DD274143A3

DD274143A3 - Vorrichtung zur mehrfachen umwaelzung von wasser-luft-gemischen in tiefschachtklaeranlagen mit oberer schachterweiterung

Info

Publication number: DD274143A3
Application number: DD87307841A
Authority: DD
Inventors: Eduard Tscheu; Rudolf Randolf; Dieter Schmitz; Peter Krahn; Volker Hettler; Erich Wilinski
Original assignee: Verkehrs & Tiefbau Kom
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrfachen Umwaelzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Tiefschachtklaeranlagen mit oberer Schachterweiterung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand eine hohe Ausnutzung des Luftsauerstoffes durch eine hohe Turbulenz im Reaktionsraum zu erreichen. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass die Schachtwand innerhalb der oberen Schachterweiterung hinaufgefuehrt ist und ein bis nahe der Schachtsohle reichendes Leitrohr enthaelt, das von gekruemmten Abgaengen des Abstroemrohres durchdrungen ist und dass in der oberen Schachterweiterung eine Tauchwand, eine Abwurfrinne fuer flotierten Schlamm und ein Schlammabsetzraum enthalten sind. Das mit Luft vermischte Abwasser wird durch das Abstroemrohr und die gekruemmten Abgaenge in den Ringraum zwischen Schachtwandung und Leitrohr gelenkt, stroemt auf und wird am oberen Rand des Leitrohres in einen abwaerts und einen aufwaerts gerichteten Teilstrom aufgeteilt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrfachen Umwälzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Tiefschachtkläranlagen, bevorzugt bei dor biologischen Abwasserbehandlung kommunaler und industrieller Abwässer für kleine und mittlere Abwasserbehandlungsanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Bestreben, den Flächenbedarf für Abwasserbehandlungsanlagen einzuschränken und den zur biologischen Reinigung der Abwässer erforderlichen Energiebedarf für die Sauerstoffbereitstellung zu senken, hat in den letzten Jahren zu Entwicklungen geführt, die unter dem Namen Deep-Shaft-System (Tiefsch&chtverfahren) bekanntgeworden sind (DD 129132, GB 2017073, GB 2071633, US 4287070). Nach diesen Vorrichtungen bzw. Verfahren werden die biologischen Reaktionsräume durch tiefe Schächte gebildet, die aus einem Innenrohr (Abströmer) und dem umgebenen Schacht bestehen.

In den Abströmer wird das Abwasser eingeleitet. Zunächst wird bis zur Entstehung einer erforderlichen Umlaufgeschwindigkeit von i-2m -s~' mittels eines Kompressors Luft in den Aufströmer eingetragen.

Danach erfolgt die Abschaltung der Startluft und die Lufteingabe erfolgt in den Abströmer. Die Luftblasen werden infolge der Wassergeschwindigkeit mit in die Tiefe gerissen, wobei ein Anteil des Luftsauerstoffes in Lösung geht. Mit dem Übergang des Wasser-Luft-Gemisches in den Aufströmer treten überschüssige Gase wieder aus dem Abwasser aus und bewirken als Luftblasen einen Auftrieb. Der Sauerstoff wird für die Atmungsprozesse der Mikroorganismen genutzt. Das mit dem Belebtschlamm gebildete Flotat wird teilweise in den Kreislauf des Tiefschachtes zurückgeführt, während ein dem Abwasserfluß sowie dem Rücklau^fschlamm entsprechender Teilstrom aus dem System abgeleitet und einer Nachbehandlung zugeführt wird. Nach einer weiteren bekannten Lösung wird der Eintrag der Luft in das System durch Kreislaufförderung einer Abwasserteilmenge mit einer Pumpe und Ansaugen atmosphärischer Luft in einer Düse bewirkt. Das mit Luft versetzte Abwasser wird innerhalb eines Abströmers bis zum Srhachtboden hinabgeführt, wo es in den Aufströmer übertritt und wieder der Oberfläche des Systems zuströmt. Der obere Teil des Schachtes ist erweitert und dient der Vergrößerung des gesamten Aktionsvolumens. Schließlich ist noch eine Einrichtung bekannt, bei der dem Aufströmer ein Teilvolumenstrom entnommen, über einen Entgasungsbehälter einer Pumpe zugeführt und über einen Zusatzfallschenkel in relativ großer Tiefe in den Abströmer eingeleitet wird, wobei die Luftzugabe entsprechend den geforderten Umsetzungsprozessen mit Hilfe einer Luftverdichteranlage in den Fallschenkel erfolgt.

Bei allen genannten Lösungen entsprechen die abwärts und aufwärts gerichteten Flüssigkoitsströme einander, wobei die zur Gewährleistung einer guten Turbulenz notwendige Beschleunigung des Förderstromes noch große Energieaufwendungen ei fordert. Die Möglichkeiten zur Kombination des hohen Sauerstoff eintrages mit einer hohen Turbulenzerzeugung werden nicht oder nur unvollständig genutzt.

Die auf Preßlufteintrag beruhenden technischen Lösungen benötigen eine Luftbereitstellung mittels Kompressoren. Neben der Störungsempfindlichkeit von Kompressoren besitzen diese Verfahren den Nachteil, daß sie Maßnahmen gegen Lärm- und Ölemissionen und einen hohen Wartungsaufwand erfordern.

Sofern die Luft mittels Düse eingetragen wird, müssen die Förderströme des Wassers groß sein, um einerseits die erforderliche Luftmenge mit einzubringen und um andererseits die erforderliche Turbulenz zu erzeugen.

Die Kombination der Lufteinpressung in einen Fallschenkel mit der zusätzlichen erforderlichen Pumpenförderung berücksichtigt nur ungenügend die für die Umsetzungsprozesse erforderliche Turbulenz und ist wegen des Einsatzes mehrerer ^% unterschiedlicher Förderaggregate und der zusätzlichen Entgasung betriebs- und herstellungstechnisch aufwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und mit geringstmöglichem energetischem und ausrüstungstechnischen Aufwand eine große Ausnutzung des in der Luft enthaltenen Sauerstoffes und eine hohe Turbulenz im Reaktionsraum sowie die Abscheidung von Flotat und Überschußschlamm und damit eine intensive betriebstechnische Verfahrensführung und eine günstige Abwasserreinigung zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, wobei durch eine bestimmte Anordnung von Teilen und deren effektives Zusammenwirken eine Abwasserzirkulation durchgeführt wird, die eine wirtschaftliche biologische Reinigung ermöglicht. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß der Schacht innerhalb der oberen Schachterweiterung bis zu einer vorbestimmten Höhe hinaufgeführt ist, ein Leitrohr eingebaut ist, das parallel zu einem Abströmer verläuft, das Leitrohr nahe der Schachtsohle und oben unterhalb des hinaufgeführten Schachtteiles endet. Das Abströmrohr weist an seinem unteren Ende zwei oder mehrere gekrümmte Abgänge auf, die das Leitrohr durchdringen und mit ihren Mündungen nach oben gerichtet sind. In die obere Schachterweiterung ist eine der Form der Schachterweiterung angepaßte Tauchwand mit Abwurfrinne eingebaut. Die Tauchwand weist eine flachgeneigte glatte Abdeckung auf. Zwischen der Wandung der Schachterweiterung und dem hinaufgeführten Schachtteil wird ein Absetzraum für Schlamm mit bekannten Vorrichtungen zur Schlammentnahme gebildet. Das Abströmrohr kann innerhalb und auch außerhalb des Leitrohres angeordnet sein.

Die Abwasserzirkulation wird in der Art durchgeführt, daß mit Luft vermischtes Abwasser durch das Abströmrohr in den mit Abwasser gefüllten Schacht gepumpt wird, daß durch die gekrümmten Abgänge eine Umleitung nach oben erfolgt und im Schacht durch das Leitrohr voneinander abgegrenzte Strömungen erzeugt werden. Das aufströmende Abwasser-Luft-Gemisch wird am oberen Rand des Leitrohres aufgeteilt, wobei ein geringerer Teilstrom in die obere Schachterweiterung gefördert und ein größerer Teilstrom wieder abwärts gerichtet umgelenkt wird. Diese Vorgänge laufen kontinuierlich ab und bewirken eine mehrfache Umwälzung des im Schacht befindlichen Abwasser-Luft-Gemisches. Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur mehrfachen Umwälzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Schachtkläranlagen, wobei das Abströmrohr 10 im Leitrohr 13 angeordnet ist.

Die Entnahmeleitung 1 für den Abwasserteilstrom zur Kreislaufförderung führt aus der oberen Schachtel .veiterung 2 hinaus zur Abwasserpumpe 3, an die die zunächst noch oben und dann zur Mitte des Schachtbauwerkes geführte Förderleitung 4 angeschlossen ist. Senkrecht nach unten gerichtet und mit dem Krümmer 5 der Förderleitung 4 fest verbunden ist eine Düse 6 zum Ansaugen der Luft am Lufteintritt 7. Die Düse 6 ist mit einem Diffusor 8 und einem zur Regelung der Luftaufnahme verstellbaren Luftansaugrohr 9 ausgestattet. Der Diffusor 8 ist an das Abströmrohr 10 gekoppelt, das in einer Tiefe zwischen 10 und 20 m eine Reduzierung 11 und an seinem Ende in maximal 30 m Tiefe zwei oder mehrere gekrümmte Abgänge 12 aufweist, die das Leitrohr 13 durchdringen und nach oben gerichtet in den Ringraum 14 zwischen Schachtwand 15 und dem Leitrohr 13 münden. Am Abströmrohr 10 ist örtlich zwischen dem oberen Schachtrand 17 und Leitrohr 13 ein haubenartiges Leitblech 26 angeordnet, wobei zwischen Leitblech 28 und Abströmrohr 10, sowie zwischen Leitblech 28 und Schachtwand 1 δ je ein Ringspalt vorhanden ist. Der Ringspalt an der Schachtwand 15 ermöglicht ein Durchströmen eines Teils des Abwasser-Luft-Gemisches in die obere Schachtorweiterung 2. Das Leitrohr 13 endet in einem Abstand von 1-2 m über der Schachtsohle 18. Der hinaufgeführte Schachtteil 17 tagt in die obere Schachterweiterung um ¹A bis Va deren Höhe hinein; zwischen beiden wird ein Absetzraum 24 für Belebtschlamm gebildet, zu dessen Abtransport die Schlammentnahmeleitung 27 installiert ist. Die Einrichtung besitzt ferner eine Zuführungsleitung 25 für das zu reinigende und einen Abzug 26 für das gereinigte Abwasser. Weiterhin befinden sich in der oberen Schachterweiterung 2 eine Tauchwand 20, die in der Draufsicht eine vorzugsweise runde Form hat, aber auch der Form der Schachterweiterung 2 (z. B. η-eckig) angepaßt sein kann. Am oberen Rand der Tauchwand 20 ist eine flachgeneigte glatte Abdeckung 22 für das Aufglei'.en flotierenden Schlamms und darunter eine Abwurfrinne 23 angeordnet.

Durch die langen Kontaktphasen bei gleichzeitiger Druck- und Grenzflächenänderung, die hohe Turbulenz und Verwirbelung wird die Saijerstoffnutzung erheblich verbessert. Es bilden sich vornehmlich kleine Schlammflocken, deren Mikroorganismen der Sauerstoff unmittelbar zugänglich ist.

Der von der Pumpe 3 geförderte Abwasserteilstrom wird in der Düse 6 mit Luft versetzt und strömt durch das Abströmrohr 10, die Abgänge 12 in den Ringraum 14. Infolge des Auftriebes der Luftblasen unc' der Umlenkung des Abwasser-Luft-Gemisches nach oben entsteht eine Aufwärtssirömung im Ringraum 14, die eineOruckminderung im unteren Bereich des Schachtes 16 erzeugt, in deren Folge aus dem innerhalb der oberen Schachterweiterung 2 hochgeführten Schachtteil 17 durch das Leitrohr 13 Abwasser bis zur Schachtsohle 18 und dann in den Ringraum 14 nachfließt, und zwar in einer Menge, die dem Mehrfachen der Kreislaufförderung durch die Pumpe 3 entspricht.

Bei der Passage des aufsteigenden Abwasser-Luft-Gemisches wird am oberen Rand 19 des Leitrohres 13 im hinaufgeführten Schachtteil 17 infolge der hohen Geschwindigkeit im Leitrohr 13 der über die Kreislauffördermenge hinausgehende Förderanteii einschließlich des in ihm enthaltenen Luftanteils von der Abwärtsströmung erneut mitgerissen, wodurch im gesamten Schachtbereich eine hohe Turbulenz erzeugt und der Luftsauerstoff günstig genutzt wird. Nach Einstellung eines Strömungsgleichgewichtes tritt der mit der Kreislaufförderung durch die Abwasserpumpe 3 eingetragene Förderstrom '* einschließlich dem zugehörigen Luftanteil aus dem innerhalb der oberen Schachterweiterung 2 hinaufgeführten Schachtteil 17 aus und erzeugt innerhalb der Tauchwand 20 eine radial nach außen gerichtete Strömungswalze. An der Oberfläche ist die Strömung so groß, daß sie den floüerten Schlamm 21 über die flachgeneigte glatte Abdeckung 22 hinweg in die Abwurfrinne 23 schiebt. Der im Absstzreum 24 angesammelte Belobtschlamm kann als Überschußschlamm aus dem Sys^m abgegeben cder als Rücklaufschlamm erneut in die Reinigungsprozesse einbezogen werden.

Claims

1. Vorrichtung zur mehrfachen Umwälzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Schachtkläranlagen mit oberer Schachterweiterung, gekennzeichnet dadurch, daß die Schachtwand (15) innerhalb der oberen Schachterweiterung (2) hinaufgeführt ist, parallel zum Abströmrohr (10) ein Leitrohr (13) eingebaut ist, das nahe der Schachtsohle (18) und oben unterhalb des hinaufgeführten Schachtteils (17) endet, das Abströmrohr (10) an seinem unteren Ende zwei oder mehrere gekrümmte Abgänge (12) aufweist, die das Leitrohr (13) durchdringen und mit ihren Mündungen nach oben gerichtet sind, daß in die obere Schachterweiterung (2) eine der Form der Schachterweiterung (2) angepaßte Tauchwand (20) mit Abwurfrinne (23) eingebaut ist und die Tauchwand (20) eine flachgeneigte glatte Abdeckung (22) aufweist und daß weiterhin zwischen der Wandung der Schachterweiterung (2) und dem hinaufgeführten Schachtteil (17) ein Absetzraum (24) für Schlamm gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abströmrohr (10) außerhalb des Leitrohres (13) angeordnet ist und ein gekrümmter Abgang (12) in das Leitrohr (13) mündet.