APPARATUS AND PROCESS FOR THE BIOLOGICAL PURIFICATION OF WASTE WATER

Abstract: 1. A biological sewage purification plant comprising a percolating filter which is provided with an inflow for the sewage to be purified, an outflow for purified sewage, and a filling consisting at least in part of open-pored foam in the form of a single foam block or a plurality of foam blocks, characterized in that the foam has a specific surface area 3000 to 15 000 m**2/m**3, preferably 5000 to 10 000 m**2/m**3, and that bores (4) having a diameter of 1 to 5 cm, preferably 2 to 2.5 cm, are provided in the filling as ventilating channels.

Description: Biologische Abwasserreinigungsanlage und Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft eine biologische Abwasserreinigungsanlage mit einem Tropfkörper, der einen Zulauf für zu.reinigendes Abwasser, einen Ablauf für gereinigtes Abwasser und eine zumindest teilweise aus Schaumstoff bestehende Füllung aufweist, sowie ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser. Bei einer derartigen biologischen Reinigungsanlage wird das zu reinigende Abwasser unter Belüftung durch den Tropfkörper geleitet. Die Tropfkörper überziehen sich dabei mit einem Bakterienrasen, der bei Sauerstoff zutritt den Abbau der organischen Schmutzschtoffe bewirkt. Als Material für die Tropfkörper werden in der AT-PS 248 354 Schaumstoffe vorgeschlagen, die aus natürlichen und/oder synthetischen organischen Grundstoffen hergestellt sind. Diese Schaumstoffe, wie z.B. Polyurethan, sind leicht zu handhaben, insbesondere bei der Einbringung in die Kläranlage. Bei der Anwendung dieser bekannten Schaumstoffe, wie z.B. Polyurethan, besteht jedoch die Gefahr, dass der Tropfkörper zurächst und somit ein Auf stau auftritt. Weiterhin fehlen Lösungsvor schläge, die das Zusammenpressen des Schaumstoffbettes durch sein Eigengewicht verhindern und ohne Zwangsbelüftung auskommein. Uberdies sind in der vorgenannten AT-Patentschrift nur wenige Detailangaben für die Schaumstoffkörper beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine biologische Abwasserreinigungsanlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auf einfache und kostengünstige Weise ein leistungsfähiges System zur Verfügung gestellt wird, mit dem Abwasser den heutigen Erfordernissen entsprechend gereinigt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Schaumstöff offenporig, mit grosser spezifischer Oberfläche ausgebildet ist und dass innerhalb der Füllung Belüftungskanä- le vorgesehen sind. Durch die erfindungsgeinässe Verwendung von offenporigen Schaumstoffen mit grosser spezifischer Oeerfläche, wie z.B. Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, ForinaIdehyd#arnstoffharz, und die gleichzeitige Anordnung von Belüftungskanäien innerhalb der zumindest teilweise aus dem Schaumstoff bestehenden Füllung tritt ein überraschender synergistischer Effekt auf. Einerseits errrglicht der erfindungsgemäss verw mr dete Schaumstoff-das Anwachsen von in Vergleich zu herkömmlichen Iropf- körpern wesentlich grösseren Mengen an Bakterienrasen und andererseits wird dieser Bakterienrasen durch die durch die Belüftungskanäle gewährleistete Versorgung mit Sauerstoff bzw. Luft in solchem Masse aktiviert, dass in Vergleich zu den konventionellen Trnpf- körpern eine überraschend verbesserte und damit synergistische Reinigungswirkung des Abwassers erzielt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anlage besteht darin, dass aufgrund der grossen spezifischen Oberfläche eine geringere Bauhöhe bzw. ein kleineres Bauvolumen erzielt wird. Infolge der längeren Kontaktzeiten durch die grosse spezifi sche Oberfläche verkleinert sich ausserdem das Rücklaufverhältnis bzw. kann in manchen Fällen ganz entfallen. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemässen Abwasserreinigungsanlage ist vorgesehen, dass die Füllung aus einem oder mehreren Schaumstoffblöcken gebildet ist und innerhalb des oder der Schaumstoffblöcke Bohrungen als Belüftungskanäle vorgesehen sind. Dabei ist vorteilhaft der Schaumstoffblock aus Hartschaum gebildet und die Bohrungen weisen einen Durchmesser von 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2 bis 2,5 cmr, auf. Diese erfindungsgemässe Ausbildung der Füllung erlaubt es, dass ein freistehender Schaumstofftropfkörper aufgestellt werden kann, der mit oder ohne Ummantelüng ausgebildet sein kann. Bei diesem Tropfkörper können die Bohrungen entweder vertikal in FlsseBrichtung des zu reinigenden Abwassers ausgebildet sein oder horizontal, d.h. senkrecht zur Fliessrichtung des Abwassers. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Wandporen verschlossen werden, soweit dies nicht bereits beim Schäumen erfolgt ist. Weiterhin kann es zweckmässig sein, wenn die Seitenbelüftung nach der Westseite ausgerichtet ist. Als günstig hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Poren des Hartschaums einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3 mm, und der Hartschaum selbst eine spezifische Oberfläche von 3000 bis 15000 m2/m3, vorzugsweise 5000 bis 10000 m2/m3, aufweisen. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass innerhalb des oder der Schaumstoffblöcke eine Stützvorrichtung vorgesehen ist. Dadurch wird bei entsprechender Grösse des Tropfkörpers die Formstabilität der Füllung gesichert. Als besonders geeignet hat sich ein eingeschäumtes Stützge- rüst erwiesen. Es besteht erfindungsgemäss auch die Möglichkeit, den oder die Schaumstoffblöcke an einer Haltevorrichtung aufzuhängen. Diese Variante ist insbesondere bei etwas weicheren Schaumstoffen zur Vermeidung von Deformationen empfehlenswert. Als grundsätzlich andere Möglichkeit der Ausbildung der Füllung ist erfindungsgemäss weiterhin vorgesehen, dass die Fül- lung als Mischschüttung aus Schaumstoff und einem nichtflexiblen Stützinaterial ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann sowohl der Schaumstoff als auch das Stützinaterial kugel- oder elipsoidfdrmig vorliegen. Das Stützmaterial kann aber auch als kistenförmiges Stabelement ausgebildet sein, das mit Schaumstoffteilchen beliebiger Form gefüllt ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Schaumstoffteilchen und/ oder die Schaumstoffteilchen und die Teilchen aus Stützinate- rial auf einem Gitter aufzubringen und mehrere Schichten aus Mischschüttung und Gitter etagenförmig übereinander anzuordnen. Bei all diesen Ausführungsformen können die Belüftungskanäle durch entsprechende Freiräume beispielsweise zwischen den einzelnen Etagen aus Mischschüttung und Gitter oder entsprechende Abstände der Stapelelemente oder durch entsprechende lose Schüttung gebildet werden, und zwar als vertikal oder als horizontal ausgerichtete Belüftungskanäle. Überdies ist es von Vorteil, wenn der Schaumstoff eine grosse spezifische Oberfläche von 3000 bis 15000 m2/m', vorzugsweise 5000 bis 10000 m2/m#, und die Poren einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3 mm, und das Stützmaterial eine spezifische Oberfläche von nur 50 bis 500 in2/m3, vorzugsweise 100 bis 300 m2/m3, aufweisen. Als Stützmaterial eignet sich hierzu besonders Polystyrol oder ein oder mehrere Mineralfüllstoffe. Nach einer weiteren Variante der erfindungsgemässen anlage ist vorgesehen, dass die Füllung aus senkrecht und/oder waagrecht gespannten Weich- und/oder Hartschaumstoffmatten gebildet ist. Diese sind dabei in bekannter Weise über eine Aufhängevorrichtung fixiert. Mit Vorteil weisen diese Matten eine Dicke von 1 bis 30 cm, vorzugsweise 2 bis 5 cm auf. Es versteht sich, dass bei den aufgezählten Ausführungsformen des Tropfkörpers die Belüftung über die Belüftungskanäle durch Zwangsbelüftung mit einem wirtschaftlich arbeitenden Gebläse oder durch Verwendung von reinem Sauerstoff unterstützt werden kann. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer biologischen Abwasserreinigungsanlage mit einem Tropfkörper der vorbeschriebenen Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinig#ende Abwasser bei gleichzeitiger Belüftung über die Belüftungskanäle durch die im Tropfkörper angeordnete Füllung geleitet wird, dass durch die auf der Füllung angeordneten Mikroorganismen die Reinigung des Abwassers bewirkt wird, das gereinigte Abwasser abgezogen und teilweise als Rücklaufwasser dem Zulauf zugeführt und Überschuss schlamm abgeführt wird. Die erfindungsgemässe biologische Abwasserreinigungsanlage sowie das Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser finden ihre leistungsfähige Anwendung bei allen Arten der aeroben Abwasserbehandlung, wobei der Tropfkörper für die Vorreinigung oder für die Hauptreinigung des Abwassers in einer oder mehreren Stufen eingesetzt werden kann, und zwar sowohl zum BSB-Abbau als auch zur Nitrifikation. Überdies besteht jedoch auch die Möglichkeit, den erfindungsgemäss ausgebildetenTropfkörper als anaeroben Filter zu verwenden, wobei das entstehende Faulgas in die (BelUftungs-)Kanäle austreten kann. Diese Anwendung bietet den Vorteil, dass ein Aufreissen eines Kompaktkörpers unter dem Gasdruck vermieden werden kann. Im Folgenden sei die erfindungsgemässe Anlage und insbesondere der erfindungsgemäss ausgestaltete Tropfkörper anhand der in 4 Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1: einen freistehenden Tropfkörper, Fig. 2: einen Tropfkörper mit eingeschäumtem Stütz gerüst oder mit Haltevorrichtung, Fig. 3: einen Etagentropfkörper und Fig. 4: einen Tropfkörper aus Stapelelemente. Der in Figur 1 dargestellte Tropfkörper 1 weist einen Zulauf 2 für zu reinigendes Abwasser und einen Ablauf für gereinigtes Wasser auf. Das zu reinigende Abwasser kann dabei entweder vorgeklSrt werden oder bereits eine Vorklärung durchströmt haben und nunmehr zum BSB-Abbau oder zur Nitrifikation dem Tropfkörper zugeleitet werden, der in einer beliebigen Stufe der Hauptreinigung des Abwassers angeordnet sein kann. Erfindungsgemäss ist der Tropfkörper als Schaumstoffblock ausgebildet, und zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel freistehend. Die Belüftungskanäle sind als Bohrungen 4 ausgebildet und haben einen Durchmesser von vorzugsweise 2 bis 2,5 cm. Der Tropfkörper selbst ist bevorzugt aus Hartschaum mit grosser spezifischer Oberfläche von vorzugsweise 5000 bis 10000 m2/m3 ausgebildet. Als Spritzschutz ist der Tropfkörper 1 mit einem Schutzblech 5 versehen. Das zu reinigende Abwasser wird über eine drehbare Verteilereinrichtung 6 auf den Tropfkdrper 1 aufgegeben, durchfliesst diesen und wird dabei durch die in den Poren des Schaumstoffes angewachsenen und über die Belüftungskanäle mit Luft aktivierten Mikroorganismen gereinigt. Das gereinigte Wasser wird über den Ablauf 3 abgezogen und gegebenenfalls einer Nachklärung zugeführt. Ein Teil des gereinigten Abwassers kann über einen Rücklauf 7 dem Zulauf 2 zugeführt werden. Überschuss schlamm wird über Leitung 8 abgezogen. Der Tropfkörper der Figur 1 kann mit und ohne Ummantelung ausgebildet sein. Insbesondere in letzterem Fall ist ein Verschliessen der Wandporen von Vorteil, wenn dies nicht bereits beim Einschäumen erfolgt ist. Zur Unterstützung der Belüftung über die Belüftungskanäle kann überdies eine Zwangsbelüftung vorgesehen sein, die mit einem wirtschaftlich arbeitenden Gebläse 9 und/oder Luft oder reinem Sauerstoff, der über eine Leitung 10 zugeführt wird und gegebenenfalls im geschlossenen Kreislauf 11 geführt wird arbeitet Der Kompakttropfkörper aus Figur 1 ist in Figur 2 in einer modifizierten Ausführungsform dargestellt, nämlich mit einem eingeschäumten Stützgerüst 12 oder einer Haltevorrichtung 13, in die der Tropfkörperblock eingehängt ist. Dies ist insbesondere bei grösseren Tropfkörpern empfehlenswert, um Deformation des nassen, schweren Tropfkörpers zu vermeiden. Erfindungsgemäss ist es auch möglich, die Füllung des Tropfkörpers als Mischschüttung auszubilden. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 3 dargestellt. Auf Gitterrosten 14 sind Mischschüttungen 15 aufgebracht, die aus Schaumstoffteilchen 16 und Teilchen 17 aus Stützmaterial, z.B. Polystyrol oder Mineralfüllstoff, bestehen. Dabei kann die Füllung aus einer einzigen Mischschüttung bestehen oder aus etagenförmig tber- einander angeordneten Mischschüttungen und Gittern. Weiterhin ist es möglich, -dass die Schüttung nur aus Schaumstoffteilchen besteht. Die Belüftungskanäle können durch entsprechende Freiräume zwischen den einzelnen Etagen ausgebildet sein. In Figur 4 ist ein Tropfkörper aus Stapelelementen 18 dargestellt, die mit Schaumteilchen 19 gefüllt sind. Auch hier werden die Belüftungskanäle durch entsprechende Freiräume zwischen den Stapelelementen gebildet. Zusätzlich können die Stapelelemente Durchbrechungen in den Wänden aufweisen. In allen Ausführungsbeispielen ist auch eine Seitenbelüftung möglich, die mit besonderem Vorteil nach der Westseite ausgerichtet ist.

Claims: Patentansprüche 1. Biologische Abwasserreinigungsanlage mit einem Tropfkörper, der einen Zufluss für zu reinigendes Abwasser, einen Ablauf für gereinigtes Abwasser und eine zumindest teilweise aus Schaumstoff bestehende Füllung aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaumstoff offenporig, mit grosser spezi fischer Oberfläche ausgebildet ist und dass innerhalb der Füllung Belüftungskanäle vorgesehen sind. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einem oder mehreren Schaumstoffblöcken gebildet ist und innerhalb des oder der Schaumstoffblöcke Bahrungen (4) als Belüftungskanäle vorgesehen sind. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blöcke aus Hartschaum gebildet sind und die Bohrungen einen Durchmesser von 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2 bis 2,5 cm, auf weisen. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartschaum Poren mit einem Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3 mm, und eine spezifische Oberfläche von 3000 bis 15000 m2/m', vorzugsweise 5000 bis 10000 m2/m3, aufweist. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass innerhalb des Schaumstoffblockes eine Stütz vorrichtung (12) vorgesehen ist. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (12) als eingeschäumtes Stahlstttzgertst ausgebildet ist. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der oder die Schaumstoffblöcke an einer Hal tevorrichtung (13) aufgehängt sind. 8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung als Mischschüttung (15) aus Schaumstoff (16) und ei nem nichtflexiblen Stützinaterial (17) ausgebildet ist. 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff eine spezifische Oberfläche von 3000 bis 15000 m2/m3, vorzugsweise 5000 bis 10000 m2,/m3, und Poren mit ei nem Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3 mm und das Stützmaterial eine spezifische Oberfläche von 50 bis 500 m2/m3, vorzugsweise 100 bis 300 m#/m# aufweisen. 10. Anlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmaterial (17) aus Polystyrol oder Mineralfüllstof fen ausgebildet ist. 11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die Mischschilttung (15) auf ein Gitter (14) aufgebracht ist und mehrere Schichten aus Mischschüttung (15) und Gitter (14) übereinander angeordnet sind. 12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus senkrecht und/oder waagrecht gespannten Weich und/oder Hartschaumstoffmatten gebildet ist. 13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Matten eine Dicke von 1 bis 30 cm, vorzugsweise 2 bis 5 cm aufweisen. 14. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer biologischen Abwasserreinigungsanlage mit einem #ropfkör per nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, dass das zu reinigende Abwasser bei gleichzeitiger Be lüftung über die Belüftungskanäle durch die im Tropfkörper angeordnete Füllung geleitet wird, dass durch die auf der - Füllung angesiedelten Mikroorganismen die Reinigung des Abwassers bewirkt wird, das gereinigte Abwasser abgezogen und teilweise als Rücklaufwasser dem Zulauf zugeführt und der Uberschussschlamm abgeführt wird.

Inventors: FUCHS, UWE, REIMANN, HANS, DR. RER. NAT.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C02F3
IPC codes: C02F3