APPARATUS FOR THE ANAEROBIC PURIFICATION OF WASTE WATER

Abstract: 1. An apparatus for anaerobic sewage purification having a preferably cubic reaction tank, which comprises a sludge-digestion chamber, a gas collecting chamber and an overflow chamber ; wherein a plurality of partitions, which are disposed horizontally side by side and which are each inclined alternately in relation to the vertical, project from above into the reaction tank, over the whole internal cross-section, wherein the positions overlap one another with their free downwardly directed ends, leaving a gap, and defining channel-shaped gas collecting chambers in the upper region and have passages, each provided with gas-deflecting devices, in their middle region ; characterized in that the partitions (8, 9) extend only for the height of the overflow chamber (6), and the sludge-digestion chamber (5) has at least three times the height of the overflow chamber, that the partitions are connected to one another in pairs to form components (10) in the form of a ridged roof and define the gas-collecting channels (7) at their ridge region, and that pipes (25), which project into the sludge-digestion chamber and into the overflow chamber and which extend substantially horizontally, extend through the partitions and are bevelled upwards in a direction towards the partitions receiving them, at the ends which project into the sludge-digestion chamber.

Description: Vorrichtung zur anaeroben Abwasserreinigung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur anaeroben Abwasserreinigung mit einem vorzugsweise kubischen Reaktionsbehälter, welcher einen Faulraum, einen Gassammelraum und einen Uberlaufraum aufweist, wobei über den gesamten lichten Querschnitt eine Vielzahl von horizontal nebeneinander angeordneten, jeweils wechselweise gegenüber der Vertikalen geneigten renwden von oben in den Reaktionsbehälter hineinragen, die sich mit ihren nach unten weisenden freien Enden unter Belassung eines Spaltes einander überlappen und im oberen bereich rnlr.erS¯r.i.ige Gassammelräume begrenzen sowie in ihrem mittleren Bereich jeweils mit Gasablenkeinrichtungen versehene Durchtrittsöffnungen aufweisen. Es sind Vorrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (CH-PS 340 198, DE-PS 27 28 585), bei denen in den Faulraum hineinragende Trennwände als trichterförmige oder geneigt verlaufende Trennwände angeordnet sind, welche die bodenseitige Begrenzung einer Nachklärkammer bilden und mit einer Schlammaustrittscffrung ausgerüstet sind. Die Nachklärkammer ist dabei über Durchtrittsöffnungen und zugehörige Gasablenkeinrichtungen oder aber durch eine rohrförmige Verbindungsleitung mit dem Raum unterhalb der Trennwand verbunden, so dass in die Nachklärkammer ein Schlamm-Wasser-Gemisch überführt wird und eine UmlauSströ- mung durch die beiden mittels der Trennwände voneinander getrennten Räume erfolgt, die sich durch die unterschiedliche Dichte der im Abwasser enthaltenen Substanzen einstellt. Es sind weiterhin Kläranlagen bekannt (DE-OS 29 20 978), die bei gleicher Arbeitsweise wie die vorstehend beschriebenen Anordnungen mit einer Mehrzahl von Nachklärkammern im oberen Bereich des Reaktionsbehälters ausgerüstet sind. Zu diesem Zweck ragen eine Reihe von horizontal nebeneinander angeordneten, jeweils wechselweise gegenüber der Vertikalen geneigtenTrennwänden von oben in den Reaktionsbehälter, wobei sich die nach unten weisenden Enden der Trennwände unter Belassung eines freien Spaltes einander überlappen. Die Trennwände weisen längs ihres mittleren Bereiches eine horizontale Unterbrechung in Form eines Durchtrittsspaltes auf, welcher durch eine schuppenartig versetzte überlappte Anordnung von zwei eweils zu einer Trennwand gehörigen Wandteilen gebildet wird, um die 5.Iber- führung des Schlamm-Wasser-Gerrisches In die Nachklärl.am- mern unter Ableitung der Gasblasen zu bewirken. In den Nachklärkammern vollzieht sich die restliche anaerobe Reinigung des Abwassers, ehe der Schlamm sich absetzt und entweder aufgrund der Schwerkraft oder aber unter Zuhilfenahme von Abstreifern durch die Schlammauslassöffnung wiederum in den Raum unterhalb der Trennwände überführt wird. Dabei bildet nur der obere Bereich der Nachklärkammern den Uberlaufraum, aus dem das gereinigte Abwasser in Uberlaufrinnen überführt wird. Die Trennwände begrenzen dabei gleichzeitig nach oben hin rinnenförmige Gassammelräume, in welchen das sich in dem Raum unterhalb der Trennwände bildende Faulgas sammelt un#d aus denen es abgezogen werden kann. Durch die in der Nachklärkammer erfolgende restliche Reinigung des Abwassers durch biologische Reaktion werden auch in der Nachklärkammer Faulgase erzeugt, die entweder ungenutzt entweichen und somit verlorengehen oder aber nur durch sehr bauaufwendige Massnahmen gesammelt werden müssen. Die bekannten Vorrichtungen erfordern, insbesondere auch für die Anordnung der Trennwände und die Schaffung der Gassammelräume sowie der Gasablenkeinrichtungen, einen sehr erheblichen baulichen Aufwand, wenn man berücksichtigt, welche Grössenabmessungen derartige Vorrichtungen in der Praxis haben müssen. Ferner ergeben sich bei den als Baueinheiten ausgebildeten Nachklärkammern mit nach unten hin konvergierend verlaufenden Trennwänden Abdichtungsprobleme zwischen den Nachklärkammern und dem übrigen Raum des Reaktionsbehälters sowie auch hinsichtlich der csan#elrGÜme. Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszubilden, dass die Reinigung des Abwassers und damit die Bildung des Faulgases praktisch ausschliesslich in dem Raum unterhalb der Trennwände erfolgt und bei Verwendung von nur wenigen und weitgehend einheitlichen Bauteilen für die Trennwände eine Uberführung des Wassers ohne Schlamm- und Gasanteile in ruhiger Strömung durch die Durchtrittsöffnungen in den Trennwänden zu dem Uberlaufraum erfolgt. Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst. Durch die Ausbildung, Anordnung und Höhe der sattteldachförmigen Bauteile im Verhältnis zur Gesamthöhe des Reaktionsbehälters ergibt sich eine obere Begrenzung bzw. Trennung zwischen dem Faulraum und dem Überlaufraum nach Art eines Sägedaches, wobei die Firstbereiche der satteldachförmigen Bauteile die Gassammelkammern bilden. Die Anordnung und Ausbildung der in den Trennwänden vorgesehenen Rohre stellt dabei sicher, dass die im Faulraum aufsteigenden Gasbläschen nicht in den Uberlaufraum gelangen, sondern ausschliesslich in die genannten Gassammelräume. Dadurch, dass der Faulraum wenigstens die dreifache Höhe des Uberlaufraumes aufweist und in der Regel derReaktionsbehälter etwa zur Hälfte mit Schlamm gefüllt wird, ergibt sich oberhalb des Schlammes eine zusätzliche Reaktionszone, wobei im Bereich unmittelbar oberhalb der Schlammfüllung durch die von den aufsteigenden Gasbläschen mitgerissenen Schlammteile ein Schlamm-Wasser-Gemisch entsteht, in welchem durch die mitgeführte aktive Biomasse eine Art Restreaktion oder "Nachreaktion" erfolgt, welche jedoch im Zuge der Aufwärtsströmung vor Erreichen der satteldachförmigen Bauteile praktisch abgeschlossen ist, so dass dort bereits die Sedimentation der Schlammpartikel erfolgt, während gleichzeitig mit der aufsteigenden Strömung eine Agglomeration der Gasblasen einhergeht. In Höhe der Rohre, welche in den Trennwänden angeordnet sind und die in den Uberlaufraum ragen, ist praktisch nur noch ein Gemisch von Wasser und GasblQschen vorhanden, so dass in die Rohre infolge ihrer in den Faulraum ragenden abgeschrägten Enden praktisch nur noch Wasser eintreten kann, während die Gasbläschen um den Eintrittsquerschnitt dieser Rohre herumgeleitet werden und in die Gassammelräume auf steigen. Das in den Uberlaufraum eintretende Wasser erfährt eine Strömungsberuhigung und strömt teilweise durch die zwischen den benachbarten satteldachförmigen Bauteilen befindlichen Spalte zurück in den Faulraum und nimmt erneut an der Zirkulationsströmung teil, während ein anderer Teil des in den Uberlaufraum gelangenden Wassers nach oben strömt und durch den Uberlauf abgeführt wird. Zweckmässig ist es, wenn die Trennwände gegenüber der Vertikalen um einen Winkel * von maximal 300 geneigt sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders grosse Fläche für den Gasaustritt in die Gassammelkammern und damit auch eine verhältnismässig geringe Turbulenz des Gas-Wasser-Gemisches im Bereich der von den satteldachförmigen Bauteilen begrenzten Auftriebs zonen. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Gasbläschen in dieser Zone praktisch nur eine Aufwärtsbewegung durchführen und somit durch die in den Trennwänden gehaltenen Rohre abgelenkt werden und nicht mit der in den Uberlaufraum strömenden Flüssigkeit mitgeführt werden können. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Trennwände gleiche Neigungswinkel + aufweisen. Hierdurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau und eine Vergleichmssigng der Strö mungsverht-ltnisse beim Ubertritt des gereinigten Wassers von der i in den Uberlaufrauri Zur Erhöhung der Stabilität der satteldachförmigen Bauteile empfiehlt es sich, zwischen den Trennwänden eines jeden satteldachförmigen Bauteiles den Firstraum dieser Bauteile freilassende trapezförmige Querschotten vorzusehen. Diese Querschotten bewirken nicht nur eine Aussteifung der satteldachförmigen Bauteile, so dass diese in grösserer Länge hergestellt werden können, sondern sie bewirken auch eine Strömungsberuhigung und eine Unterbindung der Querströmung des Gas-Flüsslgkeits-Gernisches in dem oberen, von den genannten Bauteilen begrenzten Bereich der Auftriebsströmung. Die satteldachförmigen Bauteile werden zweckmässig als Fertigelemente aus Beton ausgebildet, insbesondere wenn auch der Reaktionsbehälter aus Beton oder Mauerwerk besteht. Dabei können die satteldachförmigen Bauteile zugleich zur Aussteifung bzw. als Zuganker dienen, wenn sie mit ihren stirnseitigen Enden in die Wandungen des Reaktionsbehälters eingebunden sind. Hierdurch wird es möglich, den Reaktionsbehälter mit einer nichttragenden, durchgehenden oberen Abdeckung zu verschliessen. Zur Vermeidung von Turbulenzen bei der Zuführung des Wassers in den Uberlaufraum sowie zur sicheren Entnahme des Wassers aus dem Faulraum im Bereich einer beruhigten Aufwärtsströmung ist es vorteilhaft, wenn die Rohre in den Trennwänden etwa in halber Höhe der satteldachförmigen Bauteile in gleicher horizontaler Ebene gegeneinander versetzt angeordnet sind und sich etwa von der lotrechten Mittellängsebene der satteldachförmigen Bauteile bis etwa zur lotrechten Trennebene benachbarter satteldachförmiger Bauteile erstrecken. Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei zur optimalen Anpassung an Durchsatzmenge und Schadstofffracht verschieden belasteter Abwässer eine dreiteilige Ausführung dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur anaeroben Abwasserreinigung mit drei Reaktionsbehältern, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen der Reaktions behälter gemäss Fig. 1 rings der Schnittlinie A-A, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 1 längs der Schnittlinie B-B und Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch die Vorrichtung in einer gegenüber Fig. 2 vergrösserten Darstellung. Fig. 1 zeigt die nebeneinanderliegenden Reaktionsbehälter I, II, III mit gemeinsamen Zwischenwsnden 3 und 3a ohne die obere Abdeckung. In Fig. 2 ist derReaktionsbehälter I mit einer oberen Abdeckung 4 wiedergegeben. Die Reaktionsbehälter II und III sind in dem Ausführungsbeispiel durch die Zwischenwand 3a getrennt. Die Reaktionsbehälter I, II und III umschliessen jeweils einen Faulraum 5, einen Uberlaufraum 6 und Gassammelräume 7. Zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten la und lb bzw. 2a und 2b der Reaktionsbehälter I bzw. II und III erstrecken sich Trennwände 8 und 9, welche den Faulraum 5 nach oben und den Uberlaufraum 6 nach unten hin abgrenzen und die paarweise zu satteldachförmigen Bauteilen 10 verbunden sind. Die jeweils ein satteldachförmiges Bauteil 10 bildenden Trennwände 8 bzw. 9 sind um den Winkel (C gegenüber der Lotrechten echeleise geneigt, wie besonders deutlich aus Fig. Lr hervorgeht. Die nach unten gerichteten freier. Enden der Trernläree S und 9 überlappen einander derart, dass ein Spalt 11 zwischen diesen Enden verbleibt. Da sich die freien Enden der Trennwände 8 weiter nach unten erstrecken als die Trennwände j > erfolgt eine Abdeckung der Spalte 11 in der Weise, dass im Faulraum entstehende Gasblasen nicht in den Spalt 11 gelangen, sondern bei ihrer aufsteigenden Bewegung an diesen Spalten 11 vorbeigeführt werden. Die satteldachförmigen Bauteile 10 entsprechen in ihrer Höhe etwa der Höhe des Uberlaufraumes 6, in dessen oberem Bereich Uberlaufrinnen 13 vorgesehen sind, die den Wasserstand 14 des gereinigten Wassers bestimmen. An den Längsseiten der Reaktionsbehälter I, II bzw. III münden die iberlaufrinnen 13 in Sammelrinnen 15 aus, wie besonders deutlich aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht. Der obere Abschluss der Reaktionsbehälter wird jeweils durch eine horizontale plattenförmige Abdeckung 4 gebildet. Während zwischen benachbarten satteldachförmigen Bauteilen 10 durch die überlappenden freien Enden 12 der Trennwände 8 ein Ubertritt der im Faulraum aufsteigenden Gasblasen in den Uberlaufraum verhindert wird, ist bei den an die Seitenwände der Reaktionsbehälter angrenzenden satteldachförmigen Bauteilen 10 unterhalb der freien Enden 12 der Trennwände 8 ein nach innen gerichteter Vorsprung 16 der jeweiligen Seitenwand vorgesehen, welcher aufsteigende Gasblasen auch in diesem Bereich ableitet, so dass sie in die von den Firstbereichen der satteldachförmigen Bauteile gebildeten rinnenförmigen Gassammelräume 7 aufsteigen. Die Gassammelräume 7 sind mit Gasaustrittsleitungen 17 verbunden, welche in eine in Fig. 4 dargestellte Sammelleitung 18 münden. Nach unten hin werden die Gassammelräume 7 durch den Wasserstand 19 innerhalb der satteldachförmigen Bauteile begrenzt. Aus den Fig. 2 und 7 ist ersIchtlich, da: die Höhe des Faulraumes 5 mindestens die dreifache Höhe des Uberlaufraumes 6 aufweist, wobei letzterer etwa der Höhe der satteldachförmigen Bauteile 10 entspricht. Dieses Höhenverhältnis ist von besonderer Bedeutung und in Verbindung mit einer Schlammfüllung des Reaktionsbehälters bis etwa zur Hälfte seiner Gesamthöhe deshalb von besonderer Wichtigkeit, weil erfindungsgemäss zwischen der Schlammfüllung und dem Uberlaufraum eine Reaktions- und Sedimentationszone verbleiben soll, die etwa die halbe Höhe wie die Schlammfüllung aufweist. In dieser Zone erfolgt insbesondere im unteren Bereich. eine Reaktion der von der auSströmender! Flüssigkeit und den Gasblasen mitgeführten Schlammteilchen, die jedoch nach der erfolgten Reaktion wieder sedimentie rein, während gleichzeitig in dieser Zone eine Agglomeration der Gasblasen erfolgt. Zur gegenseitigen Abstützung der Trennwände 8 und 9 sind die satteldachförmigen Bauteile 10 mit trapezförmigen Querschotten 20 ausgerüstet, welche jedoch den Firstraum der satteldachförmigen Bauteile freilassen, so dass dort die in Längsrichtung der satteldachförmigen Bauteile durchgehenden Gassammelräume 7 erhalten bleiben. An ihren stirnseitigen Enden sind die satteldachförmigen Bauteile 10 auf abgesetzten Rändern 21 und 22 bzw. 23 und 24 der Reaktionsbehälter I bzw. II und III abgestützt und gleichzeitig auch in die Wandungen la und lb bzw. 2a und 2b eingebunden, so dass sie Aussteifungen bzw. Zuganker für die Reaktionsbehälter bilden. Die satteldachförmigen Bauteile 10 bestehen in dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel aus vorgefertigten Betonteilen, ebenso wie die Reaktionsbehälter I, II und III in dem Beispiel aus Beton hergestellt sind. In den Trennwänden 8 und 9 der satteldachförmigen Bauteile 10 sind horizontal verlaufende Rohre 25 vorgesehen, we- che an ihren in den Faulraum 5 ragenden Enden nach oben in Richtung zur zugehörigen Trennwand abgeschrägt sind. Die Rohre 25 sind dabei etwa in halber Höhe der satteldachförmigen Bauteile 10 in den Trennwänden 8 und 9 in gleicher horizontaler Ebene, jedoch gegeneinander versetzt angeordnet und erstrecken sich etwa von der lotrechten Mittellängsebene der satteldachförmigen Bauteile 10 bis etwa zur lotrechten Trennebene zwischen den benachbarten satteldachförmigen Bauteilen. Nach der Sedimentation des Schlammes in der oberhalb der Schlammfüllung gebildeten Reaktionszone gelangt das weiter nach oben strömende Wasser-Gas-Gemisch im Zuge seiner Strömungsbewegung in den Bereich der Rohre 25. Dort werden die Gasbläschen durch die abgeschrägten Enden der Rohre 25 abgelenkt, so dass lediglich das gepgnigte Wasser durch die Rohre 25 von dem Faulraum 5 in den Uberlaufraum 6 gelangt. Die Einströmöffnung der Rohre 25 befindet sich bei der beschriebenen Anordnung in jenem Bereich, in welchem eine beruhigte Aufwärtsströmung des Gas-Wasser-Gemisches stattfindet ohne eine besondere Anreicherung an Gasbläschen, die im Bereich der Berührungsfläche des Gas-Wasser-Gemisches mit den Trennwänden 8 und 9 vermehrt auftritt. Der Austritt des Wassers aus den Rohren 25 erfolgt wiederum im Bereich einer beruhigten Strömung des Uberlaufraumes 6, wobei ein Teil des ausströmenden Wassers infolge der Zirkulationswirkung durch die Spalte 11 wieder in den Faulraum 5 gelangt, während ein anderer Teil mit der Aufwärtsströmung zu den Uberlaufrinnen 13 geführt wird und von dort aus in die Sammelrinnen 15 gelangt. Da durch die Vielzahl der Rohre 25 nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit bei der Uberführung des Wassers aus dem Faulraum in den Uberlaufraum erfolgt, besteht keine Gefahr, dass im Zuge dieser Strömung Gasbläschen mitgerissen werden. Mit zunehmende: volumen des in den GassamLmelraumen 7 anfallenden Gases wird der Wasserstand 19 innerhalb der satteldachförmigen Bauteile 10 bei gleichzeitiger Druckerhöhung des Gases gesenkt. Eine günstige Einstellung des Wasserstandes 19 wird durch Abführen des Gases aus den Gassammelräumen 7 über eine entsprechende Wasservorlage erreicht. Die Reaktionsbehälter I bzw. II und III werden zweckmässig wenigstens teilweise im Erdreich eingelassen, so dass sich der Faulraum 5 ebenfalls zumindest teilweise in einem frostsicheren Bereich befindet. Die Zuführung des zu reinigenden Abwassers erfolgt zweckmässigerweise von oben, da auf diese Weise das Leerlaufen der Zuleitungen bei Be tTiebsende einfach möglich ist.

Claims: Ansprüche 31. Vorrichtung zur anaeroben Abwasserreinigung mit einem vorzugsweise kubischen Reaktionsbehälter, welcher einen Faulraum, einen Gassammelraum und einen Uber laufraum aufweist, wobei über den gesamten lichten Querschnitt eine Vielzahl von horizontal nebeneinan der angeordneten, jeweils wechselweise gegenüber der Vertikalen geneigten Trennwänden von oben in den Reaktionsbehälter hineinragen, die sich mit ihren nach unten weisenden freien Enden unter Belassung eines Spaltes einander überlappen und im oberen Bereich rinnenförmige Gassammelräume begrenzen sowie in ihrem mittleren Bereich jeweils mit Gasablenk einrichtungen versehene Durchtrittsöffnungen auf weisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trennwände (8,9) sich nur über die Höhe des Uberlaufraumes (6) erstrecken und der Faulraum (5) wenigstens die dreifache Höhe des Uberlaufraumes aufweist, dass die Trennwände jeweils paarweise zu satteldachförmigen Bauteilen (10) verbunden sind und mit ihrem Firstbereich die Cassammelrinnen (7) be grenzen, und dass sich durch die Trennwände in den Faulraum und in den Uberlaufraum ragende, etwa ho rizontal verlaufende Rohre (25) erstrecken, welche an ihren in den Faulraum ragenden Enden nach oben in Richtung der sie aufnehmenden Trennwände abge schrägt sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trennwände (8,9) gegenüber der Vertikalen um einen Winkel g von maximal 300 geneigt sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trennwände (8,9) gleiche Neigungswinkeli aufweisen. u 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den Trennwänden (8,9) eines jeden satteldach förmigen Bauteiles (10) den Firstraum dieser Bauteile freilasssende trapezförmige Querschotten (20) vorge sehen sind. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die satteldachförmigen Bauteile (10) als Fertigele mente aus Beton ausgebildet sind. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die satteldachförmigen Bauteile (10) mit ihren stirn seitigen Enden in die Wandungen (la,2b) des Reak tionsbehälters (1 bzw. 2) eingebunden sind. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rohre (25) in den Trennwänden (8,9) etwa in halber Höhe der satteldachförmigen Bauteile (10) in gleicher horizontaler Ebene gegeneinander versetzt angeordnet sind und sich etwa von der lotrechten Mittellängsebene der satteldachförmigen Bauteile bis etwa zur lotrechten Trennebene benachbarter sattel dachförmiger Bauteile erstrecken.

Inventors: BELOW, JURGEN, DIPL.-ING., HEYER, HEINZ, DIPL.-ING., KLEBER, HERMANN, DIPL.-ZFB.ING., Below, Jürgen, Dipl.-Ing.
Applicants: LEHRTER ZUCKER AG
Application year: 1983
Main classification: C02F3
IPC codes: C02F3