DE2204814B2 - Belebungsbecken fuer klaeranlagen mit biologischer abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Belebungsbecken für Kläranlagen mit biologischer Abwasserreinigung mit wenigstens einer zumindest nahe dem Beckenboden angeordneten Belüftungseinrichtung, einer Umwälzeinrichtung, einem Zwischenboden und einer zumindest im wesentlichen rechteckigen Grundfläche.

Für eine wirtschaftliche Betriebsweise eines jeglichen Belebungsbeckens ist es wichtig, daß der Stoffaustausch zwischen Abwasser und Luft so wirksam wie möglich gemacht wird. Um dies zu erreichen ist es aus der DT-PS! 5 71565 bei Belebungsbecken der hier in Betracht kommenden Bauweise bekannt, zum Beckenboden parallele Zwischenboden vorzusehen. Das Abwasser strömt unter diesen Zwischenboden entlang. Unter den Zwischenboden befinden sich Einbauten, welche bewirken, daß sich unter den Zwischenboden Luftpolster ansammeln. Die Kontaktfläche zwischen Luft und Abwasser wird hierdurch zwar beträchtlich vergrößert, doch ist diese Art des Stoffaustausches, nämlich bewegtes Abwasser gegen eine schwach bewegte Luftschicht, nicht sehr wirksam. Ein wesentlich besserer Stoffaustausch ergibt sich, wenn sich die Luft in kleinen Bläschen durch das Abwasser bewegt.

Einen derartigen Stoffaustausch zeigt die GB-PS 1 33 722. Hierbei rotiert das Abwasser verhältnismäßig schnell um die Längsachse des Beckens und die in das Abwasser eingebrachte Luft rotiert in Form kleiner Bläschen mit.

Um Gegenströmungen zu vermeiden, ist bei dieser bekannten Vorrichtung ein Zwischenboden vorgesehen, um den das Abwasser rotiert. Nachteilig ist hierbei der große Energieaufwand für die Rotation des Abwassers.

Ferner wird die Wirtschaftlichkeit einer biologisch arbeitenden Kläranlage erheblich durch die anfallende Menge Abwasser beeinflußt. Eine maximale Wirtschaftlichkeit läßt sich nur erreichen, wenn die Becken in ihrer Größe der Abwassermenge angepaßt sind. Eine solche Anpassung ist aber mit den bekannten Becken praktisch nicht möglich, weil mit Rücksicht auf die Investition*· und Betriebskosten nicht eine Vielzahl kleiner Becken gebaut werden kann. Vielmehr ist es notwendig, verhältnismäßig große Becken zu bauen, was dann bei einer Erweiterung der Anlage durch ein zweites Becken zur Folge hat, daß die Kapazität solange zu groß ist bis der Abwasseranfall praktisch auf den doppelten Wert gestiegen ist. Häufig wird auch aus Kostengründen das Fassungsvermögen des Belebungsbeckens zunächst wesentlich größer als erforderlich gewählt, damit für eine gewisse Zeit keine Erweiterung der Anlage notwendig wird.

Der Erfindung li"gt die Aufgabe zugrunde, ein Belebungsbecken zu schaffen, durch welches sich infolge eines hochwirksamen Stoffaustausches zwischen Abwasser und Luft eine größere Wirtschaftlichkeit der Kläranlage erreichen läßt. Ferner soll das Belebungsbecken eine leichte Anpassung an wechselnde Mengen des iinfallenden Abwassers ermöglichen.

Bei einem Belebungsbecken der eingangs genannten Art läßt sich dies gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß der Zwischenboden mit Luftdurchlaßöffnungen "ersehen ist. etwa in halber Höhe zwischen dem Beckenboden und dem vorgesehenen Abwasserspiegel angeordnet ist, sich über die ganze Beckenbreite erstreckt und an den beiden Schmalseiten in einem etwa dem Abstand zum Beckenboden entsprechenden Abstand von den die Schmalseiten bildenden Wänden endet.

Ein solches Belebungsbecken verbessert die Wirtschaftlichkeit der Kläranlage in zweifacher Hinsicht. Zum einen bereitet es keine Schwierigkeiten, die Länge des Beckens zu vergrößern. Hierzu brauchen nur die die eine Schmalseite bildende Wand entfernt und der Beckenboden, der Zwischenboden und die Längsseiten des Beckens im gewünschten Maße verlängert zu werden. Das Belebungsbecken kann deshalb der anfallenden Abwassermenge in seiner Größe relativ gut angepaßt und in relativ kleinen Schritten vergrößert werden, so daß die Anpassung auch bei einer Zunahme der Abwassermenge aufrechterhalten werden kann. Um bei einer Verlängerung des Beckens die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers auf dem gewünschten Wert halten zu können, braucht nur die Wirkung der Umwälzeinrichtung vergrößert zu werden.

Die größere Wirtschaftlichkeit beruht aber vor allem auf der im Vergleich zu den bekannten Belebungsbekken andersartige Führung des Abwasserstromes. Infolge des Zwischenbodens ist es möglich, den Abwasserstrom in der einen Richtung oberhalb des Zwischenbodens und in der anderen Richtung unterhalb des Zwischenbodens zu führen. Dies hat zur Folge, daß die nahe dem Beckenboden austretende Luft zunächst den unterhalb des Zwischenbodens geführten Abwasserstrom in einer zur Horizontalen geneigten Bahn durchzieht und im Anschluß daran die Luftdurchlaßöffnungen des Zwischenbodens durchströmt. Danach durchzieht sie in Form kleiner Bläschen auch den oberhalb des Zwischenbodens geführten Abwasserstrom in einer entsprechend geneigten Bahn. Die Bahnlänge und damit die Verweilzeit der Luftblasen ist deshalb doppelt so groß wie bei Belebungsbecken, bei denen die Luftblasen unmittelbar von unten nach oben steigen. Für diese Verlängerung der Verweilzeit ist auch keine übermäßig hohe Energiezufuhr nach Art des Verfahrens der GB-PSl 33 722 erforderlich.

Eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit

ka.in dadurch erreicht werden, daß man eine als Zulauf für Rücklaufschlamm ausgebildete Kask-nlcnbelüftungseinrichtung an dem der Umkehrung der Strömung von oben nach unten dienenden Beckenende vorsieht.

Die Belüftungswirkung einer solchen Kaskadenbelüf-Jungseinrichtung ist groß, da die Luftblasen durch d^;e Strömung des Wassers mit mach unten genommen werden und daher lange im Abwasser verweilen können. Es ist sogar möglich, in denjenigen Zeitabschnitten, in denen die Belastung des Belebungsbeckens gering ist, die am Beckenboden vorgesehene Belüftungseinrichtung außer Betrieb zu setzen und den Sauerstoffeintrag nur über die Kaskadenbelüftungseinrichuing vorzunehmen. Hierdurch wird der Energieaufwand für die Belüftungseinrichtung wesentlich reduziert.

Wenn man die Umwälzeinrichtung als Propelleraggregat mit veränderbarer Propellerdrehzahl ausbildet, kann man bei einer Verlängerung des Beckens die erforderliche Strömung in einfacher Weise durch eine Erhöhung der Propellerdrehzahl aufrechterhalten. Selbstverständlich ist es aber auch ohne weiteres möglich, bei einer über die Leistungsfähigkeit des Aggregates hinausgehenden Beckenverlängerung eine /weite Umwälzeinrichtung einzubauen.

Neben der einfachen Vergrößerungsmöglichkeit, die das erfindungsgemäße Belebungsbecken bietet, wobei die eine der beiden die Schmalseite bildenden Wände lösbar mit dem Beckenboden und den beiden die Längsseiten bildenden Wände verbunden sein kann, ist die Rechteckform auch insofern vorteilhaft, als sie es gestattet, mehrere Becken nebeneinander ohne Zwischenraum vorzusehen. Dabei kann es sich nicht nur um Belebungsbecken oder Nachklärbecken handeln. Beispielsweise kann in derselben Weise ein Regenwasserbecken unmittelbar anschließen. In Anbetracht der in der Regel relativ hohen Baulandpreise ist auch dieser Vorteil beachtlich.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels,

F i g. 3 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig.4 eine Draufsicht auf eine Anlage mit zwei Belebungsbecken und einem Regenwasserbecko.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Belebungsbecken einer biologisch arbeitenden Kläranlage hat, wie F i g. 2 zeigt, eine langgestreckte, reebteckförmige Grundfläche und besteht im Ausführungsbeispiel aus Beton. Im Becken 1 ist etwa in halber Höhe zwischen dem Beckenboden 2 und dem vorgesehenen Abwasserspiegel 3 ein Zwischenboden 4 angeordnet, der parallel zum Beckenboden und zum Abwasserspiegel liegt. Der Zwischenboden 4 erstreckt sich über die ganze Breite des Beckens bis zu den die beiden Längsseiten bildenden Wände 5 und 6 und wird von diesen getragen. Da der Zwischenboden keiner nennenswerten Beanspruchung ausgesetzt ist und eine Vielzahl von Luftdurchlaßöffnungen 7 besitzt, besteht er im Ausführungsbeispiel aus perforierten Kunststoffplatten.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, endet der Zwischenboden 4 im Abstand von den die beiden Schmalseiten des Beckens bildenden Wänden 8 und 9, wobei der Abstand etwa gleich dem Abstand vom Beckenboden 2 gewählt

Im Bereich zwischen dem Beckenboden 2 und dem Zwischenboden 4 ist als Umwälzeinrichtung ein Propclleraggregat 10 mit horizontaler und in Beckenlängsrichtung liegender Welle angeordnet, und zwar im Ausführungsbeispiel unterhalb der einen Hälfte des Zwischenbodens 4. Das Propellcraggregat IO kann aber auch oberhalb des Zwischenbodens 4 angeordnet werden, wie dies in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, was den Vorteil einer besseren Zugänglichkeit ergibt.

Unterhalb der anderen, das Ende 4" aufweisenden Hälfte des Zwischenbodens 4 ist unmittelbar über dem Beckenboden 2 eine Belüftungseinrichtung 11 angeordnet, die in Form eines parallel zum Beckenboden liegenden und sich über nahezu die ganze Breite des Beckens erstreckendes Rohrgitter ausgebildet ist, dessen Rohre Öffnungen für den Austritt von Luft besitzen. Solche Belüftungsvorrichtungcn sind bekannt, so daß eine weitergehende Erläuterung nicht erforderlich ist.

Über dem zwischen dem Ende 4" des Zwischenbo dens 4 und der benachbarten Wand 9 liegender, Bereich ist im Abstand über dem oberen Beckenrand eine Überlaufrinne 12 angeordnet, welche mit Rücklaufschlamm aus einem Nachklärbecken beschickt wird und als Kaskadenbelüftungseinrichtung dient.

Die Förderrichtung des Propelleraggregats 10 i.u so gewählt, daß das sich im Belebungsbecken befindende Abwasser im Bereich zwischen dem Beckenboden 2 und der Zwischenwand 4 von rechts nach links und oberhalb des Zwischenbodens von links nach rechts bei einer Bückrichtung gemäß Fig. 1 strömt, was zur Folge hat, daß die Strömung im Bereich unterhalb der Über'aufrinne 12 nach unten und am anderen Beckenende nach oben gerichtet ist. Ein in sich geschlossener Linienzug 13 deutet die Strömung im Belebungsbecken 1 an. Die Strömungsgeschwindigkeit wird, wie üblich, so groß gewählt, daß keine Schlammablagerungen erfolgen. Aus demselben Grunde sind im Ausführungsbeispiel die unteren Ecken 14 und 15 an den beiden Stirnseiten des Beckens ausgerundet.

Wenn dem Abwasser mittels der Belüftungseinrichtung 11 Luft zugeführt wird, werden die Luftblasen von der Strömung mitgenommen, so daß sie einer geneigten Bahn folgen, wie dies beispielsweise durch die Bahn 16 angedeutet ist, bis sie auf den Zwischenboden 4 treffen. Den Zwischenboden 4 kann die Luft wogen seiner Luftdurchlaßöffnungen 7 durchdringen. Nach dem Austritt der Luftblasen aus den Luftdurchlaßöffnungen 7 folgen die Luftblasen einer in der entgegengesetzten Richtung geneigten EJahn, wie dies beispielsweise durch die Bahn 17 angedeutet ist. Ein Teil der sich von unten der Zwischenwand nähernden Luftblasen wird in der Regel bis zu dem von unten nach oben umströmten Ende 4' mitgenommen und folgt dann einer Bahn, wie sie etwa durch die Linie 18 angedeutet ist. Der Saueruoffeintrag ist daher bei diesem Belebungsbecken im Vergleich zu dem für die Belüftungseinrichtung 11 erforderlichen Energieaufwand sehr groß.

Der aus der Überlaufrinne 12 in das Becken im Bereich zwischen dem von oben nach unten umströmten Ende 4" des Zwischenbodens 4 und der Wand 9 des Belebungsbeckens 1 fallende Rücklaufschlamm bewirkt nach Art einer Kaskade eine Belüftung des Abwassers, wobei der .Sauerstoffeintrag insofern besonders gut ist. als die eingetragenen Luftbläschen von der Strömung iicli unten mitgenommen werden und sich dadurch eine

relativ hohe Verweil/.eil der l.iiflbläschen im Abwasser ergibt. l^:.vcntuell an der Wand 9 auftretende Wirbel unterstützen wegen der Strömung des Abwassers von oben nach unten in diesem Bereich die Belüftung. In denjenigen Zeitabschnitten, in denen die Belastung des Belebungsbeckens I gering ist, kann deshalb die Belüftungseinrichtung 2 abgestellt werden.

Das in I-i g. 3 dargestellte Ausfülmiiigsbcispicl unterscheidet sieh von demjenigen gemäß den Fig. I und 2 lediglich dadurch, daß die der Wand 9 entsprechende Wand 109 des Belebungsbeckens 101, also die eine der beiden Stirnwände, unter Zwischenlage einer Kunststoffdichtung 120 am Beckenboden 102 und an den beiden Seitenwänden anliegt und mittels Muttern und Schraubenbolzen 121, welche in den Beckenboden und die Seitenwände einbetoniert sind, wasserdicht angepreßt wird. I'ine derartige Ausbildung der einen Stirnwand ermöglicht es, ohne Schwierigkeiten das Belebungsbecken 101 zu verlängern. Dies ist insofern von großer Bedeutung, als dadurch das Belebungsbecken bei einem größer werdenden Abwasseranfall nach wie vor der Abwassermenge angepaßt werden kann, was für ein wirtschaftliches Arbeiten der Kläranlage wichtig ist. Beispielsweise kann das Belebungsbecken 101 zunächst \m den Abschnitt 122 und später um den größeren Abschnitt 123 verlängert werden. Selbstverständlich muß im Falle einer Verlängerung des Belebungsbeckens ;mch der Zwischenboden 104 verlängert werden, was aber ebenfalls ohne weiteres möglich ist. wenn dieser wie im Ausfiihrungsbetspiel gemäß den F i g. 1 und 2 aus perforierten kunststoffplatte!! bestellt, welche an den Längsseiten des Beckens aufliegen. Pas nicht dargestellte Propelleraggregat besit/i eine veränderbare Drehzahl. Fs kann daher bei einer Verlängerung des Beckens in einfacher Weise durch eine Drehzahlerhöhung die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers im Becken auf dem ursprünglichen Wert gehallen werden.

F i g. 4 zeigt, daß es die erfindungsgemäße Reehieckform des Belebungsbeckens ermöglicht, mehrere Becken unmittelbar nebeneinander ohne Zwischenraum anzuordnen, wodurch eine erhebliche Platzersparnis erzielt wird. So sind in dem mit Fig.4 dargestellten Aiisführungsbeispiel zwei gleich große und wie das Belebungsbecken 1 des Ausführungsbeispiels gemäß I" i g. I und 2 ausgebildete Belebungsbecken 201 mit ihren Längsseiten aneinander anliegend nebeneinander angeordnet. Außerdem schließt sich an die freie Längsseite des einen Belebungsbeckens 201 ein ebenfalls im Grundriß rechtcckförmiges Becken 224 an das als Rcgenwasscrbeckcn ausgebildet ist. Weitere Becken, und zwar auch solche anderer Größe, kontier s'ch selbstverständlich anschließen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Belebungsbecken für Kläranlagen mit biologischer Abwasserreinigung mit wenigstens einer zumindest nahe dem Beckenboden angeordneten Belüftungseinrichtung, einer Umwäi/.einrichtung, einem Zwischenboden und einer zumindest im wesentlichen rechteckigen Grundfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (4) mit Luftdurchlaßöffnungen (7) versehen ist, etwa in halber Höhe zwischen dem Beckenboden (2) und dem vorgesehenen Abwasserspiegel (3) angeordnet ist, sich über die ganze Beckenbreite erstreckt und an den beiden Schmalseiten in einem etwa dem Abstand zum Beckenboden entsprechenden Abstand von den die Schmalseiten bildenden Wänden (8,9) endet.

2. Belebungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (H) im Bereich unterhalb der sich an das von oben nach unten umströmte Ende (4") des Zwischenbodens (4) anschließenden ersten Hälfte des Zwischenbodens

(4) angeordnet ist.

3. Belebungsbecken nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung als Propelleraggregat (10) mit veränderbarer Propellerdrehzahl ausgebildet ist.