APPARATUS FOR THE BIOLOGICAL PURIFICATION OF ORGANIC WASTE WATER

Abstract: 1. Apparatus for the biological purification of, in the main, heavily polluted organic waste water, comprising at least two activated sludge storage tanks which are connected to one another via a connecting line and are in the form of closed pressure vessels, and each of which has aeration devices in the region of the base for passing oxygen into the waste water and possesses, in its particular upper region above the waste water space, a collecting space for gas, scum or bulking sludge, characterised in that the connecting line begins in the upstream pressure vessel at the lower boundary of the collecting space for gas, and ends as a pressure-tight overflow (12) in the waste water space in the downstream vessel, the overflow (12) of each subsequent vessel being located at a lower level than the overflow (12) of the preceding one in order to form a cascade arrangement for the vessels (3, 13, 14), and that the aeration device of each pressure vessel is connected to an oxygen feed line (6).

Description: Vorrichtung zur biologischen Reinigung organischer Abwässer Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum biologischen Reinigen vornehmlich stark belasteter organischer Abwässer mit wenigstens zwei miteinander über einen Uberlauf verbundenen Belebtschlammspeichern, die jeweils im Bodenbereich Belüftungseinrichtungen zum Einleiten von Sauerstoff aufweisen. Aus der DE-AS 1 277 159 ist eine Vorrichtung der ein ganges genannten Art bekannt, bei welcher die 3elebt- schlammspeicher aus kanalartigen Betonbecken bestehen. Die Becken sind oben offen und werden mit Hilfe von gitterartigen Bodenbelüftern mit Sauerstoff versorgt, die jeweils von einer die Becken überstannenden Brükke von oben her in das Abwasser hineinragen und durch die Bewegung der Brücke durch das Wasser gezogen werden. Die bekannte Vorrichtung hat viele Nachteile. Die Bekken stellen im Erdreich fixierte Bauwerke dar, die relativ teuer in der Herstellung sind. Wenn sich die flen- ge des zu verarbeitenden Abwassers verändert, vor allem wenn die Abwassermenge sich relativ kurzfristig steigert, ist nur schlecht eine Anpassung an die neue Situation möglich, da in diesem Fall zusätzliche Becken bereitgestellt werden müssen, für die jeweils eigene Genehmigungsverfahren zu beantragen sind. Bei grossflächigen Becken kommt noch die Schwierigkeit hinzu, dass der notwendige Platz hierfür vorhanden sein muss. Für das Am-Leben-Halten des Belebtschlammes sind die besagten Belüftungseinrichtungen vorgesehen, die zum Versorgen des Wassers durch das Abwasser bewegt werden müssen. Da die Becken offen sind, entweicht der eingetragene Sauerstoff an der Oberfläche der Abwässer. Die herkömmlichen Vorrichtungen der eben beschriebenen Art sind für die spezifischen Anforderungen von Industrieabwässern, insbesondere von Abwässern der Bebensmittel- industrie nicht eingerichtet. Kurzfristige Spitzenbelastungen in der Hydraulik und ausgeDraKte Schwankungen sowohl in den BSB5-Frachten, als auch in den PR-Wer- ten haben insbesondere bei stossweise erhöhten Abwassertemperaturen von z.T. über 4000 die Funktionsunfähig keit und damit das Umkippen der Kläranlagen zur Folge. Insbesondere als Nachteil wird angesehen, dass der sich an der Abwasseroberfläche ausbildende Schwimm- oder Blähschlamm zumeist in den Vorfluter mit ausgespült wird. Die bei der Industrie oft zu beobachtende, hydraulische Nengenüberlastung führt bisweilen zu einer derart starken Reduzierung der Abbauleistung, dass es oft zum Ausspülen des Belebtschlammes kommt. In diesem Fall ist nach dem Umkippen der Kläranlage eine lange biologische Aufbauphase notwendig, während der der Vorfluter einer vollen Belastung ausgesetzt ist. Die offenen Schlammbecken haben insbesondere bei schlecht funktionierenden Anlagen oder auch kurzfristigen Bei- stungsstörungen eine Geruchsbelästigung zur Folge, die die Umwelt belastet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe welcher insbesondere organisch stark belastete Industrie abwässer sicher, kostengünstig und ohne Geruchsbelästigung gereinigt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Speicher als vollständig geschlossene Druckbehälter ausgebildet sind, in deren oberen Bemich über dem Abwasser ein Gas-, Schwimm- oder Blähschlammsammelraum vorhanden ist, an dessen unterer Grenze sich der Uberlauf als ein Druckrohr befindet, das beim nachfolgenden Behälter im Abwasser endet. Die vollständig geschlossenen Behälter haben vielfältige Vorteile. Sie können z.B. als Drucktanks ausgebildet werden. Bei einer Steigerung der Abwassermenge ist es leicht ohne grösseren Aufwand möglich, den vorhandenen Drucktanks weitere Drucktanks bei zuordnen. Dies gilt insbesondere für diejenigen Industrien, die ohnehin über Drucktanks verfügen, die eventuell an anderer Stelle gerade nicht benötigt werden. Die Behälter sind auch deshalb vorteilhaft, weil sie allseits geschlossen sind. Das Behältervolumen kann deshalb in zwei Räume, nämlich in einen unteren Abwasserraum und einen oberen Gas-, Schwimmschlamm- oder Blähschlammsammelraum aufgeteilt werden. Der obere Raum dient zum Sammeln des in das Abwasser eingetragenen Sauerstoffes und zur Aufnahme des Schwimm- oder Blähschlammes. Der Sammelraum übernimmt deshalb sowohl die Funktion des Sammelns des Schlammes und des Sauerstoffes, als auch die Funktion des Komprimierens und Verdichtens dieses Schlammes. Dies bedeutet, dass der sich im oberen Raum sammelnde Sauerstoff den Schlamm verdichtet und komprimiert und in der gewünschten Weise in seinem Volumen verringert. Auch eventuell sich sonst bildende Gase, die eventuell eine Geruchsbelästigung mit sich bringen würden, werden gesammelt. Sowohl der Sauerstoff, als auch die übrigen Gase und der Schlamm werden zusammen im ueberlauf vermischt und in das Abwasser des nächstfolgenden Behälters eingetragen. Die im Schwimmschlamm enthaltenen Schwebe stoffe und das gesammelte Gas inklusive des Sauerstoffes werden dadurch wieder in das Abwasser des nächsten Behälters eingewälzt. Der Rest- Sauerstoff wird infolgedessen nochmals benutzt. Die SckweDestofle erhalten im Abwasser des nächstfolgenden Behälters die flöglichkeit, weiter verarbeitet zu werden. Restbestände vorhandener Sedimente werden durch den Überlauf weiter stabilisiert und abgebaut, so dass in der Folge die Problematik des sonst entstehenden Bläh- oder Schwimmschlamms entfÅallt. Der Gassammelraum im oberen Bereich eines jeden Druckbehälters hat aber noch einen Effekt. Der entstehende Überdruck sorgt für die notwendige Flüssigkeits- und Gas bewegung im Überlauf und für die Reinigung in diesem. Dies bedeutet, dass das über den Überlauf abfliessende Abwasser zusammen mit dem Gas und dem Schlamm innerhalb des Überlaufs in ausreichendem Masse fortbewegt werden und zugleich verhindert wird, dass sich der Überlauf etwa verstopft. Die erfindungsgemässen Druckbehälter ermöglichen deshalb eine mehrmalige Ausnützung des eingetragenen Sauerstof fels. Besonders vorteilhaft wird der Sauerstoff dann verwendet, wenn die Behälter eine gegenüber ihrem Durchmesser grössere vertikale Erstreckung aufweisen. Die Belüf tungseinrichtung kann sich über den gesamten Boden des Behälters erstrecken. Die relativ grosse vertikale Ausrichtung der Behälter bietet die Möglichkeit, den eingetragenen Sauerstoff sehr viel intensiver zu nutzen, als dies beispielsweise bei den normalen Bek- ken herkömmlicher Kläranlagen der Fall ist. Will man die Behälter in einer Kaskadenanordnung hintereinanderschalten, so ist es vorteilhaft, wenn der Überlauf des jeweils folgenden Behälters tiefer angeordnet ist, als der Uberlauf des Vorhergehenden. Auf diese Weise erreicht man, dass der jeweils vorhergehende Behälter sich selbsttätig in den Nächsten entleert. Für das Abscheiden des Schlammes am Ende der Abwasserreinigung ist es günstig, wenn den Druckbehältern wenigstens ein unbelüfteter Absetzbehälter für den Schlamm nachgeschaltet ist. Um die Reinigung der Abwässer insbesondere bei Schwankungen von Menge und Art steuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn dem ersten Druckbehälter ein Sammeltank zum Bereithalten von rückgeführtem Belebtschlamm vorgeschaltet ist. Der Belebtschlamm kann dann nach Wunsch wenigstens dem ersten Druckbehälter zum Impfen des neu eingeführten Abwassers zugeführt werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass die den Belebtschlamm bildenden Mikroorganismen durch die fortschreitende Reinigung der Abwässer zunehmend aus den Behältern ausgetragen wird. Eine weitere Steuerung des Reinigungsvorganges ist dadurch möglich, dass der Abwasserzulauf zum ersten Druckbehälter mit einer Temperaturregulierungsein richtung, z.B. in Form einer Wärmepumpe versehen ist. Werden heisse Abwässer zugeleitet, so kann mit Hilfe der Wärmepumpe die Temperatur auf den für die flikro- organismen günstigsten Bereich eingestellt werden. Dies bedeutet, dass sofort der richtige Abbau der Abwässer einsetzt, und der Belebtschlamm nicht etwa durch zu heisse Abwässer in seiner Existenz gefährdet wird. Der biologische Abbau ist auf diese Weise voll steuerbar. Die Sauerstoffbindung kann optimiert werden. Die Abwärme ist wirtschaftlich wieder verwendbar. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der ErSin- dung anhand einer Zeichnung beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Schemaskizze einer Vorrichtung zur bioligischen Reinigung organisch bela steter mit insgesamt drei Belebtschlamm Druckbehältern, einem Absetzbehälter und ei nem Sammeltank, und Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Ab bauleistung über der Abbauzeit. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung stark belasteter organischer Abwässer gezeigt. Im vorliegenden Fall dient sie zur Reinigung von Abwässern der Milchindustrie, die über einen Zulauf 2 in einen ersten Druckbehälter 3 eingetragen werden. Der Zulauf 2 mündet im Bereich des Bodens des allseitig geschlossenen Druckbehälters 3, der als vertikaler Zylinder mit zwei kegelartigen Stirnhauben 4 ausgebildet ist. Im Bereich der unteren Stirnhaube ist eine Belüftungseinrichtung 5 fest installiert, die mit Hilfe handelsüblicher Belüftungekerzen über den gesamten Zylinderquerschnitt des Behälters Luft bzw. Sauerstoff in den Behälter einträgt. Die Belüftungseinrichtung wird über eine Leitung 6 mit Luft bzw. Sauerstoff versorgt. An der oberen Stirnhaube ist ein Überdruckventil 7 vorhanden, das über eine Leitung 8 mit einem Ablauf 9 verbunden ist. Das Überdruckventil dient als Sicherheitseinrichtung. Sollte innerhalb des Behälters ein nicht mehr zulässiger Druck entstehen, so bläst dieser über die Leitung 8 in den Ablauf 9 ab. Das innere des Druckbehälters ist in zwei Räume aufgeteilt, nämlich in den unteren Raum 10 für die Aufnahme des Abwassers, und in einen etwa 10 % des Tankvolumens umfassenden oberen Raum 11, der als Sammelraum für Gas , Schwimm- oder Blähschlamm ausgebildet ist. An der Grenze zwischen dem Raum 11 und 10 befindet sich in der Zylinderwandung des Behälters 10 ein Über- lauf 12 ln Form eines Druckrohrers, das waagerecht aus dem geschilderten Druckbehälter 3 in einen nachgeschalteten Druckbehälter 13 hineingeführt ist, der vom grundsätzlichen Aufbau her ebenso wie ein dritter Behälter 14 genauso aufgebaut ist, wie der Behälter 3. Übereinstimmende bzw. analoge Teile der Behälter 13 und 14 sind deshalb mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie der Behälter 3. Der Überlauf 12 mündet bei dem jeweils folgenden Behälter unterhalb der Grenze zwischen dem Abwasserraum 10 und dem Sammelraum 11, so dass die durch den Überlauf geförderten Fluide auf jeden Fall beim folgenden Behälter wiederum in das Abwasser eingetragen werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfa¯t in der gezeigten Ausführungsform die bereits angegebenen drei Druckbehälter 3, 13 und 14. Die behälter sind kaskadenartig hintereinander angeordnew, wobei der Überlauf 12 des jeweils folgenden Behälters tiefer angeordnet ist, als der Überlauf des Vorhergehenden. Bei allen Behältern ist die vertikale Frstreckung grösser als der Durchmesser. Dem letzten Druckbehälter 14 ist ein sogenannter Absetzbehälter 15 nachgeschaltet, der unbelüftet ist. Dieser weist ebenso wie ein noch nachfolgend anzugebender Sammeltank 16 die vertikale zylindrische Gestalt der Druckbehälter 3 und die kegel artigen Stirnhauben 4 auf. Der Absetzbehälter besitzt im unteren Bereich seiner Mantelfläche eine mit einem Ventil 17 verseheneverbindungsleitung 18 zum Ablauf 9. Am oberen Bereich des Zylindermantele besitzt er einen Über- lauf 19, der ebenfalls in den Ablauf 9 mündet Das Ventil 17 ist niveaugesteuert, und schafft die Nög- lichkeit, bei eventuell grossen mengen zusätzlichen Abwassers den Absetzbehälter 15 zusätzlich zu entleeren. An der Bodenstirnhaube 4 des Absetzbehältere 15 beginnt eine durch eine Pumpe 20 unterst:itzte Rücklaufleitung 21, die zu dem Sammelbehälter 16 führt und dort an der oberen Stirnhaube 4 mündet. Sie dient zum Rückführen eines Teiles des im Absetzbehälter auf ge- fangenen Belebtschlammes. Zu diesem Zwecke führt von der Bodenhaube 4 des Absetzbehälters 16 eine Impfleitung 22 zum ersten Druckbehälter 3. Sie mündet dort im Bodenbereich in der Nähe des Zulaufes 2. Der Zulauf 2 ist in nicht gezeigter Weise mit einer Wärmepumpe zum Einstellen der Temperatur des in den Druckbehälter 3 einzutragenden Abwassers versehen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet dergestalt, dass über einen Zulauf 2 z.B. temperatureingestellte Abwässer der Milchindustrie in den ersten Drucktank 3 eingeführt werden. Zusammen mit dem frischen Abwasser wird aus dem Sammeltank 16 rückgeführt er Belebtschlamm eingeführt, der das frische Abwasser mit den Mikroor- ganismen des Belebtschlammes anreichert. Von unten wird über die Leitung 6 und mit Hilfe der Belüftungseinrich- tung 5 Luft bzw. Sauerstoff in das Behälterinnere eingetragen. Derselbe durchströmt insbesondere in Form kleiner Luftperlen das Abwasser, das den gesamten Raum 10 einnimmt. Das aufsteigende Gas und der Sauerstoff wird im Raum 11 aufgefangen, wobei sich das Gas komprimiert und eventuell dort vorhandene Sedimente, Schwimm- oder Blähschlamm verdichtet. An der Grenze zwischen dem Raum 10 und 11 befindet sich der Überlauf 12,dwnh den sich sowohl das Abwasser, die aufgefangenen Gase, als auch eventuelle Sedimente und Bläh- und Schwimmachlammteile in den nächsten Tank entleeren, wo sie in das Abwasser eingetragen werden. Der dem Behälter 3 nachfolgende Behälter 13 ist geringfügig niedriger ausgebildet, als der vorgeschaltete Behälter, aber besitzt den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion. Auch dort wird das Abwasser durch den De- lebtschlamm gereinigt. Zur Akiveialhug des Belebtschlammes dient der ebenfalls im Bodenbereich eingetragene Sauerstoff. Auch beim Druckbehälter 13 wird die Mischung aus Gas, Abwasser und Schlamm über den Überlauf 11 in das Abwasser des nächsten Druckbehälters 14 eingetragen, wo das Belebtschlammverfahren weitergeführt wird. Dem Behälter 14 ist ein unbelüfteter Absetzbehälter 15 nachgeschaltet, der für die Aufnahme des geklärten Abwassers und des Belebtschlammes dient. Der Überlauf 19 dient als Regelüberlauf zur Abfuhr des geklärten Abwassers und eventuell überflüssigen Belebtschlammes in den Ablauf 9. Die Verbindungslei- tung 18 mit dem niveaugesteuerten Ventil 17 wird zum zusätzlichen Abführen von Abwasser bzw. Belebtschlamm herangezogen. Über die Schlammrückführleitung 21 wird der im Bodenbereich des Absetzbehälterw 15 gesammelte Belebtschlamm zurückgebracht zum Sammeltank 16, der ständig eine intakte Biomasse auf Vorrat hält. Sie dient zur sofortigen Betriebsaktivierung des Klärsystems und bietet darüberhinaus eine zusätzliche Sicherung der Vorrichtung gegen Ausspülen der Biologie. Diese Gefahr ist aber bei der Erfindung durch das gewählte Mehrtanksystem mit Absetztank ohnehin auf ein Ni- nimum reduziert. Der Sammelfiank ist in nicht gezeigter Weise leicht belüftet. Das Nachfüllen des Sammeltankes 16 erfolgt kontinuierlich durch Nachfüllen aus der Schlammrückführ- leitung 21 oder aus einem dem Absetzbehälter 15 zugeordneten, nicht gezeigten Schlammabscheider. Der vom Absetzbehälter 15 abgeschiedene Schlamm kann anschliessend eingedeckt werden und zwar über die herkömmlichen Verfahrensweisen, wie Dekantie- rein, Pressen, Filtern. Eine Neutralisation entfällt bei der beschriebenen Vorrichtung, da sich in den Behälter eventuell wechselseitig anfallende, alkalische oder saure Ab wässer durch Verrnischung selbst neutralisieren und die aktive Biologie den PH-Wert von selbst auf ca. 7 bis 8,5 PH einstellt. In Fig. 2 der Zeichnung ist auf der Abszisse die Abbauzeit in Stunden und auf der Ordinate die Abbauleistung in Prozent aufgetragen. Die Skizze gibt das Ergebnis eines mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vollzogenen Versuchs wieder. Es ist zu erkennen, dass nach der relativ kurzen Zeit von 12 Stunden eine Abbauleistung von ca. 65 % erreicht wird. Dies ist ein beachtlicher Erfolg, der insbesondere auf der intensivenAusnutzung des eingetragenen Sauerstoffes und der geschlossenc Bauweise der Behälter beruht. Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungs beispiel beschränkt. Sie zeichnet sich insbesondere durch einen geringen wirtschaftlichen Investitions- aufwand, sowie durch einen geringen Raum- und Platzbedarf aus.

Claims: Vorrichtung zur biologischen Reinigung organischer Abwässer Patent anstrüche 1. Verfahren zur biologischen Reinigung vornehmlich stark belasteter organischer Abwässer mit wenigstens zwei miteinander über einen Überlauf verbundenen Be lebtschlammspeiche## die jeweils im Bodenbereicr. Belüftungseinrichtungen zum Einleiten von Sauerstoff aufweisen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Speicher als vollständig geschlossene Druckbehäl- ter (3, 13, 14) ausgebildet sind, in deren oberen Bereich über dem Abwasserraum (10) ein Gas-, Schwimmschlamm- oder Blähschlammsammelraum (11) vorhanden ist, an dessen unterer Grenze sich der überlauf (12) als ein Druckrohr befindet, das beim nachfolgenden Behälter im Abwasser endet. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcr g e k e n n z e i c h n e t, dass die Behälter (3, #3, 14) eine gegenüber ihrem Durchmesser grössere vertikale Erstreckung aufweisen. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bildung einer Xaska- denanordnung der Behälter der Überlauf des jeweils folgenden Behälters tiefer angeordnet ist, als der Überlauf des Vorhergehenden. 4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass den Druckbehältern (3, 13, 14) wenigstens e#n unbelüfteter Absetzbehälter (15) für den Schlamm nachgeschaltet ist. 5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass dem jeweils ersten Druckbehälter (3) ein Sazmeltank (16) zum Bereithalten von rückgeführtem Belebtschlamm und Impfen wenigstens dieses Druckbehälters vorgeschaltet ist. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, dass der Abwasserzulauf (2) zum ersten Druckbehälter mit einer Temperaturregulierungseinrichtung versehen ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Temperaturregulierungseinrich- tung als Wärmepumpe ausgebildet ist.

Inventors: SCHONER, KLAUS, TRAXDORF, KLAUS, Schöner, Klaus
Applicants: BAYERISCHE MILCHINDUSTRIE EG
Application year: 1982
Main classification: C02F3
IPC codes: C02F1, C02F3