DE3921077C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein biologisches Filter für Wasserreinigungsanlagen mit Rückspüleinrichtung und abgesetzten Kontaktkörpern, insbesondere nach biologi­ schen Kläranlagen mit Kontaktkörpern.

Es sind Filter für Wasserreinigungsanlagen in zahlreichen Bauarten bekannt, deren Nachteile im relativ großen Druckverlust beim Reinfiltervorgang besteht, wobei die Filter oftmals vom aeroben in den anaeroben Bereich umschlagen und so zu Ge­ ruchsproblemen werden.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den genannten Nachteilen zu be­ gegnen und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus mehreren parallel ge­ schalteten Kammern besteht, die einzeln zwecks Rückspülung abschaltbar sind und deren Seitenwände und/oder Böden, zumindest teilweise, als Lochbleche ausgebildete Filterflächen vorgeschaltet sind, die mit Kontaktkörpern belegt sind, die von organischen Substanzen, wie z. B. Sägespänen, Rindenstückchen und/oder Schaumstoff, gebildet sind und die mit biologischem Rasen belegten Kontaktköper im Flüssigkeitsraum zurückhalten, und daß in den einzelnen Kammern, vorzugsweise in mehreren Höhen über dem Boden, regelbare Gaszuführungsorgane für das zu filtrierende Medium und zur zeitweisen Auflockerung der abgesetzten Kontaktkörper und deren Abreinigung vorgesehen sind, wobei im Zulaufbereich des Filters schwimmende bzw. schwebende Kontaktkörper vorgesehen sind, die durch dauernde Gaszufuhr bzw. den Zulauf in Bewegung gehalten werden. Diese Bauweise ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb ohne Gefahr einer Verschlammung des Filters und erhöht durch reinigungsfreundliche Konstruktion die Verfügbarkeit der Anlage.

Vorzugsweise sind die Filterflächen an den Seitenflächen auf die benetzten Flächen unterhalb der betrieblichen Spielschwankungen begrenzt. Diese Ausgestaltung vermindert die Gestankbildung. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die einzelnen Filterkammern durch ablaufseitige Verbindungen als kommunizierende Behälter geschaltet, so daß Schlammanbackungen an den Filterflächen einer Kammer, insbesondere an und zwischen den Kontaktkör­ pern, vom Filtrat der anderen Kammern beim Absenken des Flüssigkeitsniveaus in den Flüssigkeitsraum der zu spülenden Kammern rückführbar und aus diesem im Flüs­ sigkeitsstrom entfernbar. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rückspülung verhindert eine Krustenbildung und vermeidet in der Folge Betriebsstillstände.

Insbesondere ist der Filterzulauf über gelochte oder poröse Rohre oder Schläuche geführt, und ist nach Abschalten des Zulaufs durch Rückspülen der Grobschlamm oder der Überschußschlamm durch Ausspülen der Rohre oder Schläuche oder über eine Schnecke mechanisch abführbar. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist für Kleinanlagen aus betriebswirtschaftlicher Sicht eine besonders günstige Lösung. Vorzugsweise sind die Kontaktkörper im Filter artgleich mit Kontaktkörpern in den biologischen Stufen der Kläranlage und insbesondere biologisch abbaubar. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist für mehrstufige Kläranlagen mit biologischen Kontaktkörpern eine betriebswirtschaftliche Optimallösung und bringt für eine Anlage mit Klärgasverwertung eine Verminderung des Deponiebedarfes.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Fig. 1 bis 3 beispielsweise erklärt. So zeigt

Fig. 1 eine Kläranlage,

Fig. 2 einen Filter einer Kläranlage im Detail und

Fig. 3 eine Filterkammer gemäß Fig. 2 in einer variierten Bauweise.

In Fig. 1 ist schematisch eine Kläranlage dargestellt, die aus einer oder mehre­ ren biologischen Abbaustufen 1 beteht, die von der zu reinigenden Substanz gemäß Pfeil 2, 2′, 2′′, 2′′′ durchströmt werden, wobei zwischen den Pfeilen 2′ und 2′′ ein Schlammabsatzbecken 3 eingeschaltet werden kann, in dem eine Vorabscheidung des Schlammes zwecks Rückführung zur Vermeidung von Schlammverlusten und auch zwecks Abführung des Überschußschlammes, insbesondere bei Hochlastanlagen, zweckmäßig erfolgen kann. Als letzte Stufe ist schließlich das erfindungsgemäße Filter 4 vorgesehen, welches aus mehreren Kammern 5, 5′, 5′′ besteht, die einzeln abge­ schaltet und einer Rückspülung zugeführt werden können, wodurch eine ständige Reinigung erreicht wird. Die biologische Kläranlage 1 und auch das Filter 4 haben eine eigene Gas-, bzw. Luft- oder Sauerstoffversorgung 6 und eine Schlammrückfüh­ rung 7, die insbesondere bei der Rückspülung der Filterflächen in Erscheinung tritt. Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Filters 4, welches in Fig. 2 in einer Konstruktionsvariante näher erläutert wird. Das Filter 4 besteht aus beispielsweise drei parallel geschalteten Filterkammern 5, 5′, 5′′, wobei die Kam­ mer 5′′ im Betriebszustand während des Rückspülens gezeichnet wurde. Das gereinig­ te Abwasser, welches noch Schlammflocken beinhaltet, wird über die Leitung 2′′ herangeleitet und auf die einzelnen Filterkammern 5, 5′, 5′′, aufgeteilt. Die ein­ zelnen Filterkammern weisen an den Wänden 8 und am Boden Lochbleche 9 auf, durch welche das Filtrat hindurchtritt und die Schlammflocken zurückgehalten werden. Die Zurückhaltung der Schlammflocken wird dadurch erleichtert, daß in der zu rei­ nigenden Flüssigkeit schwebende, vorzugsweise organische, Kontaktkörper in Art von Füllkörpern vorgesehen sind, die beispielsweise von Sägespänen, Rindenstück­ chen und anderen pflanzlichen Abfallstoffen als auch Schaumstoffen mit Dichten 1,0 bis 1,2, vorzugsweise aus Polyurethanschaum gebildet sind, die sich gegebe­ nenfalls auch zersetzen können. Dies hat den Vorteil, daß die Schlammteilchen sich an diesen Kontaktkörpern festhalten, hier einen biologischen Bewuchs bilden und so durch die Lochbleche 9 zurückgehalten werden, wodurch sich ein geringer Druckverlust beim Filtrieren ergibt. Um Geruchsbildungen entgegenzuwirken, sind diese Lochbleche 9 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet, so daß sie auch bei Spiegelschwankungen immer benetzt sind. Damit ferner die Flüssigkeit im aero­ ben Betrieb stets mit Sauerstoff versorgt wird, sind Belüftungseinrichtungen in unterschiedlichen Höhen vorgesehen (punktierte Linien), die im wesentlichen aus einem feinverteilten Düsensystem bestehen, durch welches z. B. Preßluft oder Rein­ sauerstoff bedarfsentsprechend der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeitskontaktkör­ pergemisch zugeführt wird. Die Düsensysteme teilen den Flüssigkeitsraum im Filter 4 in einen durchwirbelten und einen stagnierenden Teilraum, wobei der stagnieren­ de Teilraum unterhalb der Düsensysteme angeordnet ist. Für den anaeroben Betrieb ist die Belüftung nicht notwendig, die Fluidisierung der Kontaktkörper erfolgt durch den Zulauf und rückgeführtes Biogas, wobei der durchwirbelte Raum im Be­ reich der Abwassereinleitung 2′′ angeordnet ist, während die stagnierende, stauen­ de Strömung an den Lochblechen 9 auftritt und dort die Ablagerung der Kontaktkör­ per ermöglicht. Die periodische Auflockerung der Kontaktkörper bewirkt eine Ge­ genwirkung durch Zerreißen der Bindungen zwischen den Kontaktkörpern, so daß keine Verhärtung auftritt und der Bewuchs reaktiviert wird. Darüber hinaus tritt auch eine Erneuerung bzw. ein Austausch von Kontaktkörpern in der ruhenden Schicht auf. Wird nun eine Kammer rückgespült, so wird der Schlammabfluß in Bo­ dennähe über die Leitungen 11, 11′, die letzten Endes in die Rückspülleitung 7 münden, geöffnet, wobei als Spülflüssigkeit ein Teil des Flüssigkeitsinhaltes des Filters 4 dient, wobei die einzelnen Kammern 5, 5′, 5′′ als kommunizierende Gefäße miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Strömung in den Lochblenden 9 umge­ kehrt, und der abgespülte Schlamm wird über die Leitungen 11, 11′ abgeführt. Die Konstruktion nach Fig. 2 ist besonders sinnvoll, wenn das Schlammabsetzbecken 3 nach Fig. 1 vorhanden ist, wie dies bei Hochlastanlagen, das sind Anlagen mit hoher Schlammkonzentration, üblich ist. Bei Anlagen mit niedriger Schlammkonzen­ tration empfiehlt sich eine Kammerkonstruktion, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, die ebenfalls im Zustand der Rückspülung gezeichnet ist. In diesem Fall führt die Zuführung 2′ für die zu reinigende Flüssigkeit über beispielsweis drei Zuläufe 12, die in eigene Filtersäcke 13 führen, die den Schlamm aus den biologi­ schen Klärstufen anstelle des Schlammabsetzbeckens 3 zurückhalten und die Flüs­ sigkeit filtrieren. Bei der Rückspülung wird nun das Abflußende der Schläuche 13 durch das Ventil 14 geöffnet, so daß der Schlauchinhalt abfließen kann, und die Flüssigkeit von außen in den Schlauch eindringt und den an der Innenseite haften­ den Schlamm dadurch abspült. Gegebenenfalls kann dann noch die Innenseite des Schlauches durch Öffnung der Zuleitung 12 nachgespült werden. Diese Rückspülung erfolgt unabhängig von der Reinigung der Lochbleche 9, kann aber auch mit dieser simultan erfolgen. Für die Rückspülung dieser Lochbleche 9 ist dann, wie in Fig. 2 beschrieben, der Effekt der kommunizierenden Kammern zuständig.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, dieselben Kontaktkörper im Filter zu verwenden, die auch in der biologischen Stufe verwendet werden, so daß bei der Rückführung des Rückspülschlammes in die biologische Stufe über die Leitung 7 es zu keinen unerwünschten Durchmischungen artfremder Trägermaterialien kommen kann, bzw. können zur Rückhaltung von Trägern und Bioschlamm Entwässerungsschnecken eingesetzt werden werden.

Während des Betriebes der Anlage lagern sich Kontaktkörper mit biologischem Rasen an den Lochblechen 9 an und werden von Zeit zu Zeit durch Belüftungsstöße bzw. Gas aufgelockert, wobei es zu Abreinigungseffekten kommt, und der Schlamm besser verteilt wird, so daß die Intervalle für die Rückspülung vergrößert werden. Gleichzeitig werden schwebende bzw. schwimmende Kontaktkörper gegen bislang ru­ hende Kontaktkörper ausgetauscht, so daß der biologische Rasen auf den Kontakt­ körpern durch den Wechsel der Begasung reanimiert (reaktiviert) wird.

Bei der Durchführung von praktischen Versuchen an diesem neuen Filter hat es sich überraschenderweise ergeben, daß die Filterwirkung durch Lochbleche, die relativ einfach freigehalten werden können, möglich ist, und daß das Filtervolumen auch bei großen Durchsätzen klein gehalten werden kann. Insbesondere durch die Ein­ schaltung von einem Schlammabsetzbecken 3, sozusagen als Vorfilter, lassen sich große Standzeiten zwischen den Rückspülungen erreichen, so daß in den meisten Fällen mit einer Dreikammerteilung das Auslangen gefunden werden kann. In diesem neuen Filter lassen sich auch problematische Abwasser, also Abwasser mit Bläh­ schlammbildung bzw. Schwimmschlamm und Abwasser mit Denitrifikationsproblemen problemlos behandeln, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß diese Filter im aeroben Betrieb gefahren werden, wodurch die Luft- oder Sauerstoffzuführung im Filter verantwortlich ist. In diesem Fall tritt eine weitere Reinigung auf, so daß das Filter als zweite oder dritte biologische bzw. biologisch-mechanische Reinigungsstufe bezeichnet werden kann.

Auf Grund der guten Schlammrückhaltung eignet sich das Filter auch für den ana­ eroben Betrieb, wodurch eine hohe Prozeßstabilität erreicht wird. Beim Rückspülen muß jedoch zum Auflockern die Spülwassermenge erhöht werden bzw. statt Luft oder Sauerstoff das gebildete Biogas verwendet werden.

Claims (5)

1. Biologisches Filter für Wasserreinigungsanlagen mit Rückspüleinrichtung und abgesetzten Kontaktkörpern, insbesondere nach biologischen Kläranlagen mit Kontaktkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus mehreren parallel geschalteten Kammern (5, 5′, 5′′) besteht, die einzeln zwecks Rückspülung abschaltbar sind und deren Seitenwände (8) und/oder Böden zumindest teilwei­ se als Lochbleche (9) ausgebildete Filterflächen vorgeschaltet sind, die mit Kontaktkörpern belegt sind, die von organischen Substanzen, wie z. B. Säge­ spänen, Rindenstückchen und/oder Schaumstoff, gebildet sind und die mit bio­ logischem Rasen belegten Kontaktkörper im Flüssigkeitsraum zurückhalten, und daß in den einzelnen Kammern (5, 5′, 5′′), vorzugsweise in mehreren Höhen über dem Boden, regelbare Gaszuführungsorgane für das zu filtrierende Medium und zur zeitweisen Auflockerung der abgesetzten Kontaktkörper und deren Ab­ reinigung vorgesehen sind, wobei im Zulaufbereich des Filters schwimmende bzw. schwebende Kontaktkörper vorgesehen sind, die durch dauernde Gaszufuhr bzw. den Zulauf in Bewegung gehalten werden.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterflächen an den Seitenflächen auf die benetzten Flächen unterhalb der betrieblichen Spiegel­ schwankungen begrenzt sind.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filterkam­ mern (5, 5′, 5′′) durch ablaufseitige Verbindungen als kommunizierende Behäl­ ter geschaltet sind, so daß Schlammanbackungen an den Filterflächen einer Kammer, insbesondere an und zwischen den Kontaktkörpern, vom Filtrat der anderen Kammern beim Absenken des Flüssigkeitsniveaus in den Flüssigkeits­ raum der zu spülenden Kammern rückführbar und aus diesem im Flüssigkeits­ strom entfernbar sind.

4. Filter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterzulauf über gelochte oder poröse Rohre oder Schläuche (13) geführt ist, und daß nach Abschalten des Zulaufs durch Rückspülen der Grobschlamm oder der Über­ schußschlamm durch Ausspülen der Rohre oder Schläuche (Fig. 3) oder über eine Schnecke mechanisch abführbar ist (Fig. 3).

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkörper im Filter artgleich mit Kontaktkörpern in den biologischen Stufen der Kläranlage und insbesondere biologisch abbaubar sind.