DE2455929A1 - Verfahren und anlage zur biologischen reinigung von abwasser - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser Die biologische Reinigung von Abwasser ist bekannt. Die eigentliche biologische Verfahrensstufe wird dabei mittels einer Mikroorganismenkultur durchgeführt und zwar entweder nach der Belebtschlamm-Methode oder mit Hilfe von Tropfkörpern in offener oder geschlossener Form. Bei einem derartigen Verfahren sind zur Vorbehandlung des Abwassers vor Einführung in die eigentliche biologische Stufe eine Reihe von Behandlungsschritten nötig und das aus der biologischen Reinigungsstufe abgezogene Abwasser sowie der Schlamm müssen ebenfalls noch zahlreichen weiteren Verfahrensstufen zugeführt werden, ehe eine Ableitung in den Vorfluter möglich wird. Eine für ein solches Verfahren geeignete bekannte Kläranlage besteht daher im wesentlichen aus nachfolgenden Bauteilen: 1. Rechen zum Abtrennen von Grobstoffen wie Holz, Textilien, Kunststoffen, Blechdosen und ähnlichen groben Abfällen.
• 2. Sandfang zur Abscheidung relativ grober mineralischer Sinkstoffe wie Sand, Kohle, Schlacke und dgl.
• 3. Vorklärbecken in runder oder rechteckiger Form, in dem Schlammstoffe zu Boden sinken und von dort durch geeignete Vorrichtungen ausgetragen werden.
• 4.a Tropfkörper in offener oder geschlossener Form oder 40b Belebungsbecken beliebiger Form, in denen der biologische Reinigungsprozeß stattfindet unter starker Zunahme der Schlammengev 5. Machklärbecken, in denen der biologische Schlamm vom gereinigten Abwasser durch Absitzenlassen getrennt wird.
• 6. Faulbehälter, entweder in offener Form ohne Klärgasgewinnung oder in geschlossener Form als Faulraum mit Gasabzug.
• 70 Schlammeindicker zur Abtrennung eines Teils des Schlammwassers.
• 8. Schlammentwässerung auf Trockenplätzen, in Vakuum- oder Druckfiltern, Sieben oder Zentrifugen, oder in Drehrohröfen, Etagenöfen, Schwebetrocknern und dgl. oder Schlammverbrennung.
• Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Anlage ist daher sehr aufwendig und erfordert auch einen beträchtlichen Arbeitsaufwand. Ferner läßt die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abwassermengen zu wünschen übrig, da nur eine Auslegung der Gesamtanlage auf die größtmögliche anfallende Abwas-sermenge eine stets gleichmäßige Qualität des gereinigten Wassers sicherstellt.
• Da eine derartige Auslegung der Anlage im allgemeinen wegen zu hoher Kosten nicht möglich ist, muß in Kauf genommen werden, daß u.U0 ein Teil des Abwassers bei besonders großem Anfall in ungenügend-gereinigter Form in den Vorfluter gelangt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten Verfahren und Anlagen zur biologischen Abwasserreinigung, insbesondere die oben aufgeführten Nachteile, zu verringern oder zu beseitigen.
• Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser unter Anwendung einer mechanischen Vorreinigung, einer anschließenden Reinigung nach dem Belebtschlainmverfahren sowie Nachklärung und Schlammaufberei#tung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Nachklärung und Schlammaufbereitung Filterbeete, die mit Schilf (Phragmites cumunis) oder englischem Reisgras (Spartina Townsendii) bepflanzt sind, intermittierend mit aus dem letzten Belebtschlammbecken abgezogenem Abwasser derart beaufschlagt werden, daß auf jeden Beaufschlagungszeitraum ein 5- bis 15nach längerer Austrocknungszeitraum folgt.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren beginnt die Reinigung des Abwassers mit der üblichen mechanischen Vorreinigung. Gewöhnlich wird ein Rechen zum Abtrennenvon Grobstoffen und ein Sandfang zur Abscheidung von groben mineralischen Sinkstoffen vorgesehen.
• Ein Vorklärbecken ist -in der Regel nicht erforderlich, da die spezielle Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine-vollständige Abscheidung aller Schwebstoffe sicherstellt auch ohne Vorklärbecken.
• Auch die biologische Abwasserreinigung wird in üblicher Weise durchgeführt. Dabei werden gelöste Verunreinigungen von einer Mikroorganismenflora als Nährsubstrat verarbeitet, so daß die gelösten Verunreinigungen in feste, im Wasser suspendierte Form überführt werden und als Schlamm auftreten. Verwendet werden üblicherweise Belebungsbecken in quadratischer, rechteckiger oder runder Form mit oder ohne Zwangsbelüftung. Erfindungsgemäß wird mindestens ein Belebungsbecken verwendet, bei hochbelasteten Abwässern, insbesondere Industrieabwässern wie z.B. Konservenfabriken, wird wenigstens ein zweites Belebungsbecken nachgeschaltet. Bei Einsatz von zwei hintereinandergeschalteten Belebungsbecken sollten die Anlage so ausgelegt sein, daß im ersten Becken 90 % der organischen Belastung abgebaut werden und der Restabbau im zweiten Belebungsbecken erfolgt. Anstelle von Belebungsbecken können auch Tropfkörper in offener oder geschlossener Form eingesetzt werden, wobei die Zahl und Ausbildung der Tropfkörper den üblichen Regeln zu folgen hat.
• Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird das Abwasser der biologischen Abwasserbereinigung nicht einem Nachklärbecken zugeleitet, um die Schlammabtrennung vorzunehmen, sondern direkt auf ein oder mehrere Filterbeete geleitet. Jedes Filterbeet wird dabei intermittierend mit dem schlammbeladenen Abwasser beschickt und zwar derart, daß zwischen jeder Zuführung von Abwasser ein 5- bis 15-mal solang bemessener Austrpcknungszeitraum eingeschoben wird, in welchem kein Abwasser zugeführt wird. In der Praxis werden daher mindestens 5 bis 15 Filterbeete eingesetzt, die parallel geschaltet sind und abwechselnd mit dem Abwasser beschickt werden, Die Beschickungsdauer des einzelnen Filterbeetes hängt ab von der durchschnittlich zu erwartenden Abwasserbelastung und der darin enthaltenen Schlammenge, Die Trocknungszeit muß ausreichen, um ein Durchdringen der neu abgesetzten Schlammschicht durch die aufgeführten Bewuchspflanzen zu ermöglichen. Hierbei bilden sich auf der Schlammoberfläche Risse und das zurückgehaltene Material ringelt sich auf.
• Filterbeete der im Rahmen der Erfindung brauchbaren Art sind bereits bekannt aus der DT-OS 21 63 283. Der dort beschriebene Aufbau eines Filterbeetes kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, Derartige Filterbeete bestehen aus wenigstens zwei Schichten, wobei die oberste Schicht die geringste Körnung aufweist. Bevorzugt wird jedoch im Rahmen der Erfindung ein Filterbeetaufbau, bei welchem eine Oberschicht aus körnigem Material einer Körnung von 0,5 bis 5 mm, eine darunter liegende zweite Schicht einer Körnung von 8 bis 16 mm, unter dieser eine dritte Schicht einer Körnung bis 16 bis 32 mm und schließlich eine vierte Bodenschicht mit einer Körnung von 32 bis 64 mm vorgesehen sind. Unter der letzten Schicht befindet sich eine Drainage zur Ableitung des nach Durchlaufen des Filterbeetes austretenden Abwassers.
• Vorzugsweise besteht die Oberschicht aus Sand, Hierbei hat sich eine Körnung von 1 bis 2 mm als besonders zweckmäßig bei einer üblichen Abwasserzusammensetzung erwiesen. Die zweite Schicht hat vorzugsweise eine#Tiefe von 10 bis 20 cm, die dritte und vierte Schicht von je 15 bis 25 cm.
• Die oben angegebenen Korngrößen können in Abhängigkeit von den zu entfernenden Schwebstoffen variiert werden.
• Als zweckmäßig hat sich erwiesen, jedes Filterbeet 0,5 bis 2 Tage lang mit Abwasser aus der biologischen Reinigungsstufe zu beaufschlagen. Bevorzugt wird eine Beschickungsdauer von etwa 1 Tag.
• Die Austrocknungsdauer beträgt vorzugsweise das 8- bis 12-fache der Beaufschlagungsdauer, in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen. Unter deutschen Durchschnittsverhältnissen hat sich eine Austrocknungsdauer von 10 Tagen bei jeweils 1 Tag Beauf#chlagung mit Abwasser als besonders geeignet erwiesen.
• Je Kubikmeter Abwasser werden unter normalen Abwasserverhältnissen 1 bis 5 qm Filterbeetfläche pro Tag für die Schlammentfernung benötigt. In besonders gelagerten Fällen kann auch eine niedrigere oder größere qm-Zahl erforderlich sein. Die tatsächlich im jeweiligen Fall benötigte qm-Anzahl ist abhängig vom jeweiligen Standortklima. Im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland liegt der durchschnittliche Flächenbedarf je Kubikmeter Abwasser im allgemeinen zwischen 3 und 4 qm. Neben den klimatischen Verhältnissen ist auch die Schwebstoffkonzentration in g je 1 Abwasser für den Flächenbedarf maßgebend Die Bepflanzungsdichte je qm Filterbeetfläche ist ebenfalls abhängig von den gegebenen klimatischen Bedingungen und in geringerem Maße von der durchschnittlichen Schwebstoffmenge. Im allgemeinen werden je qm Filterbeetfläche zwischen 4 und 8 Pflanzen verwendet. Im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland werden in der Regel mit 6 bis 8 Pflanzen pro qm die besten Ergebnisse erzielt, Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden täglich vom Boden der biologischen Reinigungsstufe, d.h. dem Belebungsbecken oder der Tropfkörperanlage, täglich soviele Kubikmeter Abwasser mit Schwebstoffen abgepumpt und den Filterbeeten zugeführt, wie in die Kläranlage Abwasser über das Kanalsystem hereingelangt. Nach der Schlammentwässerungsstufe wird das vom Boden der Filterbeete über die Drainageleitungen abgeführte Wasser direkt dem Vorfluter zugeführt.
• Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens besteht demnach aus Vorrichtungen zur mechanischen Abwasserreinigung, einer Vorrichtung zur biologischen Klärung nach dem Belebtschlammverfahren oder Tropfkörperverfahren und Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung aus 5 bis 15 Filterbeeten oder einem Mehrfachen davon bestehen, die parallel geschaltet sind, mit Schilf oder englischem Reisgras bepflanzt sind und zur abwechselnden Beaufschlagung mit Abwasser eingerichtet sind.
• Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Anlage 8 bis 12 Filterbeete oder ein Vielfaches davon auf. Ein einzelnes Filterbeet kann dabei so bemessen sein, daß es das gesamte Abwasser einer Beaufschlagungsperiode aufnehmen kann. Zur Aufnahme des Abwassers einer solchen Beaufschlagungsperiode, also beispielsweise eines Tages, kann die Anlage ein einziges oder mehrere Filterbeete aufweisen, welche ihrerseits parallel oder in Serie geschaltet sind, Der Ablauf aus der Anlage wird vorzugsweise direkt mit dem Vorfluter verbunden.
• Gegenüber bekannten biologisichen Abwasserreinigungsanlagen werden wesentliche Einsparungen nach der Erfindung erzielt, So werden die Funktionen von Nachklarbecken, Faulbehälter, Schlammeindicker und Schlammentwässerung von den erfindungsgemäß verwendeten Filterbeeten voll übernommen, Hierdurch werden nicht nur erhebliche Einsparungen möglich, sondern es wird auch eine entscheidende Verminderung des Arbeitsaufwandes erzielt. Da die erz in dungsgemäß eingesetzten Filterbeete keiner Wartung bedürfen, genügt es, nach Ablauf jedes Beaufschlagungszeitraumes, normalerweise also täglich einmal, das Abwasser auf das nächste Beet oder die nächste Beetreihe umzuleiten, WOZU lediglich ein Ventil, Schütz oder dgl. geöffnet und ein anderes geschlossen werden muß0 Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichen Abwasseranfall, da die Filterbeete auch bei Spitzenbelastung des anfallenden Schlamms zuverlässig zurückhalten und nur restlos geklärtes Abwasser an den Vorfluter abgeben, während die Schlammabtrennung im Nachklärbecken bei Spitzenbelastung vielfach wegen zu kurzer Verweilzeit nicht mehr vollständig ist und dann verunreinigtes Abwasser in den Vorfluter gelangt. Außerdem wird erfindungsgemäß die Gefahr einer Sekundärverschmutzung nach der Belebtschlainmstufe durch Blähschlamm, der sich häufig in Nachklärbecken bildet, beseitigt.
• Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter, Beispiel In einer Abwasserreinigungsanlage werden täglich ca. 100 m3 Haushaltsabwasser, bei starken Regenfällen täglich bis ca.
• 3 130 m , da ein Teil des Regenwassers in das gleiche Kanalsystem gelangt, der Kläranlage in einer Betonrinne zugeführt, in der ein schräger Rechen zur Grobstoffabtrennung montiert ist. Von dort gelangt das Haushaltsabwasser in einen runden Sandfang mit einem Durchmesser von 2,80 m, der sich keilförmig nach unten verjüngt und dort eine Öffnung von 15 cm für den Sandabzug aufweist, Von dort gelangt das Haushaltsabwasser in ein Sammelbecken und wird dort mit täglich ca. 450 m3 Brauereiabwasser gemischt, welches durch eine getrennte Leitung direkt dort eingeführt wird.
• Aus dem Sammelbecken wird das gesamte Abwasser in ein Belebtschlammbecken von 47 m Länge und 28 m Breite gepumpt. Die Wände des Beckens verlaufen mit leichter Abschrägung zum Boden. Die Belüftung erfolgt mit zwei Schwimmbelüftern System Lurgi. Der 3 niedrigste Wasserstand im Belebtschlammbecken ist 1400 m , der höchste Wasserstand 1900 m3. Die Steuerung erfolgt über ein Schwimmersystem. Durchschnittlich befinden sich etwa 1700 m3 in der Belebtschlammanlage.
• Dem Belebtschlammbecken ist ein Nachklärbecken mit Schlammräumer welches 34 m lang und 25 m breit ist, nachgeordnet. Die Sohlenbreite beträgt 15 m, Der niedrigste Wasserstand im Nachklärbecken beträgt 1400 in3, der höchste Wasserstand 1900 m3. Die Steuerung erfolgt ebenfalls über Schwimmersystem.
• Dem Nachklärbecken folgt ein runder Schlammeindicker mit einem Durchmesser von 6 m und einem Fassungsvermögen von 130 ion3. Aus diesem Schlammeindicker wird das Schlammwasser auf 12 Trocknungsbeete von 20 m Länge und 5 m Breite gepumpt.
• Da diese Anlage nicht zufriedenstellend funktionierte, wurden erfindungsgemäße Filterbeete angelegt, die mit Schilf bepflanzt sind. Es werden 10 Beete in der Abmessung 10 x 20 m angelegt mit 2 einer Bepflanzung von 6 Pflanzen je m . Diese Filterbeete werden direkt mit dem Abwasser aus dem Belebtschlammbecken beschickt, wobei täglich auf ein anderes Beet umgeschaltet wird und nach 10 Tagen wieder mit einem neuen Zyklus gegonnen wird. Nachklärbecken, Schlammeindicker und Trocknungsbeete werden-nicht mehr benutzt. Die Anlage arbeitet so zufriedenstellend, daß das aus dem Belebtschlammbecken abgezogene Abwasser nach Durchlaufen des Filtrationsbeetes direkt dem Vorfluter zugeführt werden kann,

Claims (1)

1. PATENTANSP RÜCHE Verfabren zur Reinigung von Abwasser durch mechanische Vorreinigung, anschließende Reinigung nach dem Belebtschlammverfahren sowie Nachklärung und Schlammaufbereitung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachklärung und Schlammaufbereitung Filterbeete, die mit Schilf (Phragmites cumunis) oder englischem Reisgras (Spartina Townsendii) bepflanzt sind, intermittierend mit aus dem letzten Belebtschlammbecken abgezogenem Abwasser derart beauf schlagt werden, daß auf jeden Beaufschlagungszeitraum ein 5 bis 15-fach längerer Austrocknungszeitraum folgt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterbeet 0,5 bis 2 Tage lang mit Abwasser aus der Belebtschlammstufe beaufschlagt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterbeet 1 Tag lang beaufschlagt wird, 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrocknungsdauer das 8- bis 12-fache der Beaufschlagungsdauer beträgt.

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Filterbeete verwendet werden, welche mehrere Schichten mit von oben nach unten zunehmender Körnung des Schichtenmaterials aufweisen.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Filterbeete verwendet werden, welche eine Oberschicht aus körnigem Material einer Körnung von 0,5 bis 5 mm, eine darunter liegende zweite Schicht einer Körnung von 8 bis 16 sm, eine darunter liegende dritte Schicht einer Körnung von 16 bis -32 mm und eine vierte Bodenschicht einer Körnung von 32 bis 64 mm sowie eine unter dieser angeordnete Drainage aufweisen.

   7o Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschicht des Beetes aus Sand besteht.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschicht eine Körnung von 1 bis 2 mm aufweist, 9o Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht 10 bis 20 cm, die dritte und vierte Schicht 15 bis 25 m tief sind.

   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je Kubikmeter Abwasser 1 bis 5 gm Filterbeetfläche pro Tag vorgesehen werden.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 4 qm Filterfläche pro Tag und qta Abwasser vorgesehen werden.

   12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 8 Planzen pro qm Beetfläche verwendet werden.

   13o Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, bestehend aus Vorrichtungen zur mechanischen Abwasservorreinigung, einer Vorrichtung zur biologischen Klärung nach dem Belebtschlammverfahren oder Tropfkörperverfahren und Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung aus 5 bis 15 Filterbeeten oder einem Mehrfachen davon bestehen, die parallel geschaltet, mit Schilf oder englischem Reisgras bewachsen und zur abwechselnden Beaufschlagung eingerichtet sind, 14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur mechanischen Abwasserreinigung aus einem Rechen zur Grobstoffabtrennung und einem Sandfang bestehen.

   15o Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur biologischen Klärung aus wenigstens einem Belebungsbecken besteht, 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie 8 bis 12 Filterbeete oder ein Vielfaches davon aufweist.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflauf aus den Filterbeeten direkt mit dem Vorfluter verbunden ist.