles 87 umläuft und dabei ebenfalls eine Zirkulationsströmung erzeugt Eine weitere Möglichkeit zur Intensivierung und Vergleichmäßigung der Zirkulationsströmung besteht darin, den nahe dem Rotor liegenden Endabschnitt der Trennwand 72 so abzubiegen oder abzuknicken, daß die Trennwand annähernd tangential am Umfang des Rotors endet, und zwar vorzugsweise entgegengerichtet zur Drehrichtung des Rotors, d. h. auf dessen Abströmseite.

Bei der in F i g. 6 schematisch dargestellten Einrichtung wird in einem Ringbecken 70 mit Trennwand 72 das Abwasser-Belebtschlammgemisch im horizontalen Kreislauf geführt, wobei die hierfür erforderlichen Vortriebseinrichtungen nicht dargestellt sind, z. B. von der in Fig.3 bis 5 gezeigten Konstruktion sein können.

Selbstverständlich kommen auch andere Vortriebsorgane, wie z. B. Oberflächenbelüfter, Propeller od. dgl., in Frage. Von dem Ringbecken 70 wird mittels einer Leitung 89 mit Pumpe 91 ein Teilstrom des Abwassers abgezweigt und einem Begasungsbecken 93 zugeführt,

ίο in dem durch eine Leitung 95 reiner Sauerstoff zugeführt wird, der z. B. mittels eines Rührwerkes 97 in das Abwasser eingetragen wird. Falls im Gasraum des Bekkens ein ausreichend hoher Partialdruck des Sauerstoffes aufrechterhalten wird, lassen sich im Abwasser Sauerstoffkonzentrationen von etwa 50 mg/1 erreichen. Dieses mit Sauerstoff hoch gesättigte Abwasser wird durch die Leitung 99 dem Ringbecken 70 wieder zugeführt und mit dem dort im Kreislauf geführten Abwasser vermischt. Das Verhältnis des abgezweigten Teil-Stroms zur gesamten umgewälzten Abwassermenge wird so gewählt, daß sich im Ringbecken 70 die für eine ökonomische Reinigung optimale Sauerstoffkonzentration, die bei ca. 2 mg/1 liegt, einstellt. Diese Ausführungsform des Verfahrens hat den Vorteil, daß im Ringbecken 70 völlig blasenfreies Abwasser umgewälzt wird, wodurch Energie gespart wird, und dab die Einhaltung der gewünschten Sauerstoffkonzentration im Ringbci ia*: sehr einfach durch Regelung der über die Leitung 89 abgezweigten Abwassermenge, insbesondere durch Regelung der Fördermenge der Pumpe 91, erfolgen kann.

F i g. 7 zeigt, wie mit besonders einfachen und billigen Mitteln eine gasdichte Abdeckung der Wasseroberfläche realisiert werden kann, die sich von einem Oberflächenbelüfter aus über eine ausreichend lange Strecke erstreckt. Bei dieser Anordnung, die im übrigen weitgehend derjenigen gemäß F i g. 2 entspricht, erstreckt sich die starre Abdeckung 15 nur über eine relativ kurze Strecke oberhalb des Oberflächenbelüfters 5, der den durch die Leitung 20 zugeführten Sauerstoff in das Abwasser einträgt. Das Abwasser wird in Richtung der Pfeile 18 umgewälzt. Am vorderen Ende hat die Abdekkung 15 eine in das Wasser tauchende Klappe 17, während an das stromab gelegene Ende der Abdeckung 15 eine flexible Folie 100, z. B. eine Gummimatte, angeschlossen ist, die sich unmittelbar auf die Wasseroberfläche auflegt und die Wasseroberfläche über eine Strecke abdeckt, die der vom Oberflächenbelüfter 5 aus gerechneten Verweilstrecke der Gasblasen im Abwasser entspricht. Die seitlichen Ränder der Folie oder Gummimatte 100 können mittels geeigneter Vorrichtungen, Klappen, Leisten od. dgl. in das Abwasser eintauchen. Die Gummimatte 100 kann durch Schwimmer 102 oder

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auin tcuigiicii uuiuu uns umciuüiu uci ruuc aus uciu Wasser entweichend und sich ansammelnde Gas schwimmend gehalten werden. Eine Aufhängung der Gummimatte 100 bei 104 verhindert, daß die Matte bei einem Stillstand der Vorrichtung untersinkt Am Ende der Folie oder Gummimatte 100 ist eine Auffangtasche 106 zum Sammeln des aus dem Abwasser entweichenden, nicht in Lösung gegangenen Sauerstoffs vorgesehen, die durch eine Rückführleitung 108 mit dem Gasraum unter der Abdeckung 15 verbunden ist.

!n F i g. 8 ist ähnlich wie in F i g. 3 die Sohle 60 eines Ringbeckens dargestellt in welchem das Abwasser durch (nicht dargestellte) Vortriebsmittel entsprechend den Pfeilen 71 umgewälzt wird. Die Abdeckung 16 mit Zuführleitung 20 und Abzugsleitung 32 ist hier als Tauchglocke unter der Wasseroberfläche 61 angeord-

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net, und durch den Überdruck des zugeführten Gases
wird unter ihr eine freie Oberfläche 61' aufrechterhalten. Wegen des höheren Drucks erfolgt hier die Aufnahme des Sauerstoffs intensiver bzw. bereits bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit und Trubulenz als an der
Oberflache 61.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

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Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abwasserreinigung, bei dem Abwasser eine mit einer Abdeckung versehene Begasungszone, in der sauerstoffreiches Gas über die Oberfläche des Abwassers aufgenommen wird, und im Anschluß daran eine offene Zone, in der die Oberfläche des Abwassers der freien Atmosphäre ausgesetzt ist, durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser im horizontalen Kreislauf umgewälzt wird, wobei mindestens ein Teilstrom des insgesamt umgewälzten Abwasservolumens die mit der Abdeckung versehene ßegasungszone und die offene Zone mehrfach durchströmt.

2. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser durch ausschließlich unter Wasser arbeitende Vortriebsmittel im wesentlichen ohne Eintrag von Gasblasen umgewälzt wird.

3. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffaufnahme über die Wasseroberfläche durch einen unter der Abdeckung angeordneten Oberflächenbelüfter erfolgt.

4. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der offenen Zone ein Abwasserteilstrom abgezweigt und nur dieser Teilstrom der Sauerstoffbegasung ausgesetzt und dann dem in der offenen Zone verlaufenden Hauptkreislauf wieder zugemischt wird.

5. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zufuhr des Gases unter Druck zu einer als Tauchglocke unter der Wasseroberfläche angeordneten Abdeckung unter dieser eine freie Oberfläche des Abwassers für die Aufnahme des Sauerstoffs erzeugt.

6. Verfahren zur Abwaserreinigung nach An-Spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die ein Mehrfaches der zum Verhindern einer Schlammabsetzung erforderlichen Geschwindigkeit ist, unter der Abdeckung hindurchströmen läßt, so daß nur durch diese Strömungsbewegung die Sauerstoffaufnahme bewirkt wird.

7. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit mehr als 1 m/sec und vorzugsweise ca. 2 m/sec beträgt.

8. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sauerstoffbegasung unter der Abdeckung entweder bei Atmosphärendruck oder mit Überdruck durchführt und zwischen diesen beiden Betriebsarten in Abhängigkeit von der Menge und/oder Beschaffenheit des Abwassers umschaltet.

9. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zeitweise die Sauerstoffbegasung beendet und stattdessen eine Oberflächenbelüftung mit Umgebungsluft durchführt, wobei man zwischen der Oberflächenbelüftung und der Sauerstoffbegasung in Abhängigkeit von der Menge und/oder Beschaffenheit des Abwassers umschaltet.

10. Abwasserreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Becken, das eine einen Teil der Wasseroberfläche im Becken gasdicht überdeckende Abdeckung aufweist, und mit einer Einrichtung zum Zuführen von reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft unter die Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abdeckung (15, i6) aufweisende Becken als ein Ringbecken (1,70) mit Umwälzeinrichtungen (5, 63, 73, 83) zur Erzeugung eines horizontalen Kreislaufs des Abwassers ausgebildet ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Umwälzeinrichtungen ein oder mehrere vollständig unter Wasser im wesentlichen blasenfrei arbeitende Förderorgane (63,73,83) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgan ein lotrechtachsiger Rotor mit einer oder mehreren vollständig unter Wasser angeordneten Paddelflächen (73, 83) vorgesehen ist, wobei sich eine Trennwand (72) des Ringbeckens (70) bis nahe an den Umfang des Rotors erstreckt

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß als Förderorgan eine Anzahl von Paddelflächen (63) vorgesehen sind, die im Abwasser lotrecht oder waagrecht hin- und herbewegbar und für die Hin- bzw. Herbewegung mit entgegengesetzter Neigung zur Strömungsrichtung einstellbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abdeckung (15) querschnittsverengende und/oder Turbulenz erzeugende Einbauten (60') oder Störkörper vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) als Tauchglocke ausgebildet ist und eine unter der Wasseroberfläche liegende, durch den Druck des zugeführten Gases aufrecht erhaltene freie Oberfläche (61') des Abwassers überdeckt

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Abdeckung (15) mindestens ein Oberflächenbelüfter (5) zum Eintragen des Sauerstoffes in das Wasser angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß sich die Abdeckung (15) bis in eine solche Entfernung vom Oberflächenbelüfter (5) erstreckt als es der Verweilstrecke der vom Oberflächenbelüfter in das Wasser eingetragenen Gasblasen entspricht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) bewegliche Teile (17) zur Freigabe des Luftzutritts unter die Abdeckung aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) oder Teile (100) davon schwimmend auf der Wasseroberfläche abgestützt sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) aus einem starren Teil und einem daran anschließenden, von einer flexiblen Folie gebildeten Teil (100) besteht, der auf der Wasseroberfläche schwimmend aufliegt und/oder von Schwimmern (102) getragen wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) mit dem Teil (100) in einem der Verweilstrecke der Gasblasen entsprechenden Abstand vom Oberflächenbelüfter (5) eine Auffangtasche (106) für aus dem

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Abwasser entweichende Gasblasen aufweist

2Z Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Rückführleitung (108) von der Auffangtasche (106) in den Raum unter der Abdeckung ('S).

23. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelüfter (5) gleichzeitig Förderorgan für das Umwälzen des Abwassers im Kreislauf ist

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16,17, 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelüfter (5) ein horizontalachsiger Belüftungsrotor ist

25. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Abdeckung (15) mindestens ein Oberflächenbelüfter (7) angeordnet ist

26. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Meßfühler (36, 44) für den Sauerstoffgehalt im Abwasser und für den Sauerstoffanteil im Gasraum unter der Abdeckung (15), und durch von den Signalen der Meßfühler gesteuerte Regel- und/ oder Umschalteinrichtungen (42) für die Sauerstoffzufuhr zur Abdeckung (15), für den Gasabzug von der Abdeckung, für den Oberflächenbelüfter (5) und/oder für die beweglichen Teile (17) der Abdeckung.