DE69617081T2

DE69617081T2 - Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser

Info

Publication number: DE69617081T2
Application number: DE69617081T
Authority: DE
Inventors: Valentina Lazarova; Abdellatif Smati
Original assignee: Degremont SA
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: DE69617081D1; EP0738688A1; CA2174601A1; FR2733164B1; JPH08323380A; ES2093597T3; EP0738688B1; ES2093597T1; PT738688E; DE738688T1; FR2733164A1; US5698094A; ATE209163T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Flüssigkeiten. Sie betrifft speziell die Durchführung eines Verfahrens zum In-Bewegung-Bringen von Mikroorganismen tragenden Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch diese Mikroorganismen behandelt werden soll. Die Erfindung ist insbesondere auf die biologische Behandlung von Abwasser gerichtet.
Es ist ein Verfahren zum In-Bewegung-Bringen von Mikroorganismen tragenden Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch die Mikroorganismen behandelt werden soll, bekannt (FR-A-2 707 183), gemäß welchem einem Reaktor mit zwei Zonen, die von einer senkrechten Wand begrenzt werden, die unter und über ihr Durchlässe frei läßt, Mikroorganismen tragende Teilchen mit einer Dichte zugeführt werden, die niedriger als diejenige der zu behandelnden Flüssigkeit ist, wobei die zu behandelnde Flüssigkeit dem Reaktor zugeführt und im unteren Teil einer Reaktorzone ein Gas derart eingeleitet wird, dass sich in beiden Zonen eine erzwungene, ständige Gleichstromzirkulation aus Flüssig-, Fest- und Gasphase aufbaut.
In jener Veröffentlichung ist eine biologische Behandlungsvorrichtung beschrieben, die mindestens zwei miteinander in Verbindung stehende Abteile umfasst, wobei jedes dieser Abteile ein eigenes Einblassystem enthält und einen Reaktor mit zwei Zonen bildet, die von einer senkrechten Wand begrenzt werden, die über und unter ihr Durchlässe frei läßt, wobei in wenigstens einem dieser Abteile das oben definierte Verfahren durchgeführt wird.
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass beim Betrieb eines solchen Reaktors mit Biomasse beladene Teilchen von der behandelten Flüssigkeit mitgerissen werden können, was das Vorhandensein von Absetzsystemen, um diese von der behandelten Flüssigkeit mitgerissenen Teilchen abzutrennen, und Systeme zur Rückführung der so zurückgewonnenen Teilchen in den Reaktor erfordert. Diese zusätzlichen Mittel erhöhen die Selbstkosten solcher Anlagen und arbeiten nicht immer zufriedenstellend.
In Patent Abstracts of Japan, Bd. 013, Nr. 236 (C-602), 30. Mai 1989 (J. P.-A-01 043 398) ist eine Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Flüssigkeiten beschrieben, die eine aufsteigende und eine absteigende Fluidisierungszone, die durch eine eingetauchte Platte getrennt sind, und eine Absetzzone, die von den beiden anderen Zonen durch eine Barriere getrennt ist, umfasst.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Reaktor ein System zu realisieren, das es erlaubt, die am wenigsten dichten Phasen, d. h. die mit Biomasse beladenen Teilchen und das Gas, aus dem Dreiphasengemisch (Flüssig-, Fest- und Gasphase) abzutrennen, ohne die Strömung der anderen Phasen zu behindern, wobei gleichzeitig eine sofortige Rückführung der Teilchen in die Strömung des im Reaktor aufrechterhaltenen Dreiphasengemischs sichergestellt wird.
Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik wird daher erfindungsgemäß eine biologische Behandlungsvorrichtung bereitgestellt, welche mindestens zwei Abteile umfasst, zwischen denen eine senkrechte Wand derart eingebaut ist, dass sie untereinander über freie Durchlässe oberhalb und unterhalb der Wand in Verbindung stehen, wobei die zu behandelnde Flüssigkeit in diese Abteile eingeleitet wird, die außerdem Trägerteilchen für Mikroorganismen, deren Dichte niedriger als die der zu behandelnden Flüssigkeit ist, und ein Gas enthalten, das im unteren Teil eines der Abteile eingeblasen wird, um in den beiden Abteilen eine erzwungene, ständige Gleichstromzirkulation des Mehrphasengemischs zu erzeugen, das aus der Flüssig-, Fest- und Gasphase besteht, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie im unteren Teil des Abteils, das keine Gaseinleitung enthält, in der Zone, in welcher sich der Richtungswechsel der Strömung vollzieht, die von einem Abteil in das andere übergeht, und über dem Abfluss des behandelten Wassers mit einem System für die Trennung der am wenigsten dichten Phasen (Teilchen, Gas) des Mehrphasengemischs ausgerüstet ist, welches mindestens zwei Reihen von Hindernissen umfasst, die quer zur Mehrphasenströmung versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung bestehen die Trennbleche bildenden Hindernisse aus Flächen, die zur Hauptrichtung der Mehrphasenströmung geneigt sind, wobei der Neigungswinkel in Abhängigkeit von den hydrodynamischen Parametern der Strömung, den physikalischen Eigenschaften der Phasen und der geometrischen Gestaltung der Vorrichtung eingestellt wird. Vorzugsweise beträgt dieser Winkel zur Horizontalen etwa 20 bis 40º und insbesondere etwa 30º.
Erfindungsgemäß weisen die Hindernisse, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden, eine flache Form auf. Sie können quer zur Hauptrichtung der Mehrphaseriströmung geneigt sein.
Entsprechend Abwandlungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Hindernisse, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden, eine gekrümmte oder Prismenform haben. Sie sind vorzugsweise auf höhenverstellbaren Halterungen angebracht.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden an Hand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulichen, näher erläutert, wobei
- Fig. 1 eine schematische Ansicht, die einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäß perfektionierten Reaktor darstellt,
- Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reaktors darstellt,
- Fig. 3 eine Teilansicht in einem größeren Maßstab, welche die Mittel veranschaulicht, die erfindungsgemäß vorgesehen sind, um die Abtrennung der am wenigsten dichten Phasen (Teilchen, Gas) vom Dreiphasengemisch sicherzustellen, und
- Fig. 4 ein perspektivisches Schema, das die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Perfektionierung veranschaulicht, zeigt und die
- Fig. 5 bis 8 schematische Ansichten, die verschiedene Ausführungsbeispiele von Hindernissen darstellen, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden, die erfindungsgemäß vorgesehen sind, um die am wenigsten dichten Phasen vom Dreiphasengemisch abzutrennen, zeigen.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 bis 3 ist zu sehen, dass der erfindungsgemäße Reaktor 1 von dem in oben genannter Veröffentlichung beschriebenen Typ ist. Er enthält somit eine senkrechte Wand 2, die zwei Zonen 3 und 4 voneinander trennt, die über Durchlässe über und unter dieser Wand 2 untereinander in Verbindung stehen. Im unteren Teil einer der Zonen, hier der Zone 4, ist ein System 5 zum Einleiten eines Gases (beispielsweise Luft) angeordnet. Der Reaktor 1 enthält kornförmige Teilchen 6, deren Dichte niedriger als diejenige der zu behandelnden Flüssigkeit ist. Die Mikroorganismen, die für die biochemischen Umwandlungen, beispielsweise die Reinigung von Abwasser, erforderlich sind, sind an den Trägerteilchen 6 immobilisiert und vermehren sich auf diesen. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Rohrleitung 7 in den oberen Teil des Reaktors 1 geleitet. Durch die Wirkung der Antriebskraft, die aus den von der Rohrleitung 5 abgegebenen Luftbläschen resultiert, werden die drei Phasen Fest-, Flüssig- und Gasphase in eine ständige Zirkulation versetzt, die gemäß den in den Fig. 1 und 2 eingezeichneten Pfeilen erzwungen wird. Die behandelte Flüssigkeit fließt durch eine am Boden des Abteils 3 vorgesehene Abflussleitung 8 ab.
Um zu verhindern, dass mit Biomasse beladene Trägerteilchen von der durch die Abflussleitung 8 abfließenden behandelten Flüssigkeit mitgerissen werden, ist erfindungsgemäß ein System zur Abtrennung der am wenigsten dichten Phasen (Teilchen, Gas) vorgesehen, das im unteren Teil des keine Gaseinleitungsmittel 5 enthaltenden Abteils über dem Abfluss 8 für das behandelte Wasser in der Zone dieses Abteils, wo sich der Richtungswechsel des von einem Abteil zum anderen fließenden Stroms vollzieht, angeordnet ist.
In dem in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist dieses Trennsystem im unteren Teil des Abteils 3 des Reaktors 1 angeordnet. Es umfasst mindestens zwei Reihen von Hindernissen, die alle mit der Bezugszahl 9 numeriert und quer zur Mehrphasenströmung derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass sie Trennbleche bilden. Diese Anordnung geht deutlich aus den Fig. 2, 3 und 4 hervor. Durch diese Anordnung wird über dem Abfluss 8 für das behandelte Wasser eine von leichten Teilchen 6 freie Wasserzone realisiert.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 bis 5 veranschaulicht ist, sind die Trennbleche bildenden Hindernisse in Form ebener Flächen wie 10 ausgeführt, die zur Hauptrichtung der Mehrphasenströmung im Reaktor 1 geneigt sind. Dabei kann der Neigungswinkel α der ebenen Flächen 10 zur Horizontalen in Abhängigkeit von den hydrodynamischen Parametern der Mehrphasenströmung, den physikalischen Eigenschaften der Phasen und der geometrischen Gestaltung der Vorrichtung eingestellt werden. Beispielhaft ist festzustellen, dass dieser Neigungswinkel etwa 20 bis 40º und vorzugsweise 30º betragen kann.
Bezug nehmend auf Fig. 3 ist festzustellen, dass die geneigten Flächen 10, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden, beispielsweise über Scharniere eines beliebigen bekannten Typs bildende Gelenke, auf horizontalen Halterungen 11 angebracht sind, die, wie durch die senkrechten Pfeile in Fig. 3 angegeben, höhenverstellbar sind. Dadurch ist es möglich, den Winkel α einzustellen und sämtliche Reihen von gegeneinander versetzten Hindernissen 9 an die Wand des Reaktors zu klappen, wenn dieser gereinigt wird, sich kein zu behandelndes flüssiges Abprodukt darin befindet und er ausschließlich mit den Teilchen gefüllt ist. Auf Grund dieser Anordnung ruht auf den gegeneinander versetzt angeordneten Hindernissen keine Last, die aus dem Gewicht der im Reaktor angesammelten Teilchen resultiert. Auf der von den horizontalen Halterungen 11 abgewandten Seite wird die Gesamtheit der Trennbleche 9 bildenden Hindernisse von einem beliebigen herkömmlichen System gehalten.
Erfindungsgemäß und wie aus Fig. 1 klar ersichtlich, befindet sich das an den Halterungen 11 angebrachte System aus Trennbleche 9 bildenden Hindernissen nicht direkt an der Wand des Reaktors 1, um das Strömen der Gasbläschen an dieser Stelle des Reaktors 1 zu ermöglichen.
In Fig. 4 ist die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht. Es ist zu sehen, dass durch das Vorhandensein der Trennbleche bildenden Hindernisse 10 die Abtrennung der Teilchen 6 sichergestellt wird, die über diese Hindernisse gleiten und somit in der Mehrphasenströmung (siehe Fig. 1) in die Zone gebracht werden, in welcher sich der Richtungswechsel der Strömung vollzieht, die bei ständiger Zirkulation dieser Strömung vom Abteil 3 in das Abteil 6 fließt. Auf Grund dieser Anordnung wird verhindert, dass mit Biomasse beladene Teilchen 6 von der behandelten Flüssigkeit mitgerissen werden, die durch die Abflussleitung 8 abfließt.
Es ist selbstverständlich möglich, die Hindernisse 9, die Trennbleche bilden und gegeneinander versetzt angeordnet sind, in einer beliebigen anderen Form als der in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichten auszuführen. Die Fig. 6 bis 8 zeigen verschiedene mögliche Formen:
In Fig. 6 werden ebene Flächen 10a verwendet, die quer mit einem Winkel θ zur Hauptrichtung der Mehrphasenströmung geneigt sind.
In Fig. 7 haben die Trennbleche 10b bildenden Hindernisse eine prismatische und in Fig. 8 die Trennbleche 10c bildenden Hindernisse eine gekrümmte Form.
Dabei handelt es sich natürlich nur um mögliche Beispiele, die keineswegs vollständig sind.
Aus der bisherigen Beschreibung folgt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung es wirksam ermöglich, eine Abtrennung der am wenigsten dichten Phasen mit dem niedrigsten spezifischen Gewicht aus dem Mehrphasengemisch zu realisieren, wobei diese Abtrennung es insbesondere erlaubt, zu verhindern, dass mit Biomasse beladene Teilchen von der behandelten Flüssigkeit mitgerissen werden. Dabei ist festzustellen, dass dieser Trennungsvorgang vonstatten geht, ohne dass die Zirkulation der anderen Phasen behindert und die kinetische Energie der zirkulierenden Phasen merklich in Wärme umgewandelt wird. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verbesserung der Strömung des Mehrphasengemischs unter der Trennwand 2 des Reaktors 1 an den Stellen, wo sich der Richtungswechsel der Strömung vollzieht.

Claims

Vorrichtung zur biologischen Behandlung von von Flüssigkeiten, insbesondere Abwasser, welche mindestens zwei Abteile (3, 4) umfaßt, zwischen denen eine senkrechte Wand (2) derart eingebaut ist, daß sie untereinander über freie Durchlässe oberhalb und unterhalb der Wand in Verbindung stehen, wobei die zu behandelnde Flüssigkeit in diese Abteile eingeleitet wird, die außerdem Trägerteilchen (6) für Mikroorganismen, deren Dichte niedriger als die der zu behandelnden Flüssigkeit ist, und ein Gas enthalten, das im unteren Teil eines der Abteile eingeblasen wird, um in den beiden Abteilen eine erzwungene, ständige Gleichstromzirkulation des Mehrphasengemischs zu erzeugen, das aus der Flüssig-, Fest- und Gasphase besteht, und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im unteren Teil des Abteils (3), das keine. Gaseinleitung enthält, über dem Abfluß (8) der behandelten Flüssigkeit in der Zone, in welcher sich der Richtungswechsel der Strömung vollzieht, die von einem Abteil in das andere übergeht, mit einem System (9) für die Trennung der am wenigsten dichten Phasen (Teilchen, Gas) des Mehrohasengemischs ausgerüstet ist, welches mindestens zwei Reihen von Hindernissen umfaßt, die quer zur Mehrphasenströmung versetzt angeordnet sind und Trennbleche bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennbleche bildenden Hindernisse (9) aus Flächen (10) bestehen, die zur Hauptrichtung der Mehrphasenströmung geneigt sind, wobei der Neigungswinkel (α) in Abhängigkeit von den hydrodynamischen Parametern der Strömung, den physikalischen Eigenschaften der Phasen und der geometrischen Gestaltung der Vorrichtung eingestellt wird.
3, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) etwa 20 bis 40º und insbesondere etwa 30º zur Horizontalen beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche (10) bilden, die eine flache Form aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennbleche mit flacher Form quer zur Hauptrichtung der Mehrphasenströmung geneigt (θ) sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse, welche gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche (10c) bilden, eine gekrümmte Form haben.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse, welche gegeneinander versetzt angeordnet sind und Trennbleche (10b) bilden, eine Prismenform haben.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennbleche bildenden Hindernisse auf höhenverstellbaren Halterungen (11) angebracht sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennbleche bildende Hindernissystem (9) von der Wand des Reaktors (1) entfernt ist, um an dieser Stelle des Reaktors (1) die Zirkulation von Gasbläschen zu ermöglichen.