DE3141889C2

DE3141889C2 - Verfahren zum Betrieb einer Teichbelüftungsanlage

Info

Publication number: DE3141889C2
Application number: DE3141889A
Authority: DE
Inventors: Botho Prof. Dr.-Ing. Böhnke; Bernd Dr.-Ing. Diering; Paul Dr.-Ing. 5100 Aachen Diers; Arno Dr.-Ing. 6270 Idstein Grau; Andreas Dipl.-Ing. 5190 Stolberg Strohmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1984-05-30
Also published as: CH661039A5; AT385976B; GB2108950B; ATA359182A; GB2108950A; ES516684A0; DE3141889A1; BE894670A; FR2515164B1; FR2515164A1; JPS5881495A; NL8204025A; ES8306685A1

Abstract

Die Erfindung geht aus einem Verfahren zum Betrieb einer Teichbelüftungsanlage mit zwei Belüftungsteichen, einer vorgeschalteten Tropfkörperanlage und einem Nachklärteich. Die Teichbelüftungsanlage hat installierte oder zu installierende Belüftungsteiche vorgegebener Teichbelüftungsgröße und vorgegebener Teichbelüftungsanschlußwerte und ist damit für einen vorgegebenen Teichbelüftungsabwassermengenstrom in Kubikmeter und Tag, insoweit nach klassischer Baulehre ausgelegt. Die Tropfkörperanlage wird jedoch als hochbelastete Anlage mit einer Raumbelastung im Bereich von 2 bis 12 kg BSB ↓5/m ↑3 d, vorzugsweise etwa 5 kg BSB ↓5/m ↑3 d ausgelegt und betrieben. Über die so betriebene Hochlasttropfkörperanlage kann den Belüftungsteichen ein Abwassermengenstrom zugeführt werden, der um mindestens einen Faktor 1,5, vorzugsweise um einen Faktor 2, größer ist als dem klassischen Teichbelüftungsmengenstrom entspricht, - ohne daß dafür größere Belüftungsteiche erforderlich wären. Zwischen der hochbelasteten Tropfkörperanlage und den Belüftungsteichen kann ein ebenfalls hochbelastetes Adsorptionsbecken angeordnet sein.

Description

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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein .Verfahren zum Betrieb einer Teichbelüftungsanlage mit Belüftungsteichen, einer vorgeschalteten Tropfkörperanlage und einem Nachklärbecken. — Es versteht sich, daß eine solche Teichbelüftungsanlage installierte oder zu installierende Belüftungsteiche vorgegebener Teichbelüftungsgröße und vorgegebener Teichbelüftungsanschlußwerte (Einwohner oder Einwohnergleichwerte) aufweist und damit für eine vorgegebene Abwassermenge in Kubikmeter und Tag ausgelegt ist. Im allgemeinen sind zwei Belüftungsteiche hintereinandergeschaltet. — Abwasser meint im Rahmen der Erfindung insbesondere kommunales bzw. ähnlich gut abbaubares Abwasser. Die Begriffe Teichbelüftungsgröße und Teichbelüftungsanschlußwerte beziehen sich auf die herrschende Baulehre von Teichbelüftungsanlagen. Typisch für klassische Teichbelüftungsanlagen mit zwei Belüftungsteichen und einem Nachklärteich ist ein spezifischer Raumbedarf von etwas über 3 m³ pro Einwohner bzw. Einwohnergleichwert und ein spezifischer Flächenbedarf von etwas über 2 m² pro Einwohner bzw. Einwohnergleichwert. Die Raumbelastung der Belüftungsteiche liegt bei 30 g BSB₅An³ · d. Die üblichen Teichbelüftungsanschlußwerte liegen bei 8000 bis maximal 10 000 Einwohnern bzw. Einwohnergleichwerten.

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen wird die Tropfkörperanlage als schwach belastete Anlage mit einer Raumbelastung von größenordnungsmäßig 1 bis 2 kg BSBs/m³ ■ d betrieben und über die so betriebene Schwachlast-Tropfkörperanlage wird den Belüftungsteichen der klassische, dem Anschlußwert entsprechende Teichbelüftungsabwassermengenstrom zugeführt Das läßt sich bis zu den angegebenen Anschlußwerten von 8000 bis maximal 10 000 Einwohnern oder Einwohnergleich werten ohne Schwierigkeiten verwirklichen. Bei höheren Anschlußwerten werden der Flächenbedarf sowie der Raumbedarf zu hoch. Das gilt sowohl für Teichbelüftungsanlagen mit feststehenden, im allgemeinen in der Mitte der Belüftungsteiche befindlichen sogenannten Druckluftkerzen ali auch bei Teichbelüftungsaniagesi mit in den Belüftungsteichen hin^: and herschwingenden, un allgemeinen an den Stirnseiten der Belüftungsteiche hängenden Druckluftkerzen. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Teichbelüftungsanlagen mit zwei Belüftungsteichen und zwischengeschalteter, mäßig belasteter Tropfkörperanlage (Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, 3d, II, Berlin 1975, Verlag von Wilhelm Ernst, S: 698-699, Abschnitf 11.4:63).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer. Teichbelüftungsanlage der in Rede stehendeii Art die Zahl der angeschlossenen Einwohner bzw. Einwohnergleichwerte zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehn die Erfindung, daß die Tropfkörperanlage als hochbelastete Anlage mit einer Raumbelastung im Bereich von 2 bis 12 kg BSBs/m³ · d, vorzugsweise etwa 5 kg BSBs/m³ · d, betrieben wird und daß über diese Hochlast-Tropfkörperanlage den Belüftungsteichen eine Abwassermenge zugeführt wird, die mindestens l,5mal so groß ist wie die Abwassermenge bei einer Teichbelüftungsanlage, die bei Belüftungsteichen und Nachklärbecken gleicher baulicher Auslegung eine vorgeschaltete Schwachlast-Tropfkörperanlage aufweist

Im übrigen werden die Belüftungsteiche jedoch klassisch weiter betrieben. Der Schlamm setzt sich nach wie vor an der Sohle der belüfteten Teiche ab. Das ständig belüftete und bewegte Wasser streicht über den Schlamm hinweg und versorgt die oberste Schlammschicht mit Sauerstoff, so daß der Schlamm nicht auftreibt und wie bisher nicht fault Erst nach Jahren ist ein Abpumpen des völlig stabilisierten Schlammes erforderlich. Das Abwasser selbst wird in den Belüftungsteichen über im Wasser schwebende feinste Flocken sowie über die am Boden festsitzenden Aerobier gereinigt. Die Erfindung kombiniert so eine als hochbelastete Anlage ausgeführte Tropfkörperanlage mit baulich nicht oder nicht beachtlich veränderten Belüftungsteichen einer klassischen Teichbelüftungsanlage und schafft damit die Möglichkeit, die Anlage insgesamt mit Anschlußwerten zu betreiben, die um einen Faktor von zumindest 1,5 höher sind als es einer klassischen Teichbelüftungsaniage entspricht. Die Erfindung ist daher insbesondere von Bedeutung, wenn es sich darum handelt, eine bestehende Teichbelüftungsanlage für diese erhöhten Anschlußwerte, anders ausgedrückt für einen erhöhten Abwassermengenstrom, einzurichten oder umzurüsten. Dazu ist dann lediglich der Austausch der Tropfkörperanlage oder deren Umbau erforderlich. Die Erfindung ist jedoch nicht nur für das Umrüsten bestehender Teichbelüftungsanlagen von Bedeutung. Die Lehre der Erfindung bezieht sich vielmehr auch auf neu erbaute Teichbelüftungsanlagen, bei denen dann die Tropfkörperanlage wie beschrieben eingerichtet und betrieben wird, während die Belüftungsteiche gleichsam klassisch ausgeführt werden.

Auch bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise arbeiten die Belüftungsteiche der Teichbelüftungsanlage mit ihrer spezifischen Prozeßstabilität. Nach wie vor sind besondere Schlammbehandlungsstufen nicht erfor-

derlich und auch Rechen und dergleichen entfallen. Der Raum- oder Rächenbedarf wird jedoch erheblich, bis zu 'U reduziert, anders ausgedrückt kann also der Abwassermengenstrom entsprechend erhöht werden. Das naturnahe Teichbelüftungssystem kann für merklich höhere Anschlußwerte, nämlich für Anschlußwerte bis zu 30 000 bis 40 000 Einwohnern bzw. Einwohnergleichwerten angewandt werden-

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Tropfkörperanlage mit einer Spülgeschwindigkeit von 5 m/h und mehr betrieben und wird in der Tropfkörperanlage entstehender überschüssiger biologischer Rasen abgespült und ebenfalls in den Belüftungsteichen abgelagert.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird das in der Hochlast-Tropfkörperanlage behandelte Abwasser zunächst in ein hochbelastetes Adsorptionsbecken eingeführt und das daraus ablaufende Abwasser sowie der daraus abgezogene Schlamm werden in die Belüftungsteiche eingeführt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil der leichter abbaubaren organischen Verbindungen in der Tropfkörperaniage abgebaut, und zwar mit sehr geringem spezifischen Energieaufwand von 0,25 bis 030 kWh/kg BSB₅ red. Der Rest wird in dem Absorptionsbecken, das sowohl fakultativ anaerob als auch aerob, vorzugsweise fakultativ anaerob gefahren werden kann, behandelt, wodurch die schwer abbaubaren Substanzen zu leicht abbaubaren Substanzen umgeformt werden. Diese Reststoffe lassen sich, in den Belüftungsteichen abbauen. — Adsorptionsbecken bezeichnet ein Belebungsbecken zur adsorptiven. selbstfiltrierenden und koagulierenden Entfernung verhältnismäßig schwer abbaubarer Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen, welches mit Umgebungsluft belüftet und als Höchstlastbelebungsbekken mit einer Raumbelastung von mindestens 2 kg BSBs/kg TS ■ rf betrieben ist (vgl. DE-AS 26 40 875, DE-AS 28 03 759). Das gereinigte Abwasser aus dem Nachklärteich kann in ein Feuchtbiotop eingeführt und darin nachgereinigt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichteten Teichbelüftungsanlage mit hochbelasteter Tropfkörperanlage und

F i g. 2 das Schema einer anderen Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Anlage ist eine Teichbelüftungsanlage mit zwei Belüftungsteichen 1, 2, einer vorgeschalteten Tropfkörperanlage 3 und einem Nachklärbecken 4. Die Teichbelüftjngsanlage besitzt Belüftungsteiche i, 2 vorgegebener Teichbelüftungsgröße und vorgegebener Teichbelüftungsanschlußwerte (Einwohner oder Einwohnergleichwerte). Das meint die eingangs erläuterten Werte, die nach der klassischen Lehre für solche Belüftungsteiche einzurichten sind. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Belüftungsteiche 1, 2 für einen vorgegebenen Teichbelüftungsabwassermengenstrom in Kubikmetern und Tag ausgelegt sind. Die Tropfkörperanlage 3 ist als hochbelastete Anlage mit einer Raumbelastung im Bereich von 2 bis 12 kg BSB₅Zm³ ■ d ausgelegt. Die Installation der Anlage insgesamt ist für eine Abwassermenge eingerichtet, die um mindestens einen Faktor 1,5 größer ist als die klassische Abwassermenge, für die die Belüftungsteiche 1, 2 und das Nachklärbecken 4 an sich eingerichtet sind. Die Tropfkörperanlage 3 mag mit Kunststofftropfkörpermaterial aufgebaut und ^ro gestaltet sein, daß sie durch eine Spulgeschwindigkeit von 5 m/h und mehr von biologischem Rasen befreibar ist. Eine Grobvorklaranlage 5 ist vorgeschaltet. Die Anordnung ist se getroffen, daß der Sand und Grobschlamm aus der Grobvorkläranlage 5 mit Hilfe einer Mammutpumpe, die an die Belüftungseinrichtung 6 der Belüftungsteiche 1, 2 angeschlossen ist, in die Belüftungsteiche 1,2 einführbar ist. Die Belüftungseinrichtung 6 ist in klassischer Weise aufgebaut und auch für den klassischen Teichbelüftungsabwassermengenstrom eingerichtet.

F i g. 2 zeigt die Ausführungsform mit einem zwischen hochbelasteter Tropfkörperaniage 3 und Belüftungsteilchen 1,2 angeordneten Adsorptionsbecken 7, wobei die Belüftungsinstallation des Adsorptionsbeckens 7 ebenfalls an die Belüftungseinrichtung 6 der Belüftungsteiche angeschlossen ist; der Schlamm aus dem Adsorptionsbecken 7 ist in die Belüftungsteiche 1,2 einführbar. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird durch die vorgeschaltete hochbelastete Tropfkörperaniage 3 erreicht, daß bereits vor den belüfteten Teichen 1, 2 etwa 30% bis 50% der gelösten organischen Substanzen im Abwasser In feste, absetzbare Substanz umgewandelt wird. Arbeitet die Tropfkörperaniage 3 mit der angegebenen Raumbelastung, so erreicht man ohne Schwierigkeiten diese Abbauleistungen. Im Ergebnis können mit 170 m³ Volumen für Grobvorklärung und Tropfkörper 3 an Teichvolumen mehr als 12 000 m³ eingespart werden. Das bedeutet, daß für eine Gemeinde mit einer Anschlußgröße von 12 000 Einwohner bzw. Einwohnergleichwerten nur derselbe Flächenbedarf erforderlich ist, wie für ein Teichbelüftungssystem für 6000 angeschlossene Einwohner oder Einwohnergleichwerte.

Erfindungsgemäß wird mit der Tropfkörperaniage 3 eine konventionelle biologische Stufe vorgeschaltet, die jedoch in besonderer Weise, nämlich als hochbelastete Anlage, betrieben wird. Im übrigen wird der entstehende Schlamm dieser biologischen Stufe nicht wie bei biologischen Stufen üblich behandelt. Er wird vielmehr in die Belüftungsteiche 1, 2 eingeführt und setzt sirh dort ab. Das ständig belüftete und bewegte Wasser streicht über diesen Schlamm hinweg und versorgt die oberste Sci-lammschicht mit Sauerstoff, so daß der Schlamm nicht auftreibt und im oberen Bereich nicht fault. Erst nach Jahren ist, wie bisher, ein Abpumpen des völlig stabilisierten Schlammes erforderlich. Das Abwasser wird dann in den Belüftungsteichen 1, 1 nach vie vor über im Wasser schwebende feinste Flocken sowie über die am Boden festsitzenden Aerobier gereinigt. Bei der Ausführungsform mit vorgeschalteter Grobvorkläranlage 5 werden die Funktionen eines Rechens, eines Sandfanges und einer Grobvorklärung vereinigt, und zwar zweckmäßige! weise durch ein querdurchströmtes Rundbecken oder auch durch ein Längsvorklärbeckeii. Die schwimmenden Bestandteile werden in der Grobvorklärung 5 zurückgehalten und durch ständige schwache Belüftung gezwungen, abzusinken. D?r Sand und der Grobschlamm gelangen, vorzugsweise über eine Mammutpumpe, in den Tropfkörperablauf und damit in die Belüftungsteiche 1, 2. Das gilt aber auch für den biologischen Rase:., der in der Tropfkörperstufe 3 durch hohe Spulgeschwindigkeit abgespült wird. Er wird in den Belüftungsteichen 1, 2 endgültig abgelagert. Die Energiekosten sind erheblich reduziert, da die Hälfte der Belastung über die hochbelastete Tropfkörperanlage 3 abgebaut wird. Bei einer 4 m hohen Tropfkörperaniage z. B. liegt d»:r spez'fische Energieaufwand bei 0,25 kWh/kg BSB5 red. Gegenüber den reinen Teichbelüftungsanlagen mit einem spezifischen Energiebedarf

von 1,0 kWh/kg BSB5 red. ergibt sich eine Energieersparnis von etwa 35%.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist zusätzlich das hochbelastete Adsorptionsbecken 7 vorgesehen, und zwar zwischen Tropfkörperanlage 3 und Belüftungsteichen I, 2 angeordnet. Dadurch kann die Anschlußgröße nochmals erweitert werden, ohne daß der spezifische Flächenbedarf und der Raumbedarf störend vergrößert werden müßten. Er kann vielmehr durch Zwischenschaltung eines solchen Adsorptionsbeckens bezüglich des spezifischen Raumbedarfs reduziert werden. Durch Vorschaltung der beiden hochbelasteten biologischen Stufen, nämlich der Tropfkörperanlage 3 und dem Adsorptionsbecken 7, können rund 75% der organischen Belastung vor den Belüftungsteichen 1,2 entfernt werden, so daß diese nur noch rund 25% der sonst erforderlichen Größe benötigen, anders ausgedrückt also zumindest mit einem um einen Faktor 3 höheren Abwassermenge betrieben werden können. Dabei bleiben erstaunlicherweise für die belüfteten Teiehe keinesfalls lediglich schwer abbaubare Substanzen, die dort nicht oder nicht ausreichend verarbeitet werden können. In der hochbelasteten Tropfkörperanlage 3 werden nämlich etwa 50% der organischen Belastung abgebaut. In der hochbelasteten Adsorptionsstufe 7, die vorzugsweise fakultativ anaerob gefahren wird, werden die schwer abbaubaren Substanzen zu leichter abbaubaren Verbindungen abgebaut Der Ablauf aus der hochbelasteten Adsorptionsstufe 7 ist demnach biologisch gut abbaubar. Er wird bei der üblichen Raumbelastung der Belüftungsteiche 1, 2 mit 20 bis 30 g BSB5/m³ ■ d durchaus zufriedenstellend gereinigt. Im übrigen reicht bei dieser Anlage eine Nachklärzeit von einem Tag aus, um bei Behandlung von kommunalem oder ähnlich abbaubarem Abwasser Ablaufwerte von 15 mg BSBj/I zu erhalten. Das sind Ablaufwerte, die den Ansprüchen der neuen Gesetzgebung genügen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Teichbelüftungsanlage mit Belüftungsteichen, einer vorgeschalteten Tropfkörperanlage und einem Nachklärbecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfkörperanlage als hochbeiastete Anlage mit einer Raumbelastung im Bereich von 2 bis 12 kg BSBs/m³ - d, vorzugsweise etwa 5 kg BSBs/m³ - d, betrieben wird und daß über diese Hochlast-Tropfkörperanlage den Belüftungsteichen eine Abwassermenge zugeführt wird, die mindestens i,5mal so groß ist wie die Abwassermenge bei einer Teichbelüftungsanlage, die bei Belüftungsteichen und Nachklärbecken gleichen baulicher Auslegung eine vorgeschaltete Schwachlast-Tropfkörperanläge" AMtweist -'

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Trop'fkörperanläge mit einer Spülgeschwindigkeit von 5'm/h oder mehr betrieben wird, wOuci ein in der Tropfkörperanlagc entstehender überschüssiger biologischer Rasen abgespült, in die Belüftungsteiche eingeführt und dort abgelagert wird. ' ' . -25

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Hochlast-Tropfkörperanlage behandelte Abwasser zunächst in ein hochbelastetes Adsorptionsbecken eingeführt und das daraus ablaufende Abwasser sowie der daraus abgezogene Schlamm in die Belüftungsteiche eingeführt v-^rden.