DE2333675C2 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Reinigungsanlage mit drei Behältern, von denen wenigstens zwei abwechselnd als Zufuhrbehälter und wenigstens einer als Klärbcliälter dienen, wobei das Abwasser durch Einrichtungen zum Belüften und gleichzeitigem Umwälzen des Abwassers aerob behandelt wird.

Zur Beleuchtung des bekannten Standes der Technik sei auf die von der Firma Akvadan A/S, Bagsvxd, Dänemark, herausgegebene dänische Firmenschrift »Akvadan Rotoranlaeg« vom !.September 1970 verwiesen. Ans dieser Firmenschrift ist eine Anlage zur Reinigung von Abwasser mit drei Behältern, nämlich zwei nebeneinander angeordneten Belüftungsbehältern und einem diesen beiden Belüftungsbehältern nachgeschaltelen Klärbehälter bekannt. Das Abwasser wird in die beiden nebeneinander angeordneten Behälter geführt, die zu einer aeroben Behandlung des Abwassers mil Anordnungen zum Belüften und gleichzeitigem Umwälzen des Abwassers versehen sind. Die Anordnungen zum Belüften des Abwassers arbeiten kontinuierlich, und es findet eine kontinuierliche Überführung von belüftetem Abwasser aus den beiden Belüftungsbehältein in den Klarbehälier statt.

Die vorliegende Erfindung geht jedoch von einer von der Firma Akvadan A/S früher gemachten Erfindung aus. Diese frühere Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Reinigungsanlage mit drei Behältern, die abwechselnd als Zufuhrbehältcr dienen, wobei wenigstens einer von den nicht als Zufuhrbehälter dienenden Behälter als Klärbehälter dient. In dieser Anlage erfolgt durch Anordnungen zum Belüften und gleichzeitigem Umwälzen des Abwassers nur eine aerobe Behandlung des Abwassers, ίο durch die jedoch stickstoffhaltige Verbindungen nicht wirksam aus dem Abwasser entfernt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der in Rede stehende Art die Stickstoffverbindungen aus dem Abwasser zu entfernen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter, der während eines Zeitabschnittes als Zufuhrbehälter dient, wenigstens während eines Teils dieses Zeitabschnittes so betrieben wird, daß darin nur ein Umwälzen des Abwassers unter im wesentlichen anaeroben Bedingungen stattfindet, daß dieser Zufuhrbehälter wenigstens während der anaeroben Betriebsphasc über den dritten Behälter mit dem als Klärbehälter dienenden Behälter verbunden ist und daß der Behälter nach seiner anaeroben Betriebsphase zuerst noch aerob betrieben wird, bevor er als Klärbehälter verwendet oder mit einem als Klärbehälier arbeitenden Behälter verbunden vird.

Hierdurch wird erreicht, daß es möglich wird, die erwähnten Anlagen für die biologische Reinigung des Abwassers von organischem Stoffinhali zusätzlich für die Entfernung eines befriedigenden Anteils der im Abwasser enthaltenen Stickstoffverbindungen zu benutzen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Vermischung der die Nitrifikation und die Denitrifikation von Abwasser bewirkenden Mikroorganismen keine wesentliche Rolle spielt, wobei gleichzeitig erkannt wurde, daß die anaerobe Behandlung des Abwassers bei gleichzeitiger Zufuhr von frischem Abwasser den für die Denitrifikation benutzten Mikroorganismen befriedigendc Bedingungen bietet. In diesem Zusammenhang wird darauf aufmerksam gemacht, daß durch den Einsatz von wenigstens zwei Behältern abwechselnd als Zufuhrbehältcr in dem jeweils als Zufuhrbehälter dienenden Behälter ein sehr großer Anteil von Abwasser vorhanden ist. das in einer vorhergehenden Stufe des Verfahrens einer aeroben Behandlung und dadurch einer Nitrifikation unterworfen wurde, so daß in der anacroben Betriebsphase die gebildeten Nitrate durch die dafür vorgesehenen Mikroorganismen reduziert wer-50 den können.

Da jeweils ein Behälter nach seiner anaeroben Be-•ricbsphase zuerst aerob betrieben wird, bevor er als Klärbehältcr verwendet, oder mit einem als Klärbehältcr arbeitenden Behälter verbunden wird, wird ein Ent-55 fernen des bei der anaeroben Behandlung gebildeten freien Stickstoffes sichergestellt.

Zweckmäßige Ausführungsformen für ein Verfahren gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche

und 3. -» · L.

«i Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1— b eine Abwasserreinigungsanlage in sechs verschiedenen Betricbsstelliingen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verlahrens.

b5 F i g. 7 - 12 eine /weile Abwasserreinigungsanlage in sechs verschiedenen Bctricbssiellungcn zur Erläuterung einer anderen Ausfiihrungsform des erfindungsgcmäßcn Verfahrens, und

Fig. 13—18 eine dritte Abwasserreinigungsanlage ebenfalls in sechs verschiedenen Betriebszuständen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. i —6 bezeichnen 1 und 2 zwei Behälter, je in der Form eines ovalen offenen Kanals. Dazu gehört ein Klärbehälter 3 mit Schlammschaber 4.

In jedem Behälter 1 bzw. 2 ist eine Einrichtung zum Belüften und gleichzeitigen Umwälzen des Abwassers, je in der Form eines Rotors 5 bzw. 6 vorgesehen, der bei seinem Umlaufen das Wasser in den beiden Behältern in Richtung der Pfeile umwälzt. Jeder Behälter I bzw. 2 hat einen Überlauf 8 bzw. 9, der angehoben und abgesenkt werden kann. Die Oberläufe sind durch Leitungen 10 bzw. 11 mit dem Klärbehälter 3 verbunden. Jeder Behälter 1, 2 wird von einem Bauwerk 12 mit Abwasser versorgt.

Die Rotoren 5 und 6 sind mit nicht gezeigten Antriebsmitteln versehen, die so eingestellt werden können, daß die Rotoren entweder nur das Wasser im fraglichen Behälter umwälzen, oder zusätzlich darin Luft einpeitschen. Im ersteren Fall arbeitet der fragliche Bebälter anaerob, und im letzteren Fall aerob. Um auf der Zeichnung zu veranschaulichen, inwieweit in den verschiedenen Betriebszuständen das eine oder das andere der Fall ist, ist ein Rotor, wenn er nur das Wasser umwälzt, mit nur in einer Richtung hinausragenden Schaufeln oder Paddeln dargestellt, vgl. 5 in F i g. 1, während ein Rotor, der sowohl das Wasser umwälzt als auch Luft einpeitscht, mil in beiden Richtungen hinausragenden Schaufein dargestellt ist, vgl. 6 in Fig. 1.

Die Anlage weist ferner ein zum Rückführen von Schlamm vorgesehenes Kanalsystem auf, das als Ganzes mit 14 bezeichnet ist und den Klärbehälter 3 mit jedem Behälter 1 bzw. 2 verbindet. Die beiden Behälter 1 und 2 sind durch einen Überführungskanal 15 miteinander verbunden, der zur Veranschaulichung der Bctriebszustände, wo eine Überströmung vom einen Behälter in den anderen stattfindet, mit einer Pfeilspitze in der Strömi'-ngsrichtung dargestellt ist. Der Klärbchälter 3 ist mit einem Ablauf 16 für geklärtes Wasser versehen. In Fig. 1 ist ein Zustand veranschaulicht, bei dem der Behälter 1 als Zufuhrbehälter für Abwasser dient. Der Rotor 5 wälzt nur das im Behälter vorhandene Wasser um, so daß der Behälter anaerob arbeitet. Der Überlauf 8 des Behälters 1 ist angehoben, und der Überlauf 9 des anderen Behälters 2 ist abgesenkt, so daß eine Überströmung durch den Überführungskanal 15 stattfindet. Der Rotor 6 im Behälter 2 arbeilet mit voller Drehzahl, also aerob, und über den abgesenkten Überlauf 9 und durch die Leitung 11 ist eine Verbindung zum Klärbehälter 3 vorgesehen. Dieser Zustand dauert eine Stunde, wie durch die angegebenen Uhr/.eiten vermerkt, und ist der letzte Betriebszustand, bevor eine Umstellung der Abwasserzufuhr auf den Behälter 2 stattfindet.

Während der in Fig. 1 veranschaulichten anaeroben Betriebsphase wird somit eine anaerobe Behandlung des Abwassers vorgenommen, wobei eine Denitrifikation stattfindet.

Nach einer Stunde wird eine Umstellung auf den in F i g. 2 veranschaulichten Betriebszustand dadurch vorgenommen, daß die Abwasserzufuhr 12 auf den Behälter 2 umgeschaltet und gleichzeitig die Drehgeschwindigkeit des Rotors erhöht wird, so daß im Behälter 1 ein aerober Zustand herrscht. Es werden keine weiteren Umstellungen vorgenommen, so daß beide Behälter 1 und 2 zum Abbau von rganischcm Stoff und zur Nitrifikation aerob arbeiten. Dieser Betriebszustand dauert eine halbe Stunde, wonach eine Umstellung auf den in Fig.3 veranschaulichten Betriebszustand stattfindet, indem der Überlauf 9 geschlossen und der Überlauf 8 geöffnet werden, wodurch die Zufuhr zum Klärbehälter 3 jetzt durch die Leitung 10 erfolgt. Gleichzeitig erfolgt eine Überströmung vom Behälter 2 zum Behälter 1 durch den Überführungskanal 15. In diesem Zustand wird noch immer in beiden Behältern aerob gearbeitet, so daß ein Abbau von organischem Stoff und eine Nitrifikation stattfinden. F i g. 1 und 2 veranschaulichen somit eine aerobe Betriebsphase.

Wenn der in F i g. 3 veranschaulichte Betriebszustand eine halbe Stunde gedauert hat, erfolgt eine Umstellung auf den in F i g. 4 veranschaulichten Betriebszustand, indem die Geschwindigkeit des Rotors 6 im Behälter 2 herabgesetzt wird, so daß jetzt in diesem Behälter zur Denitrifikation des vorher nitrifizierten Abwassers anaerob gearbeitet wird. Während dieser anaeroben Betriebsphase, die eine Stunde dauert, wird das Abwasser zum Behälter 2 geleitet, so daß das frisch zugeführte Abwasser die anaerob arbeitender. Mikroorganismen im Abwasser im Behälter 2 nährt. Von dem in F ϊ g. 4 veranschaulichten anaeroben Betriebsphase wird auf den in Fig.5 veranschaulichten Betriebszustand umgestellt, indem die Abwasserzufuhr 12 auf den Behälter 1 umgeschaltet, und die Geschwindigkeit des Rotors 6 auf volle Drehzahl erhöht wird, so daß im Behälter 2 aerob gearbeitet wird. Der Strömungsverlauf zum Klärbehältcr 3 wird nicht geändert, so daß im Laufe der halbstündigen Betriebsperiode gemäß F i g. 5 iine aerobe Behandlung des Wassers im Behälter 2 stattfindet in dem im vorhergehenden Zeitabschnitt anaerob gearbeitet wurde. Es erfolgt nun eine Entfernung der denitrifizierten Verbindungen vom Behälter 2.

η Nach der genannten halben Stunde wird auf die in F i g. 6 dargestellte Betriebsform umgeschaltet, indem der Überlauf 9 abgesenkt und Überlauf 8 angehoben werden, wonach das jetzt belüftete Wasser im Behälter 2 anfangen kann, in den Klärbehälter 3 zu überströmen.

u. zw. unter aerobem Abbau von organischem Stoff im Behälter J. Nach einer weiteren halben Stunde wird auf den in Fig. I gezeigten Betriebszustand umgeschaltet, indem die Geschwindigkeit des Rotors 5 herabgesetzt wird, wodurch im Behälter 1 anaerobe Behandlung und Denitrifikation einsetzt, wie in F i g. 1 veranschaulicht. Fig. 5 und 6 veranschaulichen somit eine aerobe Betriebsphase.

Es ergibt sich hieraus, daß der eine Behälter während zwei Stunden als Zufuhrbehälter dient, worauf der andere Behälter während zwei Stunden als Zufuhrbehälter dient, und während der letzten Stunde einer solchen Zufuhrperiode arbeitet der in Frage stehenden Zufuhrbehälter anaerob, während er die restlichen drei Stunden Jc-.- gesamten Betriebs/.ykiusperiode von vier Stunden aerob betrieben wird. Ferner wird das Abwasser aerob behandelt, oevor eine Überführung in den Kiärbehälter 3 stattfindet. Jeder Behälter nimmt eine Abwassermenge auf, die der der Anlage im Laufe von 12 Stunden zugefüh^rt.en Abwassermenge entspricht.

bo Die in Fig. 7 —12 gezeigte Anlage besteht aus drei zusammengebauten ovalen Behaltern 21, 22, 23. die je eine mittlere Leitwand 21a, 22a, 23a aufweisen, ähnlich wie beiden beiden Behältern 1 und 2 in Fig. 1—6.

In jedem Behälter ist ein Rotor 24, 25 bzw. 26 ange-

b5 ordnet, und die zw :\ Außenbehälter 21 und 23 weisen je einen einstellbaren Überlauf 27 bzw. 28 mit zugehörigem Ablauf auf. Ferner sind die beiden Außenbehäiter 21 und 23 durch Überführungskanäle 30 bzw. 31 mit

dem mittleren Behälter 22 verbunden. Das Abwasser wird von einem umstellbaren Bauwerk 29 zugeführt, das für die Zufuhr von Abwasser zwischen allen drei Behaltern umgestellt werden kann.

In Fig.7—12 sind für die Rotoren 24, 25 und 26 die gleichen Symbole wie in Fig. 1—6 verwendet, nur mit dem Unterschied, daß ein nicht umlaufender Rotor als ein bloßer Strich dargestellt ist. vgl. den Rotor 26 in F i g. 7, wo der Behälter 23 als Klärbehälter arbeitet.

Die in Fig. 7 —12 gezeigte Anlage arbeitet wie folgt:

In der in F i g. 7 veranschaulichten Betriebsperiode von einer Stunde arbeitet der Behälter 21 als Zufuhrbehälter, und gleichzeitig läuft sein Rotor 24 mit herabgesetzter Drehgeschwindigkeit um, so daß anaerob gearbeitet wird, ferner ist der Überlauf 27 des Behälters 21 angehoben, während der Überlauf 28 des Behälters 23 abgesenkt ist. so daß vom letzteren Behälter, der als Klärbehälter arbeitet — was wie erwähnt dadurch angedeutet ist. daß sein Rcior 26 als ein bloßer Strich dargestellt ist — eine Abströmung erfolgt. Es erfolgt somit eine Überströmung in Reihe von Behälter 21 zum Behälter 22 und weiter zum Behälter 23 durch die Überführungskanäle 30 und 31, wie durch Pfeile angedeutet. Im Behälter 21 erfolgt eine Denitrifikation, im Behälter 22 ein Abbau von organischem Stoff und eine Nitrifikation.

Nach einer solchen anaeroben Betriebsphase von einer Stunde wird auf die in F i g. 8 veranschaulichte Betriebsform umgestellt, indem der Zulauf 29 auf den mittleren Behälter 22 umgestellt wird, und der Rotor 24 auf volle Drehzahl umgestellt wird, so daß der anaerobe Zustand im Behälter 21 von einem aeroben Zustand zwecks Belüftung vor Klärung abgelöst wird. Der mittlere Behälter 22 arbeitet zum Abbau von organischem Stoff und zur Nitrifikation. Der Außenbehälter 23 arbeitet noch immer als Klärbehälter, und es wird zu ihm nur Wasser geleitet, das einer Denitrifikation und einer darauf folgenden Belüftung unterworfen worden ist. Nach einer Betriebsperiode von einer halben Stunde wird auf den in F i g. 9 gezeigten Betriebszustand umgeschaltet, wo die Zufuhr von Abwasser beibehalten wird, aber gleichzeitig der Rotor 24 gestoppt wird, so daß darin eine beginnende Klärung ohne Umwälzen stattfindet. Nach einer halben Stunde wird auf die in Fi g. 10 veranschaulichte Betriebsform umgestellt, wo die Abwasserzufuhr auf den Behälter 23 umgeschaltet wird, der Überlauf 28 dieses Behälters geschlossen wird, wogegen der Überlauf 27 des Behälters 21 geöffnet wird, und der Rotor 26 auf verminderte Drehzahl umgestellt wird, so daß im Behälter 23 zur Denitrifikation anaerob gearbeitet wird. Diese dnaerobe Betriebsphase dauert eine Stunde, worauf auf die in Fig. 11 veranschaulichte Betriebsform dadurch umgestellt wird, daß der Rotor 26 auf volle Drehzahl gebracht wird, so daß im Behälter 23 eine Belüftung des Wassers stattfindet. Nach einer halben Stunde wird auf den in Fi g. 12 veranschaulichten Betriebszustand umgestellt, indem der Rotor 26 gestoppt wird, so daß der Behälter 23 während der halben Stunde, die diese Betriebsperiode dauert, seine Tätigkeit als Klärbehälter einleitet, wozu durch Rückstellung auf den in Fig.7 veranschaulichten Zustand umgeschaltet wird.

Bei der in Fig. 7—12 gezeigten Anlage fängt somit ein Behälter dann an. anaerob zu arbeiten, wenn er als Zu'aiifbchältcr eingesetzt wird.

Bei den bisher erläuterten Anlagen werden Rotoren mit abstehenden Flügeln oder Paddeln sowohl als Umwälzglieder als auch als Belüftungsglieder verwendet.

indem die volle Drehzahl beide Wirkungen, die verminderte Drehzahl dagegen nur Umwälzen herbeiführen.

Die F.rfindung ist indessen nicht auf die Verwendung der gleichen, auf einfache Weise umstellbaren Einrichlungcn zur Erzielung dieser beiden Funktionen beschränkt, obwohl dadurch eine einfache bauliche Ausführung erreicht wird.

Wie in Fig. 13—18 gezeigt, läßt sich die Erfindung auch bei Anlagen verwirklichen, wo gesonderte Um-Wälzeinrichtungen in der Form von Rührern, und Einrichtungen, die sowohl Belüftung als auch Umwälzen hervorrufen, u. zw. durch das Einblasen von Luft, vorgesehen sind.

In Fig. 13 —18 bezeichnen 32 und 37 zwei Behälter, die je mit l.ufteinblasgliedcrn 33 bzw. 34 sowie einem Rührer 35 bzw. 36 versehen sind. Abgesehen davon ist die Anlage in derselben Weise wie die Anlage nach Fig. 1—6 geschaltet, indem sie einen Klärbehälier 3 :mfu/iM<j /μ dom Leitungen 10 und 11 führen, wobei die

Behälter 32 und 37 je einen Überlauf 8 und 9 aufweisen und durch einen Überführungskanal 15 miteinander verbunden sind. Ferner ist der Klärbchälter 3 über ein Schlammrücklcitungssystcm 14 mit den beiden Behältern 32 und 37 verbunden.

Die Anlage in Fi g. 13—18 ist analog zu den anderen Anlagen symbolisiert, indem durch Pfeile angedeutet ist, wann eine Überströmung durch den Überführungskanal 15 st-'tfindct, und ferner durch Pfeile vermerkt ist, wann die Zufuhr zum Klärbchälter durch die eine oder

jn die andere der Leitungen 10 und 11 erfolgt. Ferner ist Umwälzen bzw. anaerobe Behandlung dadurch vermerkt, daß der Rührer des in Frag:: stehenden Behälters gezeigt ist. wogegen aerobe Behandlung dadurch symbolisiert ist. daß die Lufteinblasglieder 33 bzw. 34 des in

J5 Frage stehenden Behälters gezeigt sind, welche Glieder gleichzeitig ein Umwälzen herbeiführen.

Da bei der Anlage nach Fig. 13—18 der gesamte Betriebszyklus nach genau demselben Schema aufgeteilt ist. wie bei der Anlage der Fig. 1—6, erübrigen sich nähere Erläuterungen.

Für sämtliche Anlagen gilt ferner, daß Wasser stets in demselben Umfang von einem Behälter abströmt und diesem zugeleitet wird, so daß mit angenähert gleichbleibender Füllung der Behälter gearbeitet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Reinigungsanlage mit drei Behältern, von denen wenigstens zwei abwechselnd als Zufuhrbehälter und wenigstens einer als Klärbehälter dienen, wobei das Abwasser durch Einrichtungen zum Belüften und gleichzeitigen Umwälzen des Abwassers aerob behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter, der während eines Zeitabschnittes als Zufuhrbehälter dient, wenigstens während eines Teils dieses Zeitabschnittes so betrieben wird, daß darin nur ein Umwälzen des Abwassers unter im wesentlichen anaeroben Bedingungen stattfindet, daß dieser Zufuhrbehälter wenigstens während der anaeroben Betriebsphase über den dritten Behälter mit dem als Klärbehälter dienenden Behälter verbunden ist und daß der Behälter ,sach seiner anafcroben Betriebsphase zuerst noch aerob betrieben wird, bevor er als Klärbshältcr verwendet oder mit einem als Klärbehälter arbeitenden Behälter verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. bei dem der als Zufuhrbehälter dienende Behälter nur während eines Teils des Zeitabschnittes, ip.dem er als Zufuhrbchälter wirksam ist. anaerob arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Behälter während des letzten Teils des besagten Zeitabschnittes anaerob und während des ersten Teils des Zeitabschnittes aerob arbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der als Zufuhfoehälter dienende Behälter während des ersten Teils "reines aeroben Zeitabschnitts mit einem als Klärbehälter arbeitenden Behälter unmittelbar, und während des letzten Teils seines aeroben Zeitabschnittes sowie während seiner anaeroben Betriebsphase über den dritten Behälter mit dem Klärbehälter verbunden ist.