DE10058331A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Belebungsbecken unter Einsatz mindestens eines im Abwasser fortwährend bewegten, Ausströmöffnungen aufweisenden, länglichen Schlauchausströmers, durch den ein sauerstoffhaltiger Gasstrom in das zu behandelnde Abwasser eingeleitet wird. Erfindungsgemäß wird dadurch, daß der Schlauchausströmer (1) mittels des in das Abwasser einzutragenden sauerstoffhaltigen Gasstroms bewegt wird, ein ohne Fremdenergie erfolgender Sauerstoffeintrag in das Abwasser und damit eine kostengünstige Abwasserreinigung ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Belebungsbecken unter Einsatz mindestens eines im Abwasser fortwährend bewegten, länglichen Schlauchausströmers, durch den ein sauerstoffhaltiger Gasstrom in das zu behandelnde Abwasser eingeleitet wird.

Bei der Erfindung geht es um die biochemische Reinigung von Abwässern durch aerobe Mikroorganismen. Dabei werden im Abwasser suspendierte Stoffe und kolloidal sowie echt gelöste organische und anorganische Substanzen hauptsächlich durch mikrobielle Stoffwechselprozesse eliminiert oder in unschädliche Verbindungen umgewandelt. Für diese biologischen Abbauprozesse wird Sauerstoff benötigt, der den Mikroorganismen künstlich zugeführt werden muß.

Die Abwasserbehandlung durch aerobe Mikroorganismen erfolgt in verschieden­ artigen Becken, die im folgenden insgesamt als "Belebungsbecken" bezeichnet werden. Für die Belüftung der Belebungsbecken werden vor allem Druck- und Oberflächenbelüfter eingesetzt. Bei den Oberflächenbelüftern wird in der Höhe des Abwasserspiegels Wasser aufgewirbelt, wodurch Luft mitgerissen und Sauerstoff vom Wasser aufgenommen wird. Bei der Druckbelüftung wird Luft meist in der Nähe des Beckenbodens durch poröses Material feinblasig, durch gelochte Rohre mittel- oder grobblasig oder durch offene Rohre grobblasig eingeblasen.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung sind in der Firmenzeitschrift "gas aktuell 35" (1988), Seite 23 bis 27, unter dem Titel "Das Biox®- Verfahren - rasche Hilfe für Oberflächengewässer" beschrieben. Dabei werden für eine besonders intensive Sauerstoff-Begasung und eine feine Verteilung des Sauerstoffs in Gewässern sogenannte "Begasungsmatten" eingesetzt, die aus flächig ausgelegten "Schlauchausströmern" bestehen. Derartige Begasungsmatten werden auch für die Behandlung industrieller und kommunaler Abwässer eingesetzt. Bei den Schlauchausströmern handelt es sich um dickwandige Schläuche mit vielen, sehr feinen Poren, die sich bei erhöhtem Innendruck öffnen und aus denen dann sauer­ stoffhaltiges Gas in Form fein verteilter Blasen in das Abwasser austritt. Da sich die feinen Poren der Schlauchausströmer erst unter einem erhöhten Druck öffnen, wirken sie ähnlich wie Rückschlagventile und lassen kein Abwasser eindringen. Die sich einstellende Blasengröße hängt von der Porengröße, vom Material und der Beschaffenheit der Oberfläche des Schlauchs, vom Gasdurchsatz pro Zeit durch die einzelnen Poren sowie von der sich einstellenden Oberflächenspannung ab. In der Regel bilden sich bei hohem Gasdurchsatz große Blasen und bei geringem Gasdurchsatz kleine Blasen. Je kleiner die Blasen sind, um so größer ist der Grenzflächenaustausch zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas und um so besser ist die Ausnutzung des eingesetzten Sauerstoffes.

Die Sauerstoffausnutzung ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Vor dem Verlegen der Schlauchausströmer werden Porengröße und Schlauchlänge in Abhängigkeit von einem erforderlichen, vorgegebenen Gasdurchsatz an die konkreten Bedingungen mit dem Ziel einer optimalen Sauerstoffausnutzung angepaßt. Nach Verlegung der Schlauchausströmer kann die Blasengröße jedoch nicht mehr verändert werden, ohne gleichzeitig den Gasdurchsatz zu verändern. Und umgekehrt, kann auch der Gasdurchsatz nicht verändert werden, ohne die optimierte Blasengröße zu beeinflussen. Besonders in Klärwerken schwankt der Sauerstoff­ bedarf entsprechend den Zehrungsraten im Belebungsbecken jedoch sehr stark.

In der deutschen Patentanmeldung P 199 59 103.2 (intern: MG2299) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung mit verbesserter Sauerstoffausnutzung einer derartigen Schlauchbegasung durch eine nachträgliche Optimierung von Blasengröße und Gasdurchsatz beschrieben. Dabei wird mindestens ein der auf einer flächigen, horizontalen und rotierenden Stützkörper angeordneten Schlauchausströmer mittels einer mit der Rotationsanordnung über eine Welle verbundenen und mit einem Antrieb ausgerüsteten Bewegungseinrichtung im Abwasser fortwährend bewegt, wodurch ein vorzeitiges Abscheren der Blasen ermöglicht wird. Bei einer derartigen biologischen Abwasserreinigung ist für die fortwährende Bewegung des Begasungsschlauches zusätzliche Kosten verursachende Fremdenergie erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mittels denen ein kostengünstiger Sauerstoffeintrag in das Abwasser ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 3 gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer die Strömungsenergie des in das Abwasser mittels des Schlauchausströmers einzutragenden sauerstoffhaltigen Gasstromes unmittelbar in Rotationsenergie umsetzenden Turbine wird der auf einen Schlauchstützkörper angeordnete Schlauchausströmer über die mit der Turbine und dem Schlauchstützkörper verbundenen Welle mit regelbarer Umdrehungs­ geschwindigkeit und vorgegebener Geschwindigkeit im Abwasser transversal hin- und herbewegt, auf- und abbewegt oder einer Rüttelbewegung unterzogen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Bewegungseinrichtung eine mit der Turbine verbundenen Welle zur Erzeugung einer Rotation des Schlauchausströmers.

Durch die mittels der als Antrieb eingesetzten Turbine erfolgende Schlauchrotation läßt sich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit an der Mantelfläche des Schlauchausströmers und damit im Bereich seiner Austrittsöffnungen ohne Einsatz von Fremdenergie erzeugen.

Weitere Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale sind der deutschen Patentan­ meldung 199 59 103.2 zu entnehmen.

Der erfindungsgemäße Einsatz der die Strömungsenergie des in das Abwasser einzutragenden sauerstoffhaltigen Gasstroms als mechanische Antriebsenergie bereitstellenden Turbine zur fortwährenden Bewegung des Schlauchausströmers im Abwasser ermöglicht eine Optimierung des Sauerstoffeintrags ohne Einsatz von Fremdenergie und damit eine bessere Reinigungsleistung bei reduziertem Kosten­ aufwand bei einer derartigen biologischen Abwasserreinigung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist in dreidimensionaler Ansicht schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Belebungsbecken dargestellt. In dieser Vorrichtung ist ein Schlauchausströmer 1 in Spiralform auf einer kreisförmigen, horizontal angeordneten Stahlscheibe 2 ausgelegt. Im Zentrum der Stahlscheibe 2 greift eine vertikal angeordnete Hohlwelle 3 an, die mittels einer Drehkupplung 9 mit einer Turbine 4 verbunden ist. Mittels der als Antrieb eingesetzten Turbine 4 ist die Stahlscheibe 2 um die koaxial zur Hohlwelle 3 verlaufenden Rotationsachse 5 rotierbar. Im Bereich des unteren Endes der Hohlwelle 3 ist eine Schlauchtülle 6 vorgesehen, über die die Hohlwelle 3 mit dem Schlauchausströmer 1 verbunden ist.

Bei dem Schlauchausströmer 1 handelt es sich um einen Schlauch aus Gummi (EPDM) mit einem Innendurchmesser von 18 mm, einer Wandstärke von 4,5 mm und einer Länge von 60 m. Der Schlauchausströmer 1 ist perforiert mit einer Vielzahl feiner Poren, die sich erst bei Innenüberdruck öffnen. Der Außendurchmesser der Schlauchspirale liegt bei etwa 3 m.

Der Durchmesser der Stahlscheibe 2 ist nur geringfügig größer als der Durchmesser des auf der Stahlscheibe 2 spiralförmig aufgerollten Schlauchausströmers 1 und in der Fig. 1 lediglich aus Gründen einer besseren Erkennbarkeit mit einem deutlich größeren Durchmesser dargestellt. Das eine Ende 7 des Schlauchausströmers 1 ist über die Schlauchtülle 6 mit der Hohlwelle 3 verbunden, das andere Ende 8 ist verschlossen.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungs­ beispiels und der Fig. 1 näher erläutert:
Der Schlauchausströmer 1 wird in ein Belebungsbecken einer Kläranlage bis nahe an den Beckenboden abgesenkt. Die als Antrieb eingesetzte Turbine 4 befindet sich dabei oberhalb des Abwasserspiegels. In Pfeilrichtung 10 wird durch die Turbine 4 über die Drehkupplung 9, durch die Hohlwelle 3 dem Schlauchausströmer 1 technischer Sauerstoff in einer Rate von 20 m³/h zugeführt. Der dadurch entstehende Innendruck innerhalb des Schlauchausströmers 1 führt dazu, daß sich die feinen Poren öffnen, so daß Sauerstoff in Form von feinen Blasen in das Abwasser entweichen kann.

Die beim Durchströmen der Turbine 4 aus dem Strömungsenergie des technischen Sauerstoffs erzeugte Antriebsenergie wird über die Drehkupplung 9 mittels der Welle 3 auf die Stahlscheibe 2 übertragen, sodass der auf der Stahlscheibe 2 angeordnete Schlauchausströmer 1 um die Rotationsachse 5 rotiert. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt 20 U/min. Durch die Relativbewegung zwischen Poren und träger Flüssigkeit werden die Blasen abgeschert. Es stellt sich dabei im Außenbereich der Schlauchspirale eine Blasengröße im Bereich von 0,3 bis 0,7 mm ein.

Claims (3)

1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser in einem Belebungsbecken unter Einsatz mindestens eines im Abwasser fortwährend bewegten, Ausströmöffnungen aufweisenden, länglichen Schlauchausströmers, durch den ein sauerstoffhaltiger Gasstrom in das zu behandelnde Abwasser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchausströmer (1) mittels des in das Abwasser einzutragenden sauerstoffhaltigen Gasstromes bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sauerstoffhaltige Gasstrom dem auf einem rotierenden Stützkörper (2) angeordneten Schlauchausströmer (1) über eine Turbine (4) durch eine Drehkupplung (9) und eine über koaxial zur Rotationsachse (5) verlaufenden Zufuhrleitung (3) zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Belebungsbecken, mit einem durch eine aus Antrieb, Welle und Schlauchstützkörper bestehenden Bewegungseinrichtung im Abwasser fortwährend bewegten, Ausströmöffnungen aufweisenden, länglichen Schlauchausströmer zur Einleitung eines sauerstoff­ haltigen Gasstroms in das zu behandelnde Abwasser, wobei die als Zufuhrleitung ausgebildete Welle mit dem Schlauchausströmer zur Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gasstroms in das Abwasser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine von dem sauerstoffhaltigen Gas durchströmte Turbine (4) ist.