Verfahren und Einrichtung zur biologischen Reinigung von Abwässern Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von häuslichen und in dustriellen Abwässern, wobei das zu reinigende Roh wasser unter Luftzugabe durch einen mit Füllstoffen gefüllten Reaktionsraum geleitet wird.
Weiter betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens, mit einem zylindrischen, mit Füllstoffen, z. B. Lavaschlacke oder Koks, gefüllten Reaktionsturm.
Einrichtungen zur biologischen Reinigung von häuslichen und industriellen Abwässern gibt es in Form von Tropfkörpern, Tauchkörpern, Belebt schlammanlagen und Oxydationsgräben. Tropfkörper sind Behälter, die mit einem Füllstoff, meist Lava schlacke oder Koks, gefüllt sind. Auf ihre Oberfläche wird in gleichmässiger Verteilung mittels eines Drehsprengers Abwasser verteilt, das auf seinem Weg durch den Körper von dem auf den Füllstoffen sich bildenden biologischen Rasen durch Abbau der In haltsstoffe gereinigt wird. Die Luftzufuhr geschieht in der Richtung von unten nach oben durch Bildung eines Vakuums in dem Raum über den Füllkörpern, bei turmartigen Tropfkörpern durch Kaminwirkung.
Tauchkörper bestehen aus vielen dünnen, auf einer Achse mit geringem Zwischenraum nebenein ander montierten Scheiben, auf denen sich der biolo gische Rasen bildet. Diese rotierenden Scheiben tau chen in einen Behälter mit zu reinigendem Abwasser ein. Der Kontakt der bewachsenen Scheiben mit dem Abwasser bewirkt dessen Reinigung. Durch verschie dene Eintauchtiefen kann die Kontaktzeit der Schei ben mit dem Abwasser und der Luft variiert werden. Tauchkörper haben aber bis jetzt kaum Eingang in die Praxis gefunden.
Belebtschlammanlagen sind meist rechteckige Becken, in denen durch konstante Schlammkonzen tration und Belüftung mit Paddelrädern, Filterplatten oder gelochten Röhren die Luftversorgung durchge führt wird. Die Konstanz der Schlammkonzentration wird durch Schlammabzug bzw. Wiederzuleitung er reicht. Die Abwasserreinigung erfolgt durch die mit Mikroben besetzten Flocken des Belebtschlammes.
In Oxydationsgräben, die ein vereinfachtes Be- lebtschlammverfahren darstellen, wird das Abwasser je nach Grabengestaltung in kreis- oder ovalförmigen Umlauf gebracht. Die Bewegung des Abwassers im Graben wird durch sogenannte Belüftungswalzen be wirkt, die gleichzeitig für einen optimalen Sauerstoff eintrag sorgen. Die Reinigung des Abwassers ge schieht durch Oxydation und biologischen Abbau.
Zur Erzielung einer einwandfreien Abwasserrei nigung sind die biologischen Methoden unentbehr lich, da die meisten in Wasser gelösten Abwasserin haltsstoffe wirtschaftlich nur durch biologischen Ab bau entfernt werden können. Die bisher praktizierte biologische Reinigung beruht, abgesehen von ver schiedenen Variationen, im allgemeinen auf zwei Methoden A) Das Tropfkörper-Verfahren ; B) Das Belebtschlamm-Verfahren.
Beide Verfahren haben wesentliche Nachteile, die nachfolgend aufgeführt sind.
Die Reinigung von Abwässern auf Tropfkörpern ist auf eine Mindestzulaufmenge angewiesen. Wird diese unterschritten, so ist eine Funktionsstörung mit völligem Erliegen der Abbauleistung die Folge.
Bei Überlastung des Tropfkörpers tritt eine Ver- schlammung ein, die Luftzufuhr wird unterbunden, der Körper verstopft. Da ein Tropfkörper die orga nischen Bestandteile des jeweils wegen Alterung ab sterbenden Teiles des biologischen Rasens mit ab bauen muss, ist eine zusätzliche Abbauleistung erfor derlich, die dem zu reinigenden Abwasser verloren geht. Die Luftzufuhr ist bei Tropfkörpern hinsicht- lieh einer optimalen Abbauleistung in den meisten Fällen unzureichend. Da es sich bei biologischen Rei nigungsverfahren vorwiegend um aerobe Vorgänge handelt, wird im Tropfkörper oft mehr Sauerstoff gebraucht als zur Verfügung steht.
Das Sauerstoff angebot unterliegt erheblichen tageszeitlichen Schwan kungen durch wechselnde Temperatur und Luft druckeinfiüsse. Diese Schwankungen wirken sich auf die jeweilige Abbauleistung aus.
Tropfkörper sind empfindlich gegen Temperatur stürze. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ist die Gefahr einer Vereisung mit allen Folgeer scheinungen gegeben.
Eine diskontinuierliche Beschickung eines Tropf körpers, die im Falle einer ungleichmässigen Roh wasserzuführung notwendig werden kann, ist nicht möglich. Somit ist ein Tropfkörper auf das konti nuierliche Angebot einer Mindestrohwassermenge angewiesen.
Eine Reinigung verstopfter oder nicht arbeitender Tropfkörper kann nur durch völliges Ausräumen der Füllkörper oder durch Spülung mit Hypochloridlauge erfolgen. Der Arbeitsaufwand ist sehr gross. Der Tropfkörper fällt für lange Zeit aus.
Die Reinigung von Abwässern mit Hilfe des Be- lebtschlammverfahrens setzt einen relativ hohen Auf wand an Energie voraus, die für die künstliche Zu fuhr von Luft und die optimale Beweegung im Bele bungsbecken verbraucht wird. Die Ausnutzung der Luft ist im Verhältnis zum erforderlichen Energie aufwand gering.
Der Platzbedarf und der Aufwand für Anschaf fung sind infolge der erforderlichen grossen Bauein heit pro Leistung gross, da relativ lange Aufenthalts zeiten (4 bis 8 Stunden) erforderlich sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohwasser von unten nach oben durch den Reaktionsraum fliesst.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch ,gekennzeichnet, dass die Zutrittsleitung für das Roh wasser in den unteren Teil des Turmes einmündet, während das gereinigte Abwasser am oberen Ende des Turmes abgezogen wird.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrich tung, nebst einem Durchführungsbeispiel des erfin- dungsgemässen Verfahrens beschrieben.
Der Reaktionsraum ist als zylindrischer Turm 3 dargestellt. Er ist beispielsweise mit Lavaschlacke 6 verschiedener Korngrösse gefüllt. In den Boden des Turmes mündet zentral eir_ Rohr 2 für die Zuführunz des Rohwassers. Zur Förderung des Rohwassers dient eine Rohwasserpumpe 1. Am unteren Ende des Turmes 3 ist unmittelbar über der Einmündung eine trichterförmige Enveiteruna 11 vorgesehen. auf die sich die Füllung 6 abstützt.
An seinem oberen Ende ist der Turm 3 rinnenartia erweitert. An die Rinne 7 schliesst sich ein Ableitungsrohr 8 an, aus dem das gereinigte AbwasFer in das Absetzbecken abflies sen kann, wo der abgestossene biologische Schlamm sedimentiert. Bei hohem Gehalt an Detergentien kann auf den oberen Teil des Turmes 3 ein kegelför miges Dach 9 aufgesetzt werden, an dessen Spitze ein Rohr 10 angeschlossen ist, durch welches die ausgeschäumten Detergentien abgezogen werden kön nen.
Die Rohrleitung 2 besitzt an einer Stelle eine düsenartige Verengung 4. In diese Verengung mün det ein Luftzuführungsrohr 5.
Beim Betrieb wird das mechanisch vorgereinigte Rohabwasser durch die Rohwasserpumpe 1 ange saugt und durch das Rohr 2 in den Reinigungsturm 3 gepumpt. Dabei passiert es auf dem Weg durch das Zuleitungsrohr 2 die Rohrverengung 4. Dadurch wird die Geschwindigkeit stellenweise erhöht und der Druck an der engsten Stelle soweit herabgesetzt, dass durch das Rohr 5 von aussen Luft angesaugt wird, die mit in den Reinigungsturm 3 gelangt. Das Rohwasser steigt in dem Reinigungsturm hoch, wo bei das Abwasser von dem auf den Füllstoffen sich bildenden biologischen Rasen durch Abbau der In haltstoffe gereinigt wird. Wenn Luft in ausreichender Menge durch das Rohr 5 angesaugt wird, so ist an allen Stellen des Turmes 3 ausreichend Sauerstoff für die biologische Einwirkung auf das Abwasser vor handen.
Um zu verhindern, dass an der Aussenwand eine Luftschicht nach oben steigt, ohne an der Reak tion teilzunehmen, kann es zweckmässig sein, an einzelnen Stellen der Wand Schikanen 12 einzu bauen, durch die die Luft immer wieder in das In nere der Füllkörpersäule zurückgeleitet wird.
Es kann mitunter vorteilhaft sein, wenn ein Teil des oben angelangten Belebtschlammes in die Zufuhr leitung 2 für das Rohabwasser zurückgeführt wird. Um jedoch ein Verstopfen der Verengung des Zulei tungsrohres zu verhindern, ist es zweckmässig, wenn diese Umleitung oberhalb der Verengung, d. h. in Strömungsrichtung des Rohwassers gesehen hinter der Verengung, in die Zuleitung einmündet. Das erfindungsgemässe Verfahren hat gegenüber den herkömmlichen Verfahren folgende Vorteile 1. Es ist keine Mindestzulaufmenge erforderlich. 2. Die Regulierbarkeit des Rohwasserzulaufes er streckt sich von Null bis zur zulässigen Höchst belastung.
3. Ein Erliegen der Abbauleistung durch Unterbe lastung ist nicht möglich.
4. Eine Verschlammung infolge Überbelastung ist nicht möglich, da der Turm eine selbstreini gende Wirkung besitzt.
5. Eine Unterbindung der Luftzufuhr infolge Ver- schlammung tritt nicht ein.
6. Es ist keine zusätzliche Abbauleistung erforder lich, da der absterbende Schlamm abgestossen wird.
7. Es wird immer die optimale Sauerstoffzufuhr erreicht, unabhängig von Temperatur- und Luft druckverhältnissen. B. Temperaturstürze haben keine nachteiligen Fol gen, da der Turminhalt eine zusammenhängende Wassersäule darstellt, die aufgrund der schlech ten Wärmeleitfähigkeitsverhältnisse des Wassers nur langsam Temperaturänderungen unterwor fen ist.
9. Aufgrund der nach oben perlenden Luftblasen ist die Wasserbewegung im Turm derart, dass keine Vereisung eintritt, daher ist der Turm auch in strengen Wintern funktionsbereit.
10. Durch Mischen des zu reinigenden Rohwassers mit einem Teil des abgezogenen Belebtschlam- mes ist die Schlamm-Menge im Turm und da mit die Abbauleistung regulierbar. 11. Der Energieaufwand ist gering. 12. Geringe Aufenthaltszeiten und hohe Reinigungs wirkung bei geringem Platzbedarf ermöglicht kleine Baueinheiten.
13. Es besteht die Möglichkeit der Konstruktion transportabler Baueinheiten beliebiger Abmes sungen.
14. Eine notwendig werdende Reinigung des Tur mes mit reinem Wasser ist schnell und einfach durchzuführen, ohne den biologischen Rasen zu vernichten.