Tropffilter - Trickling filter

Eine Rieselfilteranlage im Vereinigten Königreich : Das Abwasser aus den Vorklärbecken wird auf ein Bett aus grobem Kies gesprüht (Benfleet Sewage Treatment Plant)

Ein Rieselfilter ist eine Art Abwasserreinigungssystem . Es besteht aus einem Festbett aus Gestein , Koks , Kies , Schlacke , Polyurethanschaum , Sphagnum Torfmoos , Keramik oder Kunststoffmedien , über das Abwasser oder anderes Abwasser fließt nach unten und bewirkt , dass eine Schicht aus mikrobieller Schlamm ( Biofilm ) wachsen, das Abdeckteil Bett der Medien. Aerobe Bedingungen werden durch Verspritzen, Diffusion, gehalten und entweder durch Umluft durch das Bett oder die natürliche Konvektion der Luft fließt , wenn das Filtermedium porös ist. Die Behandlung von Abwässern oder anderen Abwässern mit Tropfkörperfiltern gehört zu den ältesten und am besten charakterisierten Behandlungstechniken.

Die grundlegenden Komponenten einer kompletten Tropfkörperanlage sind:

  • ein Bett aus Filtermedium, auf dem eine Schicht aus mikrobiellem Schleim gefördert und entwickelt wird;
  • ein Gehäuse oder ein Behälter, der das Bett des Filtermediums aufnimmt;
  • ein System zum Verteilen des Abwasserstroms über das Filtermedium; und
  • ein System zum Entfernen und Entsorgen von jeglichem Schlamm aus dem behandelten Abwasser.

Die Begriffe Rieselfilter, Riesel-Biofilter, Biofilter , biologischer Filter und biologischer Rieselfilter werden häufig verwendet, um sich auf einen Rieselfilter zu beziehen. Diese Systeme wurden auch als Grobfilter, intermittierende Filter, gepackte Medienbettfilter, alternative septische Systeme, Perkolationsfilter, angehängte Wachstumsprozesse und fixierte Filmprozesse beschrieben.

Prozessbeschreibung

Ein typisches komplettes Rieselfiltersystem
Bild 1. Schematischer Querschnitt der Kontaktfläche des Medienbetts in einem Rieselfilter
Gebrochene Rieselfiltereinheit in der Kläranlage in Norton, Simbabwe , zeigt die Bedeutung der Wartung, um strukturelles Versagen zu verhindern

Typischerweise tritt der abgesetzte Abwasserstrom auf einem hohen Niveau ein und fließt durch das primäre Absetzbecken. Der Überstand aus dem Tank fließt in eine Dosiervorrichtung, oft ein Kippeimer, der die Arme des Filters durchströmt. Das Spülwasser fließt durch die Arme und tritt durch eine Reihe von Löchern aus, die schräg nach unten zeigen. Dies treibt die Arme herum und verteilt die Flüssigkeit gleichmäßig über die Oberfläche des Filtermediums. Die meisten sind unbedeckt (im Gegensatz zur beigefügten Abbildung) und werden frei in die Atmosphäre entlüftet.

Die Entfernung von Schadstoffen aus dem Abwasserstrom beinhaltet sowohl die Absorption als auch die Adsorption von organischen Verbindungen und einigen anorganischen Spezies wie Nitrit und Nitrationen durch die Schicht des mikrobiellen Biofilms . Das Filtermedium wird typischerweise so gewählt, dass es eine sehr große Oberfläche zum Volumen bereitstellt. Typische Materialien sind oft porös und haben zusätzlich zur äußeren Oberfläche des Mediums eine beträchtliche innere Oberfläche. Die Passage des Abwassers über die Medien liefert gelösten Sauerstoff, den die Biofilmschicht für die biochemische Oxidation der organischen Verbindungen benötigt und setzt Kohlendioxidgas , Wasser und andere oxidierte Endprodukte frei. Mit der Verdickung der Biofilmschicht rutscht sie schließlich in den Flüssigkeitsstrom ab und bildet anschließend einen Teil des Sekundärschlamms. Typischerweise wird ein Rieselfilter , gefolgt von einem Klärbecken oder Absetzbehälter zur Abtrennung und Entfernung des Films abgestoßen. Andere Filter, die Medien mit höherer Dichte wie Sand, Schaum und Torfmoos verwenden, erzeugen keinen Schlamm, der entfernt werden muss, sondern erfordern Gebläse und Rückspülung oder eine geschlossene anaerobe Umgebung.

Biofilm

Der Biofilm, der sich in einem Rieselfilter entwickelt, kann mehrere Millimeter dick werden und ist typischerweise eine gallertartige Matrix, die viele Arten von Bakterien , Cilliaten und amöboiden Protozoen, Ringelwürmern , Spulwürmern und Insektenlarven und viele andere Mikrofauna enthält . Dies unterscheidet sich stark von vielen anderen Biofolien, die weniger als 1 mm dick sein können. Innerhalb der Dicke des Biofilms können sowohl aerobe als auch anaerobe Zonen existieren, die sowohl oxidative als auch reduktive biologische Prozesse unterstützen. Zu bestimmten Jahreszeiten, insbesondere im Frühjahr, kann ein schnelles Wachstum von Organismen im Film dazu führen, dass der Film zu dick wird und sich stellenweise ablöst, was zum "Frühlingsschorf" führt.

Überlegungen zum Entwurf

Ein typischer Tropffilter ist kreisförmig und hat einen Durchmesser von 10 bis 20 Metern und eine Tiefe von 2 bis 3 Metern. Eine kreisförmige Wand, oft aus Ziegeln, enthält ein Bett aus Filtermedien, das wiederum auf einer Basis von Unterabläufen ruht. Diese Unterabflüsse dienen sowohl dazu, durch das Filtermedium strömende Flüssigkeit zu entfernen, als auch den freien Durchgang von Luft nach oben durch das Filtermedium zu ermöglichen. In der Mitte über der Oberseite des Filtermediums ist eine Spindel montiert, die zwei oder mehr horizontale perforierte Rohre trägt, die sich bis zum Rand des Mediums erstrecken. Die Perforationen an den Rohren sind so ausgelegt, dass sie einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfluss über die gesamte Medienfläche ermöglichen und sind außerdem so abgewinkelt, dass sich beim Ausströmen der Flüssigkeit aus den Rohren die gesamte Baugruppe um die Zentralspindel dreht. Abgesetztes Abwasser wird über eine Art Dosiermechanismus, oft eine Kippschaufelvorrichtung bei kleinen Filtern, in ein Reservoir in der Mitte der Spindel geleitet.

Größere Filter können rechteckig sein und die Verteilerarme können durch hydraulische oder elektrische Systeme angetrieben werden.

Typen

Einzelne Rieselfilter können für die Behandlung von kleinen Klärgrubenabflüssen in Wohngebieten und sehr kleinen ländlichen Abwasserbehandlungssystemen verwendet werden. Größere zentrale Kläranlagen verwenden typischerweise viele Rieselfilter parallel.

Systeme können für den Single-Pass-Einsatz konfiguriert werden, bei dem das aufbereitete Wasser vor der Entsorgung einmal auf den Rieselfilter gegeben wird, oder für den Multi-Pass-Einsatz, bei dem ein Teil des aufbereiteten Wassers zurückgeführt und über einen geschlossenen Kreislauf wieder aufbereitet wird . Multi-Pass-Systeme führen zu einer höheren Behandlungsqualität und helfen bei der Entfernung des Gesamtstickstoffgehalts (TN), indem sie die Nitrifikation im aeroben Medienbett und die Denitrifikation in der anaeroben Klärgrube fördern . Einige Systeme verwenden die Filter in zwei in Reihe betriebenen Bänken, so dass das Abwasser zwei Durchgänge durch einen Filter mit einer Sedimentationsstufe zwischen den beiden Durchgängen hat. Alle paar Tage werden die Filter gewechselt, um die Last auszugleichen. Dieses Behandlungsverfahren kann die Nitrifikation und Denitrifikation verbessern, da ein Großteil des kohlenstoffhaltigen oxidativen Materials beim ersten Durchgang durch die Filter entfernt wird.

Medientypen

Das Rieseln kann eine Vielzahl von Arten von Filtermedien aufweisen, die verwendet werden, um den Biofilm zu unterstützen. Arten von Medien am häufigsten verwendet werden , umfassen Koks , Bims , Kunststoff - Matrixmaterial, offenzelligem Polyurethanschaum , Klinker, Kies, Sand und Geotextilien . Das ideale Filtermedium optimiert die Oberfläche für die Anhaftung von Mikroorganismen, die Abwasserrückhaltezeit, ermöglicht den Luftstrom, widersteht Verstopfungen, ist mechanisch robust bei jedem Wetter, ermöglicht einen begehbaren Zugang über den Filter und baut nicht ab. Einige Wohnanlagen erfordern Zwangsbelüftungseinheiten, die die Wartungs- und Betriebskosten erhöhen.

Industrielle Abwasserbehandlung

Bei der Behandlung von Industrieabwasser können spezielle Tropfkörperfilter eingesetzt werden, die Kunststoffmedien und hohe Durchflussraten verwenden. Abwässer aus einer Vielzahl von industriellen Prozessen wurden in Tropfkörperfiltern behandelt. Solche Rieselfilter für industrielles Abwasser bestehen aus zwei Typen:

  • Große Tanks oder Betonumschließungen gefüllt mit Kunststoffverpackungen oder anderen Medien.
  • Vertikale Türme gefüllt mit Kunststoffverpackungen oder anderen Medien.

Die Verfügbarkeit kostengünstiger Turmpackungen aus Kunststoff hat zu ihrer Verwendung als Rieselfilterbetten in hohen Türmen geführt, die teilweise bis zu 20 Meter hoch sind. Bereits in den 1960er Jahren waren solche Türme im Einsatz in: der Pine Bend-Raffinerie von Great Northern Oil in Minnesota ; der Cities Service Oil Company Trafalgar Refinery in Oakville, Ontario, und in einer Kraftpapierfabrik.

Das behandelte Abwasser aus Industrieabwasser-Rieselfiltern wird typischerweise in einem Klärbecken verarbeitet, um den Schlamm zu entfernen, der wie bei anderen Rieselfilteranwendungen von der mikrobiellen Schleimschicht abgelöst wird, die an den Rieselfiltermedien haftet.

Einige der neuesten Rieselfiltertechnologien beinhalten belüftete Biofilter aus Kunststoffmedien in Behältern, die Gebläse verwenden, um Luft am Boden der Behälter einzublasen, entweder mit Abwärts- oder Aufwärtsstrom des Abwassers.

Siehe auch

Verweise