DE3405251C2

DE3405251C2 - Belebungsanlage für mikrobielle Stickstoffelimination aus nitrathaltigem Abwasser

Info

Publication number: DE3405251C2
Application number: DE3405251A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 8000 München Hofmann
Original assignee: Oswald Schulze & Co Kg 4390 Gladbeck De GmbH
Current assignee: Oswald Schulze & Co Kg 4390 Gladbeck De GmbH
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1986-12-18
Also published as: DE3405251A1

Abstract

Es handelt sich um eine Belebungsanlage für mikrobielle Stickstoffelimination aus nitrathaltigem Abwasser, mit einem Nitrifikationsbecken und einem vorgeschalteten Denitrifikationsbecken. Das Denitrifikationsbecken ist in mehrere Kaskadenstufen mit einer Belüftungseinrichtung für sämtliche Kaskadenstufen zum wahlweisen nitrifizierenden oder denitrifizierenden Betrieb der einzelnen Kaskadenstufen unterteilt. Für die einzelnen Kaskadenstufen sind Wehrverschlüsse vorgesehen, welche nach Maßgabe der Belüftung der einzelnen Kaskadenstufen in Offenstellung oder Schließstellung verstellbar sind, so daß unter alternierenden Bedingungen die Trennung von aeroben und anaeroben Wasserkörpern derart erreicht wird, daß die Rückströmung von sauerstoffreichem Wasser und folglich die Hemmung der Denitrifikation verhindert wird, dagegen der Schwimmschlamm intervallweise abtreiben kann.

Description

Denitrifikation in der unbelüfteten Kaskadenstufe nicht gehemmt wird, muß verhindert werden, daß sauerstoffreiches Abwasser aus der belüfteten Kaskadenstufe in die unbelüftete Kaskadenstufe gelangt Das gelingt durch die an der Oberseite der Trennwände angeordneten Wehrverschlüsse, die sich zwischen alternierend (aerob — anaerob) betriebenen K^skadenstufen in Schließstellung befinden. Ein dichtes Schließen der Wehrverschlüsse ist nicht erforderlich, da der Wasserdruck in Fließrichtung abnimmt und deshalb Rückströmungen verhindert Im Denitrifikationsbecken bildet sich durch Flotation Schwimmschlamm, der nur durch intensive Belüftung zerstört werden kann. Die Wehrverschlüsse werden deshalb über die alternierende Betriebsweise der Kaskadenstufen so gesteuert daß der Schwimmschlamm ungehindert in das nachgeschaltete Nitrifikationsbecken abtreiben kann. Der Durchfluß des Abwassers erfolgt über die Abwasserdurchlässe in den Trennwänden und in den Wehrverschlüssen. Diese Wasserdurchlässe können als Aussparungen von 5 bis 10 cm zwischen den Trennwänden und dem Beckenboden sowie als schlitzartige Wasserdurchtnttsöffnungen in den Wehrverschlüssen ausgebildet sein. Die Trennwände selbst können aus Holz, Aluminium, korrosionsbeständigem Stahl o. dgl. bestehen. Sie unterliegen keiner nennenswerten statischen Belastung und trennen lediglich den jeweils belüfteten Wasserkörper von dem unbelüfteten Wasserkörper. — Wird bei der erfindungsgemäßen Belebungsanlage der Schwimmer einer Verschlußklappe bzw. eines Wehrverschlusses über die flexible Druckluftleitung mit Druckluft versorgt, so schwiramt dieser Schwimmer in der betreffenden Kaskadenstufe auf und überführt über den Betätigungsarm die betreffende Verschlußklappe in Schließstellung. Die betreffende Kaskadenstufe ist belüftet (Nitrifikation), während die davorliegende Kaskadenstufe unbelüftet (Denitrifikation) bleibt. Wird der Druckluftstrom unterbrochen, so entweicht die in dem Schwimmer verbleibende Luft durch die perforationsartigen verhältnismäßig kleinen Luftaustrittsöffnungen. Der Schwimmer sinkt ab und überführt die Verschlußklappe über den Betätigungsarm in Offenstellung. Der Abwasserstrom passiert dann die betreffende Trennwand oben und unten, während der Schwimmschlamm abtreiben kann. — Die Schwimmer können als sich ganz oder teilweise über die Klappenbreite erstreckende Zylinder oder Schläuche, z. B. Kunststoffschläuche, ausgebildet sein, wobei die im Bereich der Trennwände in die Kaskadenstufen eintauchenden flexiblen Druckluftleitungen über die Betätigungsarme zu den Schwimmern verlegt sind. Dadurch wird eine Steuerung der Verschlußklappen bzw. Wehrverschlüsse über die Belüftung der Kaskadenstufen erreicht.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß eine nitriiizierende Belebungsanlage mit vorgeschalteter Denitrifikation für mikrobielle Stickstoffelimination aus nitrathaltigem Abwasser verwirklicht wird, bei welcher die Steuerung der Wehrverschlüsse zwischen den einzelnen Kaskadenstufen des Denitrifikationsbeckens in Abhängigkeit von der Belüftung der einzelnen Kaskadenstufen erfolgt. Dadurch wird eine Trennung von aeroben und anaeroben Wasserkörpern unter alternierenden Bedingungen erreicht Tatsächlich sorgen die nach Lehre der Erfindung gesteuerten Wehrverschlüsse dafür, daß eine Rückströmung von sauerstoffreichem Abwasser in die jeweils unbelüfteten Kaskadenstufen verhindert und folglich dort die Denitrifikation nicht gehemmt wird, während der Schwimmschlamm intervallweise ungehindert in das nachgeschaltete Nitrifikationsbecken abtreiben kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglieh ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Belebungsanlage in schematischer Darstellung und

F i g. 2 ausschnittsweise und irn Querschnitt das Denitrifikationsbecken für den Gegenstand nach F i g. 1.

In den Figuren ist eine Belebungsanlage für die mikrobielle Stickstoffelimination aus nitrathaltigem Abwasser, insbes. aus kommunalem Abwasser, dargestellt Diese Belebungsanlage weist ein Nitrifikationsbecken 1 und ein dem Nitrifikationsbecken 1 vorgeschaltetes Denitrifikationsbecken 2 auf. Während dem Denitrifikationsbecken 2 eine nicht dargestellte Vorklärung vorgeschaltet ist ist dem Nitrifikationsbecken eine angedeutete Nachklärung 3 nachgeschaltet Das Denitrifikationsbecken 2 ist in mehrere Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c usw. mit einer Belüftungseinrichtung 5 für jede Kaskadenstufe zum wahlweisen nitrifizierenden oder denitrifizierenden Betrieb der einzelnen Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c unterteilt. Die einzelnen Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c sind durch Trennwände 6 mit Abwasserdurchlässen 7 und mit für den Schwimmschlamm kaskadenbildenden Wehrverschlüssen im oberen Bereich der Trennwände 6 gebildet. Die Wehrverschlüsse sind nach Maßgabe der Belüftung der einzelnen Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c in Offenstellung oder Schließstellung verstellbar. Die Trennwände 6 weisen im Bodenbereich Aussparungen 7a als Abwasserdurchlässe auf, während die Wehrverschlüsse schlitzartige Wasserdurchtnttsöffnungen Tb als Abwasserdurchlässe 7 besitzen. Die Wehrverschlüsse sind als an den Trennwänden 6 schwenkbar gelagerte Verschlußklappen 8 mit in die Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c abgewinkelten Betätigungsarmen 9 ausgebildet. Die Betätigungsarme 9 tragen an ihren klappenabgewandten Enden Schwimmer 10 mit auf ihrer Oberseite perforationsartigen, jedenfalls kleinen Luftaustrittsöffnungen 11 und auf ihrer Unterseite Wassereintrittsöffnungen 12. Die Belüftungseinrichtung weist zu den Schwimmern 10 führende und in den Schwimmern 10 mündende flexible Druckluftleitungen 13, z. B. Kunststoffschläuehe, mit eigenen Absperrorganen 14 auf. Die Schwimmer 10 sind als sich ganz oder teilweise über die Klappenbreite erstreckende Zylinder oder Schläuche, z. B. Kunststoffschläuche, ausgebildet. Die im Bereich der Trennwände 6 in die Kaskadenstufen 4a, 4b, 4c eintauchenden flexiblen Druckluftleitungen 13 sind über die Betätigungsarme 9 zu den Schwimmern 10 hin verlegt Die Absperrorgane 14 in den Druckluftleitungen 13 befinden sich außerhalb der Kaskadenstufen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können sich folgende Betriebsvarianten ergeben:

Eine davorliegende Kaskadenstufe 4a ist unbelüftet, die nachfolgende Kaskadenstufe 4b ist belüftet. In diesem Fall gelangt über die Druckluftversorgung des Denitrifikationsbeckens bzw. der betreffenden Druckluftleitung 13 Druckluft in den in der belüfteten Kaskadenstufe 4b befindlichen Schwimmer 10. Die von diesem Schwimmer 10 betätigte VerschluBklappe 8 schließt. Das Abwasser passiert die betreffende Trennwand 6 am Boden und durch die schlitzartigen Wasserdurchtrittsöffnungen 7b in der Verschlußklappe 8.

Beide Kaskadenstufen 4a, 4b sind unbelüftet. Der Druckluftstrom versiegt. Die im Schwimmer 10 verbleibende Druckluft entweicht durch die perforationsarti-

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gen Luftaustrittsöffnungen 11, so daß der Schwimmer 10 absinkt und die betreffende Verschlußklappe 8 öffnet. Der Abwasserstrom passiert die Trennwand 6 oben und unten. Der Schwimmschlamm kann ungehindert ab- ; treiben. 5 V Beide Kaskadenstufen 4b, 4c sind belüftet. Es ist kein ' Druckluftstrom vorhanden, da die Belüftung der davorliegenden Kaskadenstufe Ab über ein Dreiwegeventil die Druckluftzufuhr sperrt. Die betreffende Verschlußklappe 8 bleibt abgesenkt bzw. geöffnet. Der Abwasser- 10

strom passiert auch in diesem Fall die Trennwand 6 _:

oben und unten, während der Schwimmschlamm frei ^:'

abtreiben kann. ^;

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 15

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Claims

1 2 unter wirtschaftlichen und technischen Aspekten am bePatentansprüche: sten die mikrobielle Denitrifikation. Dabei wird oxidierter Stickstoff (NO2, NO3) unter anoxischen Bedingun-

1. Belebungsanlage für mikrobielle Stickstoffeli- gen durch heterotrophe Bakterien zu elementarem mutation aus nitrathaltigem Abwasser, mit einem 5 Stickstoff reduziert, der als Gas entweicht Vorausset-Nitrifikationsbecken und einem dem Nitrifikations- zungen für die Denitrifikation sind die Anwesenheit von becken vorgeschalteten Denitrifikationsbecken, wo- Denitrifikanten, von oxidiertem Stickstoff als Sauerbei das Denitrifikationsbecken in mehrere Kaska- Stoffspeicher, von organischem Substrat als Wasserdenstufen mit einer Belüftungseinrichtung für jede Stoffdonator und die Abwesenheit von freiem Sauer-Kaskadenstufe zum wahlweisen nitrifizierenden 10 stoff.

oder denitrifizierenden Betrieb der einzelnen Kas- In der Abwassertechnik sind verschiedene Konfigurakadenstufen unterteilt ist, und die einzelnen Kaska- tionen zur mikrobiellen Denitrifikation entwickelt wordenstufen durch Trennwände mit Abwasserdurch- den. Als vielseitiges, äußerst effektives und wirtschaftlässen und mit für den Schwimmschlamm Kaskaden lieh vorteilhaftes Verfahren hat sich die nitrifizierende bildenden Wehrverschlüssen nach Maßgabe der Be- 15 Belebungsanlage mit vorgeschalteter Denitrifikation erlüftung der einzelnen Kaskadenstufen in Offenstel- wiesen. Sie eignet sich bevorzugt für die Stickstoffelimilung oder Schließstellung verstellbar sind, da- nation, pH-Wert-Stabiljsierung und Energieeinsparung, durch gekennzeichnet, daß die Wehrver- soll aber auch eine unerwünschte Denitrifikation verschlüsse als an den Trennwänden (6) schwenkbar meiden. Eine überlegene Effektivität der vorgeschaltegelagerte Verschlußklappen (8) mit in die Kaskaden- 20 ten Denitrifikation wird jedoch nur dann erreicht, wenn stufen (4a, 4b, 4c) abgewinkelten Betätigungsarmen die höchstmögliche Atmungsaktivität konsequent ge-

(9) ausgebildet sind, daß die Betätigungsarme (9) an nutzt wird.

ihren den Klappen abgewandten Enden Schwimmer Um eine Optimierung der vorgeschalteten Denitrifi-

(10) mit auf ihrer Oberseite perforationsartigen kation unter Berücksichtigung einer ungleichmäßigen Luftaustrittsöffnungen (11) und auf ihrer Unterseite 25 Belastung der Belebungsanlage zu erreichen, ist eine Wassereintrittsöffnungen (12) tragen und daß die Anlage mit mindestens drei hintereinander durchström-Belüftungseinrichtung zu den Schwimmern (10) füh- ten, mit Belüftung ausgerüsteten Kammern und einem rende und in die Schwimmer (10) mündende flexible Nachklärbecken bekannt, wobei die erste und wahlwei-Druckluftleitungen (13) mit eigenen Absperrorga- se auch folgende Kammern über einen Schlammverteinen (14) aufweist. 30 ler mit Rücklaufschlamm vom Nachklärbecken beauf-

2. Belebungsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge- schlagbar und als vom Abwasserzulauf getrennte Wiekennzeichnet, daß die Schwimmer (10) als sich ganz derbelüftungskammern für den Rücklaufschlamm be- oder teilweise über die Klappenbreite erstreckende treibbar sind. Sämtliche Kammern sind mit dem Zylinder oder Schläuche, z. ß. Kunststoffschläuche, Schlamm- und Abwasserverteiler wahlweise absperrbar ausgebildet sind und die im Bereich der Trennwände 35 verbunden derart, daß jede Kammer wahlweise als Wie-(6) in die Kaskadenstufen eintauchenden flexiblen derbelüftungskammer oder Kontaktkammer betreibbar Druckluftleitungen (13) über die Betätigungsarme ist. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, daß in (9) zu den Schwimmern (10) verlegt sind. jeder Kammer die Belüfter abschaltbar und eine Umwälzeinrichtung in Betrieb setzbar ist, um diese Kam-

40 mer als Denitrifikationskammer zu betreiben. Somit

können bei dieser bekannten Anlage veschiedene Kammern in Kaskadenschaltung wahlweise aerob oder

Die Erfindung betrifft eine Belebungsanlage für mi- anaerob betrieben werden (DE-OS 31 30 718). Die Pro-

krobielle Stickstoffelimination aus nitrathaltigem Ab- bleme um das Überführen der Wehrverschlüsse in Of-

wasser, mit einem Nitrifikationsbecken und einem dem 45 fen- oder Schließstellung unter Berücksichtigung einer

Nitrifikationsbecken vorgeschalteten Denitrifikations- wahlweisen Belüftung einzelner Kaskadenstufen sind

becken, wobei das Denitrifikationsbecken in mehrere durch diese bekannten Maßnahmen nicht maßgebend

Kaskadenstufen mit einer Belüftungseinrichtung für je- beeinflußt worden.

de Kaskadenstufe zum wahlweisen nitrifizierenden oder Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine BeIedenitrifizierenden Betrieb der einzelnen Kaskadenstu- 50 bungsanlage für mikrobielle Stickstoffelimination aus fen unterteilt ist, und die einzelnen Kaskadenstufen nitrathaltigem Abwasser der eingangs beschriebenen durch Trennwände mit Abwasserdurchlässen und mit Art zu schaffen, bei welcher eine Steuerung der Wehrfür den Schwimmschlamm Kaskaden bildenden Wehr- verschlüsse über die Belüftung der Kaskadenstufen erverschlüssen nach Maßgabe der Belüftung der einzel- reicht wird.

nen Kaskadenstufen in Offenstellung oder Schließstel- 55 Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungs-

lung verstellbar sind. gemäßen Belebungsanlage dadurch, daß die Wehrver-

Die Inhaltsstoffe des kommunalen Abwassers beste- Schlüsse als an den Trennwänden schwenkbar gelagerte hen im wesentlichen aus drei Verbindungsgruppen: Verschlußklappen mit in die Kaskadenstufen abgewin-Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen. kelten Betätigungsarmen ausgebildet sind, daß die Betä-Mit den bislang in der Abwasserreinigung angewandten 60 tigungsarme an ihren den Klappen abgewandten Enden Verfahrenstechniken werden primär die Kohlenstoff- Schwimmer mit auf ihrer Oberseite perforationsartigen verbindungen entfernt. Bedingfdurch die zunehmenden Luftaustrittsöffnungen und auf ihrer Unterseite Wasser-Anforderungen an unsere Oberflächengewässer (Trink- eintrittsöffnungen tragen und daß die Belüftungseinwassergewinnung) wird jedoch in Zukunft die Elimina- richtung zu den Schwimmern führende und in die tion der Stickstoffverbindungen entweder aus ökologi- 65 Schwimmer mündende flexible Druckluftleitungen mit sehen oder betrieblichen Belangen erforderlich. eigenen Absperrorganen aufweist. — Wird eine Kaska-

Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand eignet sich denstufe belüftet, so steigt durch die eingeblasene Luft

zur Stickstoffentfernung aus kommunalem Abwasser der Wasserspiegel um ca. 10 bis 20 cm an. Damit die