DE2910015C2

DE2910015C2 - Verfahren zur Sauerstoffbegasung eines Abwasser-Belebtschlammgemisches und zur Denitrifikation des Abwassers

Info

Publication number: DE2910015C2
Application number: DE2910015A
Authority: DE
Inventors: August Dr.-Ing. 3000 Hannover Schreiber; Gerrit Johannes Martinus Dipl.-Ing. Dinxperlo Stoltenborg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE2910015A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sauerstoffbegasung eines Abwasser-Belebtschlammgernisches und zur Denitrifikation des Abwassers in einem kreis- oder kreisringförmigen Belüftungsbecken einer Langzeit-Abwasserreinigungsanlage, in dem ein Belüftungsbereich in radialer Richtung von der Innenwand bis zur Außenwand reicht, wobei das gereinigte Abwasser anschließend über ein Nachklärbecken einem Vorfluter zugeleitet wird.

Durch die DE-OS 23 10 978 ist bereits im Verfahren zur Sauerstoffbegasung eines Abwasser-Belebtschlammgemisches in einer Langzeit-Abwasserreinigungsanlage bekanntgeworden. Dort wird zur Erzielung eines wirtschaftlichen Sauerstoffeintrags in das Abwasser-Belebtschlammgemisch bei einer mechanischen Umwälzung dieses Gemisches mit dem geringstmöglichen Energieaufwand das im kreisförmigen Belüftungsbecken befindliche Abwasser-Belebtschlammgemisch einer dreidimensionalen Strömung unterworfen, d. h. durch die um die senkrechte Achse des Behälters bewirkte Kreisströmung entsteht eine Querströmung, die entlang des horizontalen Beckenbodens verläuft und in der Nähe der Beckenmitte durch Leitflächen zu einer aufsteigenden Strömung umgelenkt wird. Dabei soll der Sauerstoffeintrag in das Abwasser-Belebtschlammgemisch durch Meß- und Regeleinrichtungen an der unteren Grenze gehalten werden, wobei der Sauerstoffeintrag stets dem Bedarf optimal angepaßt werden soll.

Durch welche Maßnahmen nun dieses Messen und Regeln des Sauerstoffeintrags bewerkstelligt wird, darüber gibt die DE-OS 23 10 978 keine Auskunft.

Außerdem kann vorkommen, daß die zugeführte •Sauerstoffmenge leicht in unwirtschaftlicher Weise über das notwendige Maß hinausgeht, so daß keine gute Denitrifikation des Abwassers erfolgen kann; demzufolge können noch erhebliche Nitratmengen in den Vorfluter gelangen und dort Verschlammungen verursachen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art den Sauerstoffeintrag in das Abwasser-Belebtschlammgemisch so zu steuern, daß dieser Sauerstoffeintrag auch bei wechselndem Abwasserzufluß gerade ausreicht, um das Abwasser zu nitrifizieren und anschließend zu denitrifizieren.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sauerstoffgehalt des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Bereich des stromabwärtigen Endes der Belüftungszone durch eine erste Sonde gemessen wird und mittels Steuerung der die Belüftung bewirkenden Luftzufuhr in Abhängigkeit vom Meßergebnis möglichst niedrig gehalten wird, daß in der an die Belüftungszone anschließenden sauerstoffarmen Zone des Belüftungsbeckens die Messung des Sauerstoffgehalts durch eine die Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlammgemisches und/oder die Förderleistung der Belüftungseinrichtung steuernde zweite Sonde erfolgt, und daß die von der eisten Sonde ausgehenden Steuerimpulse von denen der zweiten Sonde überlagert werden.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß nur soviel Sauerstoff eingetragen wird, um die Stickstoffverbindungen des zu reinigenden Abwassers nitrifizieren zu können und unter Ausnutzung des Sauerstoffs aus den Nitraten einen weiteren Abbau und eine Ausscheidung des Stickstoffs aus dem Abwasser zu erreichen. Dadurch wird eine weitgehende, gute Reinigung des Abwassers in wirtschaftlichster Weise erreicht.

Der Zyklus Nitrifizierung in der belüfteten Zone und Denitrifizierung in einer sauerstoffarmen nachfolgenden Zone wiederholt sich bei jedem Umlauf des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches. Dabei wird ein Ansammeln des Nitratgehalts vermieden und in vielen, sich hintereinander wiederholenden Reinigungsstufen erreicht, daß das abfließende gereinigte Abwasser noch einen gewissen Sauerstoffgehalt, jedoch nur Spuren von Ammonium und Nitrat aufweist.

Eine zweckmäßige Ausführungsform für das Verfahren gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein kreisringförmiges Belüftungsbecken in der Draufsicht und

F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 abgeänderte Ausführungsform.

Das in dem kreisringförmigen Belüftungsbecken 1, dessen Zulauf mit Zund dessen Ablauf mit A bezeichnet ist, befindliche Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wird durch eine von einem oder mehreren nicht dargestellten Luftförderern gespeiste Belüftungseinrichtung B belüftet.

Das im Becken 1 enthaltene Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wird des weiteren durch eine Fördereinrichtung P in eine durch zwei Pfeile veranschaulichte umlaufende Bewegung versetzt. Sowohl die Fördereinrichtung P als auch die Luftförderer sind stufenlos regelbar, wobei zwei vorzugsweise als

Elektrosonden ausgebildete Sauerstoffmeßsonden 51 und 51! zur Steuerung der Antriebsmotoren sowie der Leistung der Fördereinrichtung Pund der Luftförderer, d. h. zur Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches und der in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingetragenen Luftmenge pro Zeiteinheit, vorgesehen sind

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 besteht die Belüftungseinrichtung B aus auf der Sohle des Beckens 1 angeordneten ortsfesten Belüfterru Dabei sind getrennt davon als Fördereinrichtung P an einer feststehenden Brücke 2 angeordnete Propeller od. dgl. vorgesehen. An Stelle von Propellern kann als Fördereinrichtung auch eine um den Mittelpunkt M des Beckens 1 umlaufende Brücke vorgesehen sein, an der ein nicht dargestelltes, in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch tauchendes, sich quer zur Umlaufrichtung erstreckendes Stauschild od. dgl. angeordnet ist

Weiterhin ist bei der Ausführungsform nach F i g. 1 die erste Meßsonde 51 am Ende der Beluftungszone oder kurz dahinter bezogen auf die Strömungsrichtung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches und die zweite Sonde 511 im anschließenden sauerstoffarmen Bereich angeordnet. Die zweite Sonde 511 befindet sich dabei in einem Abstand von mindestens etwa dem halben Beckenumfang von der Belüftungseinrichtung B. Beide Sonden 51 und 511 sind ortsfest im Belüftungsbecken 1 angeordnet, und zwar indem sie mit der Außenwand 4 des Beckens verbunden sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht die Belüftungseinrichtung Saus an einer in Pfeilrichtung um den Beckenmittelpunkt M umlaufenden Brücke 3 angeordneten, mit geringem Abstand über der Beckensohle befindlichen Belüftern, wodurch gleichzeitig die Wirkung einer Fördereinrichtung ausgeübt, d. h. das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in umlaufende Bewegung versetzt wird. Die erste Sonde 51 ist dabei jedoch nicht fest mit der Becken-Außenwand 4 verbunden, sondern an der umlaufenden Brücke 3, und zwar bezogen auf die Umlaufrichtung der Brücke kurz hinter den Belüftern der Belüftungseinrichtung B angeordnet. Die Sonde 51 läuft also mit der Brücke 3 um.

Die zweite Sonde 511 ist wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 fest im Becken B, und zwar bezogen auf die Strömungsrichtung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches vor dem Ablauf A des Belüftungsbeckens 1 angeordnet.

Den Sonden 51 und 511 sind nicht dargestellte geeignete Schalt- und Schreibgeräte zugeordnet. >o

In Fig. 1 ist die Sonde 51 (Minimalsonde) bezogen auf die Umlaufrichtung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches hinter den feststehenden Belüftern der Belüftungseinrichtung B vorgesehen, wobei die Sonde 51 einen vorbestimmten niedrigsten Sauerstoffgehalt aufrechterhält, wie er sich nach Erfahrungen im umlaufenden Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch hinter den Belüftern im Sinne der umlaufenden Bewegung einstellt. Bei vom Sollwert abweichenden Sauerstoffwerten veranlaßt die Sonde 51 Änderungen der Belüfterleistung.

Die Sonde 51 steuert dabei einen stufenlos regelbaren Antriebsmotor eines den Luftförderer der Belüftungseinrichtung B bildenden nicht dargestellten Kompressor für die Drucklufterzeugung. Dabei wird bei zu geringem oder zu hohem Sauerstoffgehalt die Tourenzahl des Kompressors stufenlos verringert oder erhöht.

Die Luftmenge tyird auf ein Minimum eingestellt, und zwar so, daß der Sauerstoffgehalt auf einer bestimmten Länge des Umlaufes zur Nitrifikation ausreicht sich dann aber in der anschließenden Zone stark vernngert bzw. auf Null absinkt. In der sauerstoffarmen Zone wird der Sauerstoffbedarf der Mikroben durch Reduktion der entstandenen Nitrate gedeckt. Bei jedem Umlauf tritt deswegen nacheinander eine Nitrifikation bei ausreichendem Sauerstoffgehalt und eine Denitrifikation bei geringem oder fehlendem Sauerstoffgehalt ein.

Durch die Sonde 51 (Minimalsonde) wird der Sauerstoffgehalt im Bereich des strornabwärtigen Endes der Belüftungszone möglichst niedrig gehalten; dementsprechend steuert die Sonde die Leistung des Kompressors sowie die Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches. Sie wirkt über ein Schaltgerät auf den stufenlos regelbaren Kompressor, der die Fördermenge der Luft erhöht oder erniedrigt, so daß der eingestellte Minimal-Sauerstoffgehalt während des Betriebes trotz Verringerung oder Erhöhung der Abwassermenge oder der mit dem Abwasser zugeführten Schmutzmengen unverändert aufrechterhalten wird. Die Sonde 51 kann aber auch gleichzeitig oder allein auf den Antrieb des umlaufenden Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches, d. h. auf den Antrieb der die Fördereinrichtung P bildenden Propeller bzw. der umlaufenden Brücke 3 mit Stauschild einwirken.

Um die Schwankungen des Sauerstoffgehalts infolge des durch den Zulauf Z erfolgenden Eintretens unterschiedlicher Wassermengen und Verschmutzungen weiter zu steuern, ist die Sonde 511 bei der Durchführung des Verfahrens mit feststehender Belüftungseinrichtung B nach Fig. 1 als Kontrollsonde an einer beliebigen Stelle, vorzugsweise kurz vor dem Ablauf A vorgesehen. Tritt während eines Umlaufes des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches ein zu hoher Sauerstoffmangel ein, dann wird durch Überlagerung der von der Sonde 51 ausgehenden Steuerimpulse mit denjenigen der Sonde II der Antrieb für den Luftförderer der Belüftungseinrichtung B und der Antrieb für die Erzeugung der Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches stufenlos erhöht.

Diese Überlagerung währt so lange, bis durch einen geringeren Zulauf und/oder eine geringere Verschmutzung des Abwassers der erforderliche Sauerstoffgehalt auf den eingestellten Wert der Sonde 51 zurückgeht. Dann wird die vermehrte Luftversorgung der Belüftungseinrichtung B und die erhöhte Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Beleblschlamm-Gemisches durch Rücknahme der Überlagerung wieder verringert.

Ist der von der Sonde 511 angezeigte Sauerstoffgehalt zu hoch, dann muß die Belüftungsmenge verringert und die Brücke langsamer bewegt werden.

Fig. 2 stellt die Durchführung des Verfahrens in der Ausführungsart eines Belüftungsbeckens mit umlaufender Belüftung dar. Die Sonde 51 ist hier jedoch nicht fest mit der Beckenwand verbunden, sondern sie ist im Sinne des Beckenumlaufes hinter der Belüftung vorgesehen und läuft mit der Brücke um.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 steuert die Sonde 51 wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 in der oben angegebenen Weise die Minimalbelüftung und die minimale Umlaufgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Sauerstoffminimalwert. Die Steuerimpulse der Sonde 511, die an beliebiger Stelle, möglichst jedoch vor dem Ablauf A des gereinigten Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches vorgesehen sein kann, überlagern sich wieder bei zu hohem Sauerstoffmangel eines

Beckenabschnittes mit derjenigen der Sonde 51; dadurch wird dann eine Vergrößerung der Luftmenge pro Zeiteinheit bewirkt Es kann aber auch die Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches durch eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Brücke 3 vergrößert werden, da die Brücke durch einen von ihr gesteuerten stufenlos regelbaren Motor angetrieben wird

Mißt jedoch die Sonde 511 einen zu lang anhaltenden und zu hohen Sauerstoffgehalt während eines Umlaufes, dann kann die Fördermenge des Kompressors verringert und die Brückengeschwindigkeit und damit die Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches reduziert werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach F i g. 2 kann noch ein sich quer zur Umlaufströmung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches erstreckendes Stautor T innerhalb des Belüftungsbeckens 1 vorgesehen sein. Das Stautor T weist Öffnungen O für den Durchgang der von der Brücke 3 nach unten zu den Belüftern der Belüftungseinrichtung B führenden, nicht dargestellten Luftzuführungsrohre auf und ist vorzugsweise in Umlaufrichtung kurz hinter dem Auslaß A angeordnet, so daß sich die Sonde 511 vor dem Stautor Tbefindet. Die öffnungen O sind in ihrer lichten Weite verstellbar. Außerdem können die über der Beckensohle vorgesehenen, umlaufenden Belüfter vergrößert bzw. vermehrt oder verkleinert bzw. verringert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sauerstoffbegasung eines Abwasser-Belebtschlammgemisches und zur Denitrifikation des Abwassers in einem kreis- oder kreisringförmigen Belüftungsbecken einer Langzeit-Abwasserreinigungsanlage, in dem ein Belüftungsbereich in radialer Richtung von der Innenwand bis zur Außenwand reicht, wobei das gereinigte Abwasser anschließend über ein Nachklärbecken einem Vorfluter zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Abwasser-Belebtschlammgemisches im Bereich des stromabwärtigen Endes der Belüftungszone durch eine erste Sonde gemessen wird und mittels Steuerung der die Belüftung bewirkenden Luftzufuhr in Abhängigkeit vom Meßergebnis möglichst niedrig gehalten wird, daß in der an die Belüftungszone anschließenden sauerstoffarmen Zone des Belüftungsbeckens die Messung des Sauerstoffgehalts durch eine die Umlaufgeschwindigkeit des Abwasser-Belebtschlammgemisches und/oder die Förderleistung der Belüftungseinrichtung steuernde zweite Sonde erfolgt, und daß die von der ersten Sonde ausgehenden Steuerimpulse von denen der zweiten Sonde überlagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sonde auf einen festen, von ihr über ein Schaltgerät und einen Luftförderer gesteuerten und auch bei Veränderungen der mit dem Abwasser zugeführten Schmutzmengen konstant gehaltenen Minimal-Sauerstoffgehalt eingestellt wird.