Verfahren und Anlage zum Reinigen von Abwasser Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser durch biochemisches Oxydieren der darin befindlichen organischen Stoffe mit Hilfe künstlicher Sauerstoffzufuhr, und auf eine Anlage zum Ausführen dieses Verfahrens.
Bei vielen der bekannten Anlagen dieser Art werden dem vorgeklärten Abwasser in einer Belüf tungsvorrichtung Sauerstoff und aktiver Flocken- schlamm zugeführt, wodurch die organischen Stoffe abgebaut werden, und darauf wird der aktive Schlamm vom gereinigten Wasser getrennt und an schliessend zum Teil immer noch ungereinigtes Was ser zugefügt.
Karl Imhoff (Taschenbuch der Stadt entwässerung,<B>15.</B> Auflage, 1954, Seite<B>185)</B> gibt an, dass pro m# verarbeiteten Abwassers in der Vorklä- rung eine Schlammenge zurückbleibt, die ca. <B>55 g</B> Trockensubstanz entspricht, während der überschuss des aktiven Schlammes ca. <B>30 g</B> Trockenstoff pro id verarbeiteten Abwassers, enthält.
Durch Ausfaulen des frischen Schlammes vermindert sich die diesbe zügliche Menge noch einigermassen, jedoch bleibt pro n0 verarbeiteten Abwassers doch ca. <B>50 g</B> Trok- kenstoff übrig. Dieser Bestand kann u. a. im Kom post verwendet werden, aber das Sammeln, Ausfau- len und Trocknen dieses Schlammes ist ein kostspieliges Verfahren, und die aufgewandten Ko sten können durch den Ertrag des erhaltenen Pro duktes nicht wieder eingebracht werden.
Weil bei solchen Kläranlagen nahezu immer ein Vorklärbecken und immer eine Belüftungsvorrich tung, ein Nachklärbecken mit einer Rückflussvor- richtumr des, sogenannten <B> </B> Rückschlammes<B> </B> und ein Schlammfaulbehälter mit Vorrichtungen zum Ent wässern des ausgegärten Schlammes (meistens Trok- kenbetten) erforderlich sind, sind diese Kläranlagen kostspielig. Insbesondere für das Reinigen des Abwassers kleiner Gemeinschaften und Industrien werden die Bau- und Betriebskosten einer solchen Anlage so hoch, dass sie nicht getragen werden können.
Mei stens leitet man dann das Abwasser ohne Reinigung in das Oberflächenwasser ab, was an zahlreichen Stellen einen hygienischen Misstand (Anaerobie) verursacht und die Fischsterblichkeit im aufnehmen den Wasser zur Folge, haben kann.
Weniger kostspielig im Bau und in der Verwen dung sind die sogenannten Oxydationsteiche für die Reinigung von Abwasser<B>;</B> hierbei wird in untiefen Teichen, meistens ohne Belüftungsmittel, durch Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft an der Ober fläche des nur sehr langsam fliessenden Wassers der organische Stoffgehalt des Wassers biochemisch er niedrigt. Für das Erzielen einer praktisch völligen Reinigung (Entfernung von ca. 90-95,% der BSB5) sollen diese Teiche eine sehr grosse Oberfläche ha ben.
In bestehenden Anlagen dieser Art für partielle Reinigung des zugefährten, (vorgeklärten) Abwassers braucht man eine Oberfläche von mehr als<B>1</B> m2 pro Einwohnergleichwert (als Durchschnitt kann man annehmen, dass! pro Einwohner pro Tag in vorge- klärtem Abwasser mit<B>35 g</B> BSB5 gerechnet werden muss<B>;</B> in nicht-vorgeklärtern Abwasser ist diese Zif fer noch beträchtlich höher).
In den Teichen setzt sich viel Schlamm ab, der regehnässig entfernt werden soll. Wenn eine genü gende Zahl derartiger Teiche hintereinander geschal tet wird, kann die Reinigung so weit fortgesetzt wer den, dass in den letzten Teichen höheres5 tierisches Leben möglich wird, so dass diese als Fischteiche verwendet werden können, wobei der Fisch völlig oder teilweise von den Mikroorganismen lebt, die sich während der biochemischen Reinigung im <B>Ab-</B> wasser entwickelt haben.
In diesem Fall ist die er- forderliche Oberfläche noch beträchtlich grösser, und zwar ca. 20 m# pro Einwohnergleichwert (Karl Im- hoff, Taschenbuch der Stadtentwässerung,<B>15.</B> Auf lage, Seite<B>179).</B> In vielen Fällen stehen so grosse Oberflächen nicht zur Verfügung.
Es wurde gefunden, dass sowohl häusliches als auch industrielles Abwasser, insoweit dieses letztere keine für biocheinische Reinigung toxischen Kompo nenten enthält, gereinigt werden kann, indem erfin- dungsgemäss in diesem anwesende organische Stoffe mit Hilfe künstlicher Sauerstoffzufuhr biochemisch so lange oxydiert werden, bis die darin gelösten Stoffe und der Schlamm organischer Art so weit abgebaut sind, dass neben einem gereinigten ausflies- senden Wasser ein Schlamm mit einem Gehalt von wenigstens<B>60</B> %<B>-</B> bezogen auf die Trockensub stanz<B>-</B> an mineralischen Komponenten erhalten wird.
Unter Schlamm organischer Art soll sowohl der mit dem Abwasser zugeführte als auch der evtl. während der Behandlung gebildete Schlamm verstan den werden. Die erforderliche Anlage kann sehr ein fach und wenig kostspielig sein, wobei zu gleicher Zeit die Unterhaltungs- und Aufsichtskosten sehr niedrig sind. Die für eine solche Anlage erforderliche Oberfläche ist viel geringer als die Oberfläche, die für gewöhnliche Oxydationsteiche erforderlich ist.
Dieses Verfahren beruht auf der Wahrnehmung, dass durch Verlängern des Aufenthaltes des Abwas sers und des hierbei suspendierten Schlammes in einem sauerstoffreichen Medium der Schlamm zu grössten Teil wieder verschwindet. Vielleicht kann man dies durch die Annahme erklären, dass die erst gebildeten Mikroorganismen als Nahrung für Proto- zoen und andere Formen von niedrigem, tierischem Leben dienen. Sowohl das Wasser als auch der Schlamm einer solchen Anlage zeigte sich manchmal sehr reich an Protozoen u. a.
Die geringe Menge des schliesslich übrigbleiben- den Schlammes (Detritus) hat solche günstigen Ei genschaften (der Schlamm ist<B> </B> schwer<B> ,</B> lagert leicht ab), dass er auf einfache Weise von der ausfliessen- den Flüssigkeit getrennt werden kann.
Auch in der Zusammensetzung unterscheidet sich der schliesslich zurückbleibende Schlamm vom gewöhnlichen aktiven Schlamm<B>;</B> der letztere hat normal einen Gehalt an mineralischen Stoffen von weniger als 20 % des Trockenstoffes, während beim restlichen Schlamm im Verfahren nach der Erfindung dieser Gehalt an mineralischen Stoffen beträchtlich höher ist und sich in einem besonderen Fall sogar als<B>75</B> % der Trok- kensubstanz erwies.
Wenn man hierbei in Erwägung zieht, dass während des Abbaus vom Schlamm auch ein Teil der sich hierin befindlichen mineralischen Komponenten in wasserlösliche Stoffe verwandelt werden kann, die mit der ausfliessenden Flüssigkeit abgeführt werden, so geht aus diesen Ziffern hervor, dass ein sehr grosser Teil der organischen Stoffe, die im zugeführten und bei der Behandlung in einer nor malen Anlage für aktiven Schlamm entstehenden Schlamm anwesend sind, abgebaut und in lösliche Stoffe verwandelt wird.
Es hat sich weiter herausgestellt, dass mit diesem Verfahren auch nicht-vorgeklärtes Abwasser verar beitet werden kann, wenn das Wasser während der Reinigung nur derart in Bewegung gehalten wird, dass auch der zugeführte Schlamm suspendiert bleibt. Dies ist ein grosser Vorteil, da es hierdurch möglich ist, den Bau eines Vorklärbeckens und das Verar beiten der in der Vorklärung abgetrennten Schlamm stoffe wegfallen zu lassen.
Man kann dieses Verfahren ausführen, indem ein normaler Oxydationsteich mit Belüftungsmitteln ver sehen wird und Mitteln, um das Wasser dauernd zu bewegen. Man kann dann in einem derartigen Oxy dationsteich wenigstens drei Einwohnergleichwerte <B>je</B> nf2 Oberfläche pro 24 Stunden verarbeiten, wenn die Kapazität der Belüftungsmittel genügt, um den Sauerstoffgehalt auf wenigstens<B>3</B> und vorzugsweise über<B>5</B> mg pro Liter zu halten und<B>-</B> wenn das Was ser genügend bewegt wird<B>-</B> um Schlamm, der haupt sächlich aus organischen Stoffen besteht, suspendiert zu halten.
Eine sehr einfache und zweckmässige Ausfüh- rungs orm einer Anlage zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens besteht aus einem ring förmigen Behälter, der mit Belüftungsmittel und mit Mitteln zum fortwährenden Bewegen des Wassers versehen ist, wobei dieser Behälter derartige Abmes sungen haben kann, dass er wenigstens<B>1</B> 1/2 mal, vorzugsweise<B>3</B> mal die täglich zugeführte Abwasser menge enthalten kann, und übrigens den beim Oxy dationsteich schon genannten Bedingungen genügt wird.
Ein solcher Behälter unterscheidet sich von den bekannten Aktivschlammkläranlagen u. a. da durch, dass in diesen bekannten Anlagen der Behäl ter niemals mehr als die täglich zugeführte Abwas sermenge und in der Regel nicht mehr als die Hälfte oder sogar noch weniger als diese Menge enthalten kann. Normale bekannte Oxydationsteiche haben dagegen einen viel grösseren Inhalt und können in der Regel ca. <B>10</B> mal, jedoch wenigstens<B>6-7</B> mal die täglich zugeführte Abwassermenge enthalten, wenn dieses Abwasser praktisch vollständig gereinigt wer den soll.
Bei dem in dieser Ausführungsform vorzugsweise befolgten Verfahren wird das Wasser also im Um laufsystem mit einer derartigen Geschwindigkeit im Kreise bewegt, dass der hauptsächlich aus organi schem Material bestehende Schlamm suspendiert bleibt, wobei dieses Wasser kontinuierlich oder perio disch derart beltiftet wird, dass der Sauerstoffgehalt auf wenigstens<B>3</B> und vorzugsweise über<B>5</B> mg/1 bleibt, wodurch bei einem Aufenthalt von wenigstens 40, vorzugsweise<B>60-100</B> Stunden, der mit dem<B>Ab-</B> wasser zugeführte und eventuell während der Reini gung gebildete Schlamm zu einem grossen Teil abge baut wird, wobei ein praktisch vollständig gereinigtes Wasser gebildet wird (Reduktion v.
BSB" von 90-951/o). In einer Anlage dieser Art kann das Wasser ge nügend durch die Belüftungsmittel in Bewegung ge halten werden. Vorzugsweise wird hierfür eine an sich bekannte, rotierende Bürste verwendet, die zu gleicher Zeit das Wasser in einer ringförmigen Grube zirkulieren lässt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung von geringem Umfang ist in den Figuren der Zeichnung angegeben, von denen Fig. <B>1</B> einen Grundriss, und Fig. 2 einen Ouerschnitt nach der Linie<B>11-11</B> der Fig. <B>1</B> darstellt.
<B>1</B> stellt einen ringförmigen Behälter mit einer Ge samtlänge von ca. <B>75</B> in, einer Bodenbreite von ca. <B>1</B> in und einer Breite in der Höhe des Wasserspie gels von<B>2,5-3</B> in. dar. Die Höhe des Wassers über dem Boden ist ca. <B>0,80</B> in <B>;</B> der Gesamtinhalt ca. 120 nA 2 ist eine rotierende Bürste mit einer Länge von 2 ni und einem Durchmesser von 42 cm, deren Zähne bei der maximalen Füllhöhe des Behälters ca. <B>11</B> cm in das Wasser kommen.
Diese Bürste, die 110-120 Umdrehungen pro Minute macht, wofür bei dieser maximalen Füllhöhe<B>0,6</B> kWh erforderlich sind, belüftet das Wasser und kann den Sauerstoff gehalt bei einer Temperatur von ca. 10,) <B>C</B> auf <B>8</B> mg/1 halten und verursacht gleichfalls einen Um lauf in Behälter<B>1</B> mit einer Strömungsgeschwindig keit von ca. <B>10</B> m pro Minute.
<B>3</B> stellt eine Zufuhrleitung für das Abwasser dar es ist darin ein grobes Sieb 4 vorhanden, wodurch grosse Verunreinigungen, wie z. B. Zweige, Steine und dergleichen, zurückgehalten werden. Das gerei nigte Wasser wird nach dem offenen Oberflächen wasser<B>5</B> abgeführt<B>;</B> das Umlaufsystem ist hiervon mittels eines durch zwei Dammwände<B>6</B> und<B>7</B> be grenzten Ablagerungsteiles<B>8</B> getrennt. Es sind ferner Tauchwände<B>9, 10</B> angeordnet, die die über die Dammwände<B>6, 7</B> fliessende Schlammenge auf ein Minimum beschränken.
Bei diskontinuierlicher Zufuhr von Abwasser ist es vorteilhaft, in der Dammwand<B>6</B> eine oder einige öffnungen <B>11</B> unter dem oberen Rand der Damm wand<B>6</B> anzubringen, die so viel Wasser kontinuier lich durchlassen, dass beim Einführen einer neuen Menge in den Kreis kein Wasser über den oberen Rand von<B>6</B> abgeführt wird. Hierbei kann während der Einfuhr auch die rotierende Bürste abgestellt werden, um eine Abfuhr nichtgereinigten Schlammes während dieser Periode zu verhindern. Man kann die Anlage jedoch auch so ausführen, dass von einer automatischen Schaltvorrichtung, die die Zufuhr un- gereinigten Wassers periodisch regelt, einige Zeit vor dieser Zufuhr die Belüftung stillgelegt wird, so dass sich der zirkulierende Schlamm ablagert.
Danach wird eine Menge Wasser aus, dem Kreislauf entfernt, die der Menge des neu zuzuführenden Abwassers gleich ist, wonach diese neue Zufuhr stattfindet und die Belüftung wieder anfängt. In einer Anlage, wie oben beschrieben, konnten (während einer Betriebszeit von einem halben Jahr) 400 Einwohnergleichwerte pro 24 Stunden mit sehr alünstigern. Erfolg verarbeitet werden.
Der Sauerstoff gehalt in diesem Kreislauf betrug in der Regel zwi schen<B>6</B> und-<B>8</B> mg/1 und fiel in dieser Zeit nicht unter <B>5</B> mg/l. Das ausfliessende Wasser zeigte eine BSB- Ziffer, die der einer gut arbeitenden Aktivschlamm- anlage gleich war. Im Kreis setzte sich nur eine sehr geringe Schlammenge ab und auch ün Ablagerungs teil<B>8</B> war diese Menge nur gering.
Der Schlamm, der während einer Betriebszeit von einem halbenJahr abgelagert worden war, enthielt auf die Trockensub stanz bezogen ca. <B>75</B> -()/o an mineralischen Kompo nenten.
Als Besonderheit kann noch erwähnt werden, dass das Wasser im Kreis manchmal sehr reich an Protozoen war<B>;</B> in anderen Momenten waren diese in kleineren Mengen vorhanden, ohne dass die, jedoch mit einer Herabsetzung des BSB-Rückganges zusam menhing.
Diese Anlage kann ca. dreimal die täglich zuge führte Abwasserniciige (40 m3 mit einem durch schnittlichen BSB5 von ca. <B>300)</B> aufnehmen, so dass der Aufenthalt ca. <B>3</B> Tage ist. Dieser Aufenthalt kann, abhängig von dem BSB-Gehalt des Abwassers, der Kapazität der Belüftungsvorrichtung und der verlangten Reinheit des ausfliessenden Wassers von ca. <B>1</B> 1/2 Tag bis ca. <B>10</B> Tage variiert werden.