DE3619054A1 - Verfahren und vorrichtung zur belueftung von in laengsrichtung durchstroemten becken biologischen abwasserklaeranlagen - Google Patents

Description

• Patentansprüche und Beschreibung zur Patentanmeldung Verfahren und Vorrichtung zur Belüftung von in Längsrichtung durchströmten Becken biologischen Abwasserkläranlagen Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belüftung und Durchmischung vr'n in Längsrichtung durchströmten biologischen Abwasserkläranlagen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• In Längsrichtung durchströmte biologische Abwasserkläranlagen finden verbreitet bei der Umwandlung der im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe Verwendung. Zur biologischen Abwasserreinigung ist neben intensivem Mischen der Flüssigkeit auch das ständige Lösen von Sauerstoff im Abwasser erforderlich. Letzteres wird mittels in das Abwasser eingeleiteter und dort verteilter Luft oder Sauerstoff erreicht.
• Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen unterscheiden sich in erster Linie durch die Art der Sauerstoffaufnahme und des Mischens der Flüssigkeit bzw. des darin suspendierten Belebtschlammes. Neben Vorrichtungen zum Mischen und Belüften an der Oberfläche mit waagerechter und senkrechter Achse werden neuerdings aus Gründen einer ökonomischen Sauerstoffübertragung und günstigerer Investitionen, Tiefenbelüftungsvorrichtungen verwendet. In den in Längsrichtung durchströmten Vorrichtungen werden Belüftungsrotoren mit waagerechter Achse, die sich an der Oberfläche der Flüssigkeit befinden, oder gasdispergierende Geräte, die auf dem Grund des Beckens in Reihe angeordnet sind, verwendet.
• Die Verwendung von Belüftungsrotoren ist einerseits wegen der hohen Instandhaltungskosten und andererseits wegen der an der Oberfläche erfolgenden ungünstigen Sauerstoffübertragung mit hohem nin. Ce Gleid#zeitg tritt bei il#ier BerUwpg # der erhöhten Tropfenabtragung auch eine unangenehme Geruchs- und gesundheitsschädigende Wirkung auf. Die auf dem Boden angebrachten Luftverteiler gewährleisten eine wirtschaftlichere Sauerstoffübertragung, jedoch ist das Mischen des Abwassers, besonders bei höheren SchlammkonzentrationenJnicht ausreichend.
• Deshalb sind diese Vorrichtungen zum Klären von stärker verschmutztem Abwasser nicht geeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde#ein Belüftungs-und Mischverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche bei in Längsrichtung durchströmten biologischen Abwasserkläranlagen eine gegenüber den bekannten Verfahren betriebssicherere und wirtschaftlichere Sauerstoffübertragung und Durchmischung bewirken.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch, das durch Einwirkung von in Flüssigkeitssäulen dispergierten Gasen, die durch längs einer Längswand des Beckens einer Kläranlage in Reihe angebrachte, senkrechte Wände getrennt sind, nach oben strömt, über mindestens 50% der Länge der Vorrichtung verteilt, wobei das Gemisch annähernd waagerecht in Richtung der gegenüber den gas durch strömten Flüssigkeitssäulen liegenden Wand des Beckens strömt.
• Dadurch wird die durch die Kläranlage fließende Flüssigkeit in einem Kreuzstrom ständig gemischt und eine wirtschaftliche Sauerstoffübertragung erreicht.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens decken die annähernd waagerecht austretenden Gas-Flüssigkeits-Gemisch-Ströme 65 - 75% der Länge der Vorrichtung. In diesem Fall ist das Kreuzstrommischen in der ganzen Länge des Beckens wirksam.
• Die Tiefe der im Kreuzstrom gemischten, in Längsrichtung durchströmten Becken beträgt im allgemeinen 2,5 - 4 m. Um die das Absetzen des Schlammes verhindernde Bodengeschwindigkeit zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn die durch Wände getrennten, gasdurchströmten Flüssigkeitssäulen in der Nähe des Vorrichtungsbodens enden. Die beste Mischwirkung und Sauerstoffübertragung wird durch am Boden der Flüssigkeitssäulen eingefuhrte Gase erreicht. Bei Anwendung eines geringeren Druck erzeugenden, lufttransportierenden Gerätes, z.B. eines Ventilators können die Gase auch in den oberen Teil der Flüssigkeitssäulen eingeführt werden. In diesem Fall kann das Mischen und die Sauerstoffübertragung durch Einführen einer größeren Gasmenge gesteigert werden.
• Gemäß dem tifindungsgemäßen Verfahren kann die Intensität des Mischens und der Sauerstoffübertra#gung leicht durch die Menge des übergeleiteten Gases geregelt werden. Die Sauerstoffübertragung kann durch Pulsieren des Druckes des eingeleiteten Gases infolge der durch Schwingen der Flüssigkeit und der dispergierten Gasbläschen erhöhten Turbulenz weiter verbessert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Teil eines in Längsrichtung durchströmten Abwasserkläranlagebeckens in Draufsicht und Fig. 2 einen Querschnitt des Beckens längs der Linie A-A von Fig. 1.
• In einem Becken 1 befinden sich entlang einer Längswand 2 getrennte Flüssigkeitsräume 7, die von in Nähe des Beckenbodens 3 endenden, senkrechten Wänden 4 - z.B. unten offenen Rohren -und oben von waagerecht abgebogenen - Kammern 6 begrenzt werden.
• Die Kammern 6 sind durch in senkrechter Ebene liegende Austrittsöffnungen 5, die unter dem Abwasserspiegel liegen, mit dem umgebenden Flüssigkeitsraum verbunden. In den senkrechten Abschnitt der Räume 7 münden Vorrichtungen 8 zur Verteilung von Luft oder Sauerstoff, die mit Zuleitungen 9 verbunden sind.
• Die Vorrichtungen 8 sind im allgemeinen am unteren Ende der Flüssigkeitsräume angeordnet, von Fall zu Fall ist es aber zweckmäßig, sie in dem oberen Bereich der Räume 7 vorzusehen.
• Um zinke möglichst maximale Mischwirkung zu erreichen, sollten die Querschnitte der durch die senkrechten Wände 4 und die Kammern 6 begrenzten Räume annähernd gleich gewählt werden.
• Im Falle einer starken Mischwirkung ist es zweckmäßig, vor den Austr4;tsöffnungen 5 der Kammern 6 schräg angebrachte perforierte Platten 10 einzubauen, da diese durch sekundäre Phasenoberflächen-Bildung die Sauerstoffübertragung verbessern.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung wird im folgenden Beispiel beschrieben.
• Beispiel In ein der biologischen Reinigung von täglich 1560 m3 mechanisch vorgereinigten und durch Absetzen geklärten kommunalen Abwassers 3 dienendes, in Längsrichtung durchströmtes Becken von 160 m3 Inhalt und 22 x 3,2 x 2,5 m Größe sind in Nähe der Längswand gleichmäßig verteilt 20 Belüftungselemente angeordnet, die aus Rohren der lichten Weite 318 mm und Umlenkkammern bestehen, wie sie in den Figuren gezeigt sind. Jedes Belüftungselement ist 2,2 m hoch und befindet sich unter der Wasseroberfläche.
• Zum Einleiten und Lösen des erforderlichen Sauerstoffes zur Durchführung der Reinigung mit Belebtschlamm und zum gleichzeitigen Rühren des Abwassers werden am Grund der Rohre stündlich 520 m3 Luft in die 20 Belüftungselemente zugeführt. Infolge der Lufteinleitung bildet sich entlang der Wände des in Fig. 2 gezeigten Beckenquerschnitts eine Wasserströmung mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,4 m/s aus, die die nötige Bewegung des durch das Becken fließenden Belebtschlammes im Abwasser gewährleistet. Aus der durch das System geleiteten Luft lösen sich stündlich 15 kg Sauerstoff im Abwasser. Der zur Lufteinleitung erforderliche Energieverbrauch beträgt 0,35 kWh/kg, was bei dem im Beispiel verwendeten Becken von geringer Tiefe einen sehr günstigen Wert darstellt.

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Belüftung und zum Mischen des Abwassers in in Längsrichtung durchströmten Becken von biologisc#en Abwasserkläranlagen, mit Hilfe von sauerstoffhaltigen Gasen, insbesondere von Luft, die in Flüssigkeitssäulen fein verteilt sind, die durch senkrechte Wände voneinander getrennt sind und unten und oben mit dem restlichen Flüssigkeitsraum in Verbindung stehen und höchstens 15% der Flüssigkeitsoberfläche einnehmen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß man das in den längs einer Längswand des Beckens angeordneten gasdurchströmten Flüssigkeitssäulen nach oben strömende Gas-Flüssigkeits-Gemisch unter der Flüssigkeitsoberfläche über mindestens 50% der Länge der Vorrichtung verteilt, und daß man das Gemisch in Richtung der den gasdurchströmten Flüssigkeitssäulen gegenüberliegenden Wand des Beckens etwa waagerecht strömen läßt, um dadurch die durch die Abwasserkläranlage fließende Flüssigkeit ständig im Kreuzstrom zu mischen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ströme des annähernd waagerecht austretenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches 65 - 75% der Länge der Vorrichtung decken.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die sauerstoffhaltigen Gase am unteren Ende der voneinander getrennten Flüssigkeitssäulen, die in der Nähe des Bodens der Vorrichtung enden, dispergiert werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die sauerstoffhaltigen Gase zwischen dem unteren Ende der Flüssigkeitssäulen, die in der Nähe des Bodens der Vorrichtung enden, und der Oberfläche dispergiert werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Intensität des Mischens und der Sauerstoffübertragung durch die Menge der eingeführten Gase geregelt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e II n z e i c h n e t , daß man beim Einleiten der Gase pulsierenden Druck anwendet.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t durch in der Vorrichtung (1) abgegrenzte Räume (7), die durch längs einer Längswand (2) in der Nähe des Bodens (3) endende senkrechte Wände (4), die oben in eine etwa waagerecht angeordnete Kammer (6) übergehen, die in einer in einer senkrechten Ebene angeordneten Austrittsöffnung (5) endet, abgeschlossen sind und durch in dem von den senkrechten Wänden (4) eingeschlossenen Abschnitt angeordneten) Vorrichtungen (8) zum Einleiten und Verteilen der Belüftungsgase.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der von den senkrechten Wänden (4) abgegrenzte Raum aus einem Rohrabschnitt besteht.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Querschnitt des Raumes, der von den senkrechten Wänden (4) abgegrenzt wird, und der Querschnitt der waagerechten Kammer (6) gleich sind.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor den Austrittsöffnungen (5) der waagerecht angeordneten Kammern (6) schräg angeordnete perforierte Platten (10) vorgesehen sind.

    Beschreibung