DE3619772A1 - Abwasseraufbereitungsanlage - Google Patents

Description

Envirex Inc.
Waukesha, Wisconsin 53187, V.St.A

Abwasseraufbereitungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage, die in Verbindung mit einem Abwasseraufbereitungsprozeß eingesetzt wird, bei dem Belebtschlamm im Kreislauf in Rohabwasser oder teilweise aufbereitetes Abwasser rückgeführt wird zur Katalysierung der Zersetzung organischer Verbindungen durch aerobe Mikroorganismen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Anlage, bei der die den Mikroorganismen zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge optimiert wird, so daß sie mit höherem Wirkungsgrad organische Abfallverbindungen metabolisieren können.

Die Kreislaufrückführung von Schlamm, der "abfallfressende" Bakterien und andere Organismen enthält (Belebtschlamm), in Rohabwasser oder teilweise aufbereitetes Abwasser ist allgemein bekannt. Normalerweise wird Abwasser in einen flachen begrenzten Bereich, z. B. einen Behälter oder Graben geleitet, der eine große Oberfläche hat, die der Luft ausgesetzt ist, um dadurch das Wachstum von Bakterien und anderen Mikroorganismen, die von organischen Abfällen leben, zu fördern. Das Abwasser kann sich dabei mit der Luft vermischen, und häufig sind Vorrichtungen vorgesehen,

um die Luft/Abwasser-Grenzfläche zu vergrößern und dadurch den organischen Abbau suspendierter Abfallstoffe zu fördern. Zusätzliche Bewegungsvorrichtungen werden ebenfalls eingesetzt, um Sinkstoffe so lange wie möglich in Suspension zu halten. Beispiele für Belüftungsvorrichtungen sind Umluft-Einblasdüsen, die unter der Wasseroberfläche liegen, sowie mechanische Mischvorrichtungen wie Paddel, Walzen, Scheiben oder Bürsten, die über dem Abwasserspiegel angeordnet sind und sich in das Abwasser erstrecken und es bewegen.

Derzeit verwendete sekundäre Schlammbelüftungsvorrichtungeri weisen eine Reihe von Nachteilen auf, u. a. einen übermäßig hohen Energieverbrauch zum Betrieb der Belüftungsdüsen sowie der mechanischen Vorrichtungen, und außerdem sind relativ große Landflachen notwendig, um Behälter mit ausreichend großer Oberfläche vorzusehen.

Die US-PS 3 703 462 versucht, einige dieser Nachteile zu überwinden; dort wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Abwasserbrühe/Luft-Gemisch durch einen Vertikalstrom-Hydraulikkreis zirkuliert, und zwar in solcher Weise, daß das Entweichen erheblicher Luftmengen aus dem Gemisch über einen großen Teil des Strömungskreislaufs verhindert werden soll.

Eine bevorzugte Ausführungsform der dort vorgeschlagenen Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt einen im wesentlichen rechteckigen Behälter beträchtlicher Tiefe, gO der gasundurchlässige Umlenkorgane unter dem normalen Flüs·*· sigkeitsspiegel aufweist, die eine Mehrzahl Strömungskanäle begrenzen. In einem oder mehreren dieser Kanäle sind verschiedene Belüftungsmechanismen vorgesehen, um Luft und Strömungsenergie in das Abwasser einzuleiten.

Die Umlenkorgane verzögern das Entweichen von Luft in den Kanälen, so daß eine verbesserte Sauerstuffnutzung durch die aeroben Organismen möglich ist. Durch diese wirksamere

Sauerstoffnutzung werden die Kosten dieser Belebtschlammphase des Wasseraufbereitungsprozesses erheblich vermindert. Ein wesentlicher Nachteil der dort angegebenen Einrichtung besteht jedoch darin, daß von unterhalb des Umlenkorgans Luft in Form eines schmalen Luftblasenbandes freigesetzt wird, das sehr schnell zur Oberfläche wandert. Die Emission eingeschlossener Luft in diesem schmalen Luftblasenband bedeutet, daß die Luft nicht ausreichend lang zurückgehalten wird, so daß der verfügbare Sauerstoff durch die Abwasser-Biomasse nicht maximal nutzbar ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß die Luft in einer Zone freigesetzt wird, in der die hydraulische Strömung vertikal verläuft, wodurch Aufwärtswanderung der freigesetzten Luftblasen beschleunigt wird.

JL Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer sekundären Abwasseraufbereitungsanlage, die es der Abwasser-Biomasse erlaubt, den verfügbaren Sauerstoff optimal zu nutzen. Dabei soll eine Belebtschlamm-Abwasserauf*- bereitungsanlage angegeben werden, in der die Verweilzeit von zusätzlichem Sauerstoff gegenüber bekannten Modellen verlängert ist; außerdem wird dabei der zusätzliche Sauerstoff in einem bestimmten geometrischen Muster bzw. Verlauf vollständig durch einen Abwasserbehälter dispergiert, wodurch die Sauerstoffnutzung durch die der Aufbereitung dienende Biomasse maximiert wird.

Durch die Erfindung wird eine Anlage zum Einsatz in einem Belebtschlammverfahren für die Abwasseraufbereitung angegO geben, bei der der Kontakt zwischen der Luft, dem Abwasser und den abfallverarbeitenden Mikroorganismen im Aufbereitungsbehälter erheblich verbessert ist, da das Entweichen der Luft aus dem Behälter verzögert wird.

gg Insbesondere stellt die Erfindung eine Verbesserung eines im wesentlichen rechteckigen Behälters beträchtlicher Tiefe dar, der unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel befindliche ümlenkorgane besitzt, die eine Mehrzahl von gasundurchläs-

sigen Strömungskanälen begrenzen, wobei diverse Unterwasser-Belüftungsvorrichtungen in einem oder mehreren der Kanäle angeordnet sind und Luft und Strömungsenergie in das im Behälter befindliche Abwasser einbringen. Zur weiteren Verzögerung des Entweichens von Sauerstoff aus dem Behälter, und zur Maximierung der Sauerstoffnutzung durch die Biomasse im Behälter sind gemäß der Erfindung zusätzliche Luftfreisetzungs-Umlenkorgane vorgesehen, die so ausgelegt sind, daß sie große Luftblasen, die von den gasundurchläs·*· sigen Strömungsleitorganen zurückgehalten werden, einfangen und deren schnelles Entweichen zur Oberseite des Behälters verhindern, während sie gleichzeitig deren Oberfläche vergrößern, um dadurch die Aufnahme des darin enthaltenen Sauerstoffs durch die Mikroorganismen zu erleichtern.

ήι Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine perspektivische Seitenansicht des Vertikalschleifen-Reaktionsbe

hälters nach der Erfindung;

Fig. 2 im Schnitt eine Seitenansicht der sekundären

Umlenkorgane nach der Erfindung, wobei der Luftstrom in der bevorzugten Ausführungsform

veranschaulicht ist;

Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, wobei mehrere gegeneinander versetzte Umlenkorgane für die kon

trollierte Luftfreisetzung vorgesehen sind; und

Fig. 4 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer gg anderen Ausführungsform des Vertikalschlei

fen-Reaktionsbehälters, wobei mehrere gasundurchlässige Strömungsleitorgane vorgesehen sind.

Fig. 1 zeigt einen relativ tiefen Abwasserbehälter 10 aus einem geeigneten Werkstoff wie Beton, Kunstharz, Stahl etc. Der Behälter 10 ist im wesentlichen rechteckig und hat irgendeine erwünschte Größe, so daß er ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann; die Länge der langen oder Hauptachse des Behälters kann zwischen ca. 30 und 60 m liegen, und seine Breite kann zwischen ca. 15 und 30 m liegen. Der Behälter ist so ausgebildet, daß er eine Flüssigkeitstiefe von ca. 3-7,6 m hat.

Rohabwasser tritt in den Behälter 10 durch eine Einlaufleitung 12 von einer Rohabwasserversorgung 14 ein. Die Einlaufleitung 12 weist ferner einen Anschluß für die Zugabe von Rücklaufschlamm 16 auf, so daß der nützliche Mikroorganismen enthaltende Schlamm unmittelbar vor dem Eintritt in den Behälter 10 mit Rohabwasser vermischt wird. Auf diese Weise wird die Population von Mikroorganismen (Biomasse) im Behälter 10 aufrechterhalten.

Das Abwassergemisch wird dann belüftet, z. B. durch eine mechanische Belüftungsvorrichtung 20, so daß Luftblasen od. dgl. in das Abwasser in der oberen Schicht des Behälters eingeleitet werden. Die Belüftungsvorrichtung 20 besteht aus mehreren Scheiben 22, die auf einer zum Abwasserstrom quer verlaufenden gemeinsamen Achse 24 angeordnet sind und so umlaufen, daß sie wenigstens teilweise das in den Behälter 10 durch die Einlaufleitung 12 strömende Abwassergemisch kontaktieren.

Die Achse 24 ist mit einem Antrieb 26, z. B. einem Elektromotor, betriebsmäßig verbunden. Die Scheiben 22 weisen eine Mehrzahl feine Löcher bzw. Perforationen und Vertiefungen 28 auf, die nicht nur dazu dienen, Luftblasen in die und

Q5 unter die Oberfläche der Abwasserbrühe einzutragen, sondern auch den Zweck haben, unter der Oberfläche befindliche Flüssigkeit mitzunehmen und Tropfen davon nach oben in Kontakt mit der ümgebungsluft zu tragen. Wie gezeigt, sind

mehrere Belüftungsvorrichtungen 20 vorgesehen, und die Umlaufgeschwindigkeit kann so geändert werden, daß sie an die Betriebsbedingungen des Behälters 10 und das zugeführte Abwasser anpaßbar ist. Die mechanischen Belüftungsvorrichtungen 20 leiten also Luft unter die Oberfläche der im Behälter 10 befindlichen Flüssigkeit und erzeugen Oberflächenenergie durch Bewegen des Abwasserstroms, so daß ein Absitzen von Sinkstoffen verhindert wird.

In* Behälter ist unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel ungefähr horizontal eine Umlenkplatte 30 angeordnet, die den Innenraum des Behälters 10 in mehrere Strömungskanäle mit gleichem Volumen unterteilt; bei der bevorzugten Ausführungsform sind ein oberer Strömungskanal 32 und ein unterer Strömungskanal 34 vorgesehen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, können mehr als zwei Strömungskanäle vorgesehen sein. Die Umlenkplatte 30 ist gasundurchlässig und kann aus irgendeinem unbiegsamen Werkstoff wie einem Metall oder Kunstharz bestehen, dabei werden jedoch korrosionsbeständige Werkstoffe bevorzugt. Die Umlenkplatte kann, wie gezeigt, wellig oder in anderer Weise so ausgebildet sein, daß sie erhöhte mechanische Festigkeit hat. Die Rillen haben die zusätzliche Funktion, die Luftblasen an der Bildung eines Films bzw. an einer Ansammlung unter der Umlenkplatte 30 zu hindern.

In den Behälter 10 durch die Einlaufleitung 12 strömendes Abwassergemisch wird sofort mit dem Inhalt des Behälters sowie mit Luft durch die mechanischen Belüftungsvorrichgo tungen 20 vermischt. Die Belüftungsvorrichtungen 20 arbeiten im wesentlichen in einer Ebene, die zur Strömungsrichtung parallel verläuft, und leiten Luft und Strömungsenergie in das Abwasser ein.

Speziell haben die mechanischen Belüftungsvorrichtungen die Doppelfunktion, Luft in das Abwassergemisch einzumischen, indem sie sauerstoffarmes Abwasser an die Luft ziehen und Luft in das Abwasser ziehen. Die mechanischen

Belüftungsvorrichtungen 20 erzeugen ferner in den Strömungskanälen 32 und 34 einen behälterspezifischen Strömungsverlauf geeigneter Geschwindigkeit, was erforderlich ist, um die Sinkstoffe im Abwasser in Suspension zu halten.

Die Sinkstoffe müssen so lang wie möglich in Suspension gehalten werden, damit die Mikroorganismen in optimaler Weise auf die organischen Abfälle treffen und sie verdauen können.

Diese durch die mechanischen Belüftungsvorrichtungen 20 erzeugte gerichtete Strömung wird durch die Geometrie der Behälterinnenfläche mit ihren gekrümmten Endwandungen 31 unterstützt und bewegt sich über die Gesamtlänge des oberen Strömungskanals 32 in den unteren Strömungskanal 34 und wieder zurück in den oberen Strömungskanal 32.

Der Abwasserstrom nimmt auf seiner Kreislaufbahn Luft in Form von eingeschlossenen Luftblasen vom oberen in den unteren Strömungskanal mit, wo der Sauerstoffanteil der Luft in der Abwasserbrühe gelöst und durch die im Wasser enthaltenen lebenden Organismen verbraucht wird. Der Strömungskreislauf ist derart, daß, wenn ein bestimmtes Abwassersegment durch den oberen und den unteren Strömungskanal 32 und 34 geht, diesem Segment allmählich, ausgehend von der Stelle, an der es die mechanische Belüftungsvorrichtung 20 verläßt, der zugeführte Sauerstoff entzogen wird, bis dieses Abwassersegment auf eine weitere Belüftungsvorrichtung trifft oder zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Die Sauerstoff armut des Abwassers, wenn es auf die Belüftungsvorrichtung 20 trifft, steigert den Wirkungsgrad der Anlage erheblich, weil dadurch die Sauerstoffaufnahme erleichtert wird.

Die Zirkulation wird ausreichend lang unterhalten, bis wenigstens ein erheblicher Teil des Rohabwassers aufbereitet ist. Der Ausfluß verläßt den Behälter 10 durch eine geeignete Auslaßvorrichtung 36 mit einem Wehr 38 und einer Unterwasserleitung 40, die ein Regelorgan 42 aufweist, das

automatisch oder manuell aktiviert wird. Der Ausfluß strömt aus der Auslaßvorrichtung 36 zu einer Endkläranlage (nicht gezeigt), in der der Schlamm entfernt wird, wonach er entweder beseitigt und/oder durch Vermischen mit neuem Roh-

B abwasser im Kreislauf rückgeführt wird. Der verbleibende Ausfluß wird geklärt und anderweitig so aufbereitet, daß brauchbares Wasser erhalten wird, das in Flüsse od. dgl. geleitet wird.

Bei konventionellen Anlagen ist die biologische Absorption von Sauerstoff aus den Luftblasen nicht beendet, wenn ein bestimmtes Strömungssegment den unteren Strömungskanal erreicht. Damit enthält der Flüssigkeitsstrom zu diesem Zeitpunkt einen erheblichen Anteil eingeschlossener Luftblasen. Diese Tatsache in Verbindung mit der Eigentendenz der unter Wasser befindlichen Luftblasen, an die Wasseroberfläche zu steigen, sowie der Strömungsdynamik des Behälters 10 führen zur Ansammlung großer Luftblasen 43 an der Unterseite der Umlenkplatte 30.

Da die Oberflächenspannung der Unterseite der Umlenkplatte 30 die Strömung einer Abwassergrenzschicht im Behälter 10 verlangsamt, können sich Luftblasen unter der Oberfläche der Umlenkplatte 3 0 sammeln, bis eine Luftblase 43 bzw. mehrere solche Luftblasen gebildet sind, die ausreichend groß sind, um in das strömende Abwasser mitgerissen zu werden. Wenn diese großen Luftblasen das Ende der Umlenkplatte 30 erreichen, steigen sie in Form eines schmalen Bandes sehr schnell an die Flüssigkeitsoberfläche im Behälter 10, so daß eine erhebliche Sauerstoffmenge ungenutzt aus dem Behälter austritt. Ferner ist die Lage der konventionellen Umlenkplatte 30 derart, daß die großen Luftblasen in eine Zone im wesentlichen vertikaler Strömung freigesetzt werden, wodurch ihre Wanderung zur Abwasseroberfläche im Behälter noch beschleunigt wird.

Dieses Problem vervielfacht sich, wenn zusätzliche Belüftungsvorrichtungen im Behälter 10 in Form einer Unter-

wasser-Belüftungsvorrichtung 44 vorgesehen sind; diese umfaßt eine Pumpe 45 mit zwei Saugleitungen, deren eine Luft 46 ansaugt und deren andere an eine Rücklaufschlamm-Zuführeinheit 47 angeschlossen ist. Das Luft-Rücklaufschlamm-Gemisch wird durch die Pumpe 45 geführt und in das zirkulierende Abwasser im Behälter 10 durch mehrere offenendige Einblasleitungen 48 eingeblasen, die einen Luftstrom in den unteren Strömungskanal 34 richten. Die Einblasleitungen erteilen dem Schlammfluß eine erhöhte Geschwindigkeit und führen dem Abwasser zusätzliche Luft zu.

Um dieses Problem der unzureichenden Nutzung von Sauerstoff auszuschalten, muß das Entweichen von Luftblasen aus dem Behälter 10, nachdem die Luftblasen das Ende der Umlenkplatte 30 erreicht haben, verzögert werden, so daß der Sauerstoff besser von den Mikroorganismen aufgenommen werden kann. Ferner ist es erwünscht, das Oberflächenverhältnis von Luft zu Wasser der relativ großen angesammelten Blasen zu vergrößern, indem sie in eine Mehrzahl kleinere Blasen aufgeteilt werden.

Dieses Problem der unzureichenden Sauerstoffnutzung wird im vorliegenden Fall durch ein gasdurchlässiges Sekundärümlenkorgan 50 gelöst, das an den Seiten des Behälters 10 befestigt ist. Das Sekundär-Ümlenkorgan 50 besteht aus einem gekrümmten Gaseinfan*gteil 52 und einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Gasfreisetzungsteil 54 mit einer Vielzahl von willkürlich beabstandeten Gasfreisetzungsöffnungen 56. Das Sekundär-Ümlenkorgan 50 ist im

QQ Behälter 10 über dem Umlenkorgan 30 angeordnet unter Bildung einer engen Kammer 58, die eine Höhe in der Größenordnung von 0,3-0,6 m hat. Das Sekundär-Ümlenkorgan 50 ist ferner im Behälter 10 nahe dem Ende des Umlenkorgans 30 angeordnet, so daß der gewölbte Gaseinfangteil 52 die gro-

Q5 ßen Blasen 43 einfangen kann, wenn sie von unterhalb des Umlenkorgans 30 entweichen.

Die großen Luftblasen 43 strömen dann in den engen Raum 58, in dem ihre natürliche Tendenz, zur Oberfläche aufzusteigen, sie durch die kleineren Gasfreisetzungsöffnungen 56 drückt. Diese sind so ausgebildet und angeordnet* daß kleine Blasen 60 gebildet werden, die ungefähr so groß sind wie Blasen, die aus einer industriell üblichen Grobblasen-Umlenkvorrichtung austreten, also einen Durchmesser in der Größenordnung von 6,35-12,7 mm haben. Diese Bildung einer Vielzahl kleiner Blasen 60 aus den großen Blasen 54 in der Kammer 58 steigert den Sauerstoffübertragungs-Wirkungsgrad der Anlage erheblich, indem zusätzliche Luft/Flüssigkeits-Oberfläche geschaffen wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Gasfreisetzungsteil 54 im wesentlichen parallel zum Umlenkorgan 30 orientiert und verläuft in Längsrichtung über ca. 15-30 % der Länge des Umlenkorgans 30 vom Gaseinfangteil weg. Die genaue Lage des Sekundär-Umlenkorgans 50 kann veränderlich sein, solange ihre Lufteinfangfunktion nicht beeinträchtigt ^unä der Abwasserstrom im Strömungskanal 32 nicht behindert wird. Kleine Blasen 60 werden in den oberen Strömungskanal 32 auf einer unter einem Winkel verlaufenden Bahn freigesetzt, während sie in den bewegten Abwasserstrom eingetragen werden.

Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform, wobei wenigstens ein zusätzliches gasdurchlässiges Gasfreisetzungs-Umlenkorgan 62 im oberen Strömungskanal des Behälters TO angeordnet ist. Das Gasfreisetzungs-Umlenkorgan 62 ist ein

go im wesentlichen flaches Element aus unbiegsamem Werkstoff mit einer Mehrzahl von willkürlich beabstandeten Gasfreisetzungsöffnungen 56, deren Größe etwa derjenigen der Öffnungen im Sekundär-Umlenkorgan 50 entspricht. Das zusätzliche Gasfreisetzungs-Umlenkorgan 62 ist abstrom vom

op- Sekundär-Umlenkorgan 50 über diesem so angeordnet, daß es die kleinen Luftblasen 60 auf ihrem Weg zur Flüssigkeitsoberfläche im Behälter nochmals aufhält.

Auf diese Weise kann aus unter Wasser befindlichen Luftblasen im wesentlichen der ganze Sauerstoffgehalt durch schwebende Biomasse entnommen werden, bevor die Blasen aus dem Behälter 10 entweichen. Je nach der gewünschten rückzugewinnenden Sauerstoffmenge, der Länge des Behälters und der Energiemenge sowie der Energiekosten, die zur Erzeugung von Strömungsgeschwindigkeiten notwendig sind, können zusätzliche Umlenkorgane in Abstromrichtung abgestuft und versetzt vorgesehen werden, so daß eine Mehrzahl von BIasenrückhaltezonen 64 gebildet ist. Weitere Gasfreisetzungs-Umlenkorgane 62 können vorgesehen werden, solange die Strömungsgeschwindigkeit im oberen Strömungskanal 32 nicht merklich beeinträchtigt wird. Letztlich ist jedoch die Höchstzahl zusätzlicher Gasfreisetzungs-Umlenkorgane 62 durch das Gesetz des abnehmenden Vorteils bestimmt, da mehr Umlenkorgane der Strömungsgeschwindigkeit mehr Widerstand entgegensetzen, als aufgrund der dadurch rückgewonnenen minimalen zusätzlichen Sauerstoffmenge akzeptabel ist.

Eine alternative Ausführungsform 70 der Anlage ist in Fig. 4 gezeigt. Der Behälter 10 gleicht dem vorher beschriebenen; er ist rechteckig und besteht aus Beton oder einem anderen geeigneten Werkstoff und kann ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen. Das Innere des Behälters 10 ist in mehrere Strömungskanäle 74, 76, 78, 80 unterteilt durch geeignete gasundurchlässige Umlenkmittel 30, umfassend ein inneres und ein äußeres Umlenkorgan 71 bzw. 73. Die Strömungskanäle 74, 76, 78 und 80 sind strömungsraäßig in Serie miteinander verbunden und leiten Flüssigkeit durch einen Strömungskanal und dann durch einen weiteren Strömungskanal, ohne daß die Flüssigkeiten sich in den verschiedenen Strömungskanälen vermischen oder das Auftreten von blinden oder toten Stellen in diesen Kanälen möglich ist.

Der Behälter 10 weist eine geeignete Einlaufleitung 12 auf, die mit einer Rohabwasserversorgung 14 verbunden ist, und hat einen Anschluß zur Zuführung von Rücklaufschlamm 16, so daß Rohabwasser und Rücklaufschlamm beim Eintritt in den

Behälter 10 miteinander vermischt werden und das Abwassergemisch innerhalb des Behälters und durch die verschiedenen Strömungskanäle zirkuliert.

Die Umlenkmittel 30 sind im Behälter 10 unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel so angeordnet, daß das Behälterinnere . in mehrere Strömungskanäle mit ungefähr gleichem Volumen unterteilt ist. Normalerweise hat jeder Kanal eine Tiefe von ca. 1,8-3,6 m. Die Umlenkmittel 30 sind entlang Abschnitten des Behälters so angeordnet, daß die Abwasserbrühe nur um die Enden in einem vorbestimmten orbitalen Kreislauf strömen kann, so daß jedes Abwassersegment sämtliche Strömungskanäle passiert.

Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, ist eine mechanische Belüftungsvorrichtung 20 entlang der Oberseite des Behälters 10 so angeordnet, daß sie das Abwasser kontaktiert, das in dem obersten Strömungskanal 74 strömt. Die Belüftungsvorrichtung 20 besteht im wesentlichen aus umlaufenden Organen 22, die in geeigneter Weise in die angedeutete Richtung drehbar gelagert sind. Die Belüftungsvorrichtung 20 belüftet die Abwasserbrühe, indem sie Tropfen an die Luft zieht und belüftet und außerdem Luft in die bewegte Abwasserbrühe einträgt. Eine zweite Funktion der Belüftungsvorrichtung 20 ist die Erzeugung einer Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit, die ausreicht, um Sinkstoffe in Suspension zu halten.

Wenn die Abwasserbrühe das Ende des Strömungskanals 74 erreicht, trifft sie auf die gekrümmte Endwand 31 des Behälters 10 und wird nach unten in den Strömungskanal 76 gedrückt. Eine zusätzliche Unterwasser-Belüftungsvorrichtung 44, die eine Einblasvorrichtung 48a umfaßt, bläst Luft und/oder Rücklaufschlamm in den Strömungskanal 76 und sorgt für zusätzliche Luft und weitere Strömungsenergie. Ein Absperrorgan V regelt die Menge der Luft und/oder des Luft-Rücklauf schlamm-Gemischs, das durch die Einblasvorrichtungen 48a und 48b eingeblasen wird.

Die Abwasserbrühe strömt weiter entlang dem Strömungskanal 76 in Pfeilrichtung und trifft auf die gekrümmte Endwand 8 des äußeren Umlenkorgans 71, so daß sie abwärts und in den Strömungskanal 78 strömt. Es ist zu beachten, daß die Mehrzahl Einblasleitungen 48a als Anordnung entlang dem Eingang des Strömungskanals 76 vorgesehen sein kann, um für ausreichende Luft und Strömungsenergie zu sorgen, so daß sowohl der biologische Zersetzungsprozeß unterhalten wird als auch Sinkstoffe in Suspension gehalten werden, während die Flüssigkeit durch die Kanäle 76 und 78 strömt.

Wenn die Abwasserbrühe das Ende des Strömungskanals 78 erreicht, trifft sie wiederum auf die gekrümmte Endwand 31 des Behälters 10 und wird nach unten in den Strömungskanal 80 umgeleitet. Eine weitere Anordnung von Einblasleitungen 48b ist entlang dem Einlauf des Strömungskanals 80 vorgesehen, so daß der zirkulierenden Abwasserbrühe zusätzliche Luft und Energie zuführbar sind. Dieses Umlaufsystem wird ausreichend lang unterhalten, um wenigstens einen erheblichen Teil des ursprünglich zugeführten Rohabwassers aufzubereiten; dann wird die Auslaßvorrichtung 36 betätigt, so daß eine geregelte Menge des aufbereiteten Ausflusses in der bereits erläuterten Weise abgezogen wird.

Um die Verweilzeit von Luftblasen im Behälter 10 der Einrichtung 70 zu steigern und eine maximale Nutzung des verfügbaren Sauerstoffs zu ermöglichen, ist ein gasdurchlässiges Sekundar-Umlenkorgan 50 vorgesehen, das die Luftblasen in einem breiten Band in eine im wesentlichen horizontale Strömung freisetzt. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 besteht aus unbiegsamem Werkstoff mit einem im wesentlichen horizontal abgeflachten Gasfreisetzungsteil 54 und einem gekrümmten Gaseinfangteil 52, so daß das Sekundär-Umlenk-

3g organ 50 im Querschnitt J-förmig erscheint. Der Gasfrei-¹ setzungsteil 54 weist eine Mehrzahl willkürlich beabstandete Gasfreisetzungsöffnungen 56 auf, die jeweils einen Durchmesser in der Größenordnung von 6,3-12,7 mm haben.

Bei der Einrichtung 7 0 ist das Sekundär-ümlenkorgan 50 so orientiert, daß seine Längsachse im wesentlichen parallel mit dem obersten Rand der Umlenkmittel 30 verläuft; allerdings ist die genaue Lage des Sekundar-ümlenkorgans 50 veränderlich, solange angesammelte Blasen 43 in wirksamer Weise eingefangen werden und die Strömung der Abwasserbrühe im Kanal 74 nicht merklich beeinträchtigt wird. Die Lage des Sekundär-Umlenkorgans 50 über dem obersten Rand der

IQ Umlenkmittel 30 ist derart, daß eine enge Kammer 58 gebildet ist, deren Höhe 0,3-0,6 m beträgt. Das Sekundär-Umlenkorgan 50 ist ferner seitlich so positioniert, daß der gekrümmte Einfangteil 52 so orientiert ist, daß er große Luftblasen 43, die unter den Umlenkmitteln 30 eingeschlossen sind, abfängt, wenn sie zur Oberfläche steigen. Die großen Luftblasen 43 werden aufgeteilt und treten als breites Band in einen Bereich des Behälters 10 aus, der einen im wesentlichen horizontalen Strömungsverlauf hat. Bei der Einrichtung 70 gleicht die Funktionsweise des Sekundär-Umlenkorgans 50 im wesentlichen derjenigen der vorher erläuterten bevorzugten Ausführungsform.

Somit wird ein Vertikalschleifen-Reaktorbehälter für die Aufbereitung von Abwasser angegeben, umfassend einen Behälter mit einer Zwischenkammer, die einen bestimmten Flüssigkeitsspiegel hat, ein gasundurchlässiges Umlenkorgan in der Innenkammer unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel, so daß mehrere längs verlaufende Strömungskanäle gebildet sind, Mittel zur Zuführung von Abwasser in den Innenraum, Belüf-

gO tungsvorrichtungen, die in wenigstens einem der Strömungskanäle angeordnet sind und Luft und strömungsinduzierende Energie in das Abwasser einführen, so daß das Luft-Abwasser-Gemisch durch die Mehrzahl Strömungskanäle zirkuliert, und wenigstens ein gasdurchlässiges, gasfreisetzendes Sekundär-Umlenkorgan, das so ausgebildet und angeordnet

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1 ist, daß es das Entweichen von Luftblasen aus der Abwasserbrühe verzögert, bis im wesentlichen der gesamte verfügbare Sauerstoff von der das Abwasser abbauenden Biomasse aufgenommen werden kann.

Claims (18)

Patentansprüche

1. Abwasseraufbereitungsanlage mit

- einem langgestreckten Behälter mit Endwänden mit einem Abwassereinlaufende und einem Abwasserauslaßende, mit Seitenwänden und einem Innenraum, der ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann;

- einem horizontal angeordneten gasundurchlässigen ersten Umlenkorgan, das sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie der Behälter erstreckt, jedoch von dessen Endwänden beabstandet ist unter Bildung von Strömungskanälen zwischen dem Umlenkorgan und den Endwänden, wobei das erste Umlenkorgan in dem Innenraum unter dem Flüssigkeitsspiegel positioniert ist;

- wobei der Behälter und das erste Umlenkorgan eine Mehrzahl von in Serie miteinander verbundenen Kanälen bilden, die einen langen endlosen vertikalen Strömungskreislauf zum vollständigen Vermischen von Abwasserstoffen im Behälter bilden;

- Mitteln zur Zuführung von Rohabwasser und Rücklaufschlamm in den Innenraum;

- einer Belüftungsvorrichtung, die in wenigstens einem der Kanäle angeordnet ist und Luft sowie strömungsinduzierende Energie in die Abwasserstoffe im Innenraum einleitet ; und

667-ENV 85014A-Schö

- Mitteln zum Abziehen von aufbereitetem Abwasser aus dem Innenraum;

gekennzeichnet durch - wenigstens ein horizontal angeordnetes, gasdurchlässiges Sekundär-Ümlenkorgan (50), das sich im wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Seitenwände (31) des Behälters (10) erstreckt und Luftblasen (43), die vom ersten Umlenkorgan (30) zurückgehalten werden, einfängt und ihr Entweichen zur Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter verzögert.

2. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Ümlenkorgan (50) einen Gasfreisetzungsteil (54) und einen Gaseinfangteil (52) aufweist.

3. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinfangteil (52) des Sekundär-Umlenkorgans (5OJ gekrümmt ist, so daß das Sekundär-Ümlenkorgan J-Querschnitt hat.

4. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des horizontalen Sekundär-Ümlenkorgans (50) im "wesentlichen parallel zum ersten horizontalen Umlenkorgan (30) orientiert ist.

go 5. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinfangteil (52) des horizontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) an das Abwassereinlaufende des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) angrenzt.

6. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gaseinfangteil (52) des horizontalen Sekundär-Ümlenkorgans (50) so ausgebildet und angeordnet ist, daß er um das Abwassereinlaufende des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) herum und unter diesem verläuft.

7. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenkorgan (50) in dem Behälter (10) in relativ geringem Abstand über dem ersten Umlenkorgan (30) angeordnet ist.

8. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenkorgan (50) in dem Behälter ca. 0,3-0,6 m über dem ersten horizontalen Umlenkorgan (30) angeordnet ist.

9. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

2Q daß das horizontale Sekundär-Umlenkorgan (50) geringere Länge als das erste horizontale Umlenkorgan (30) hat.

10. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des horizontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) 15-30 % der Länge des ersten horizontalen Umlenkorgans (30) beträgt.

11. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Sekundär-Umlenkorgan (50) aus einem Polymer besteht.

12. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des horizontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) eine Mehrzahl Öffnungen (56) aufweist.

13. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des horizontalen Sekundär-Umlenkorgans (50) eine Mehrzahl von willkürlich beabstandeten Öffnungen

(56) aufweist.

14. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich beabstandeten Öffnungen (56) einen Durchmesser von 12,7 mm oder weniger haben.

15. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein zusätzliches gasdurchlässiges', gasfreisetzendes Umlenkorgan (62), das abstrom vom horizontalen Sekundär-ümlenkorgan (50) über diesem angeordnet ist.

16. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche gasfreisetzende Umlenkorgan (62) eine Mehrzahl von willkürlich beabstandeten Öffnungen aufweist.

17. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennze i c h η e t , daß die Öffnungen einen Durchmesser von 12,7 mm oder weniger haben.

18. Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

gQ daß das zusätzliche gasfreisetzende Umlenkorgan (62) so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Entweichen von Luftblasen aus dem Behälter (10) weiter verzögert wird, bis im wesentlichen der gesamte verfügbare Sauerstoff durch im Behälter befindliche Mikroorganismen absorbiert ist.