DE10308660A1

DE10308660A1 - Kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage mit Permeatabzugseinrichtung

Info

Publication number: DE10308660A1
Application number: DE10308660A
Authority: DE
Inventors: Michael Galle; Christoph Jungen; Uwe Blinn
Original assignee: RHEBAU RHEINISCHE BETON und BA; RHEBAU RHEINISCHE BETON- und BAUINDUSTRIE GmbH
Current assignee: RHEBAU RHEINISCHE BETON und BA; RHEBAU RHEINISCHE BETON- und BAUINDUSTRIE GmbH
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Es wird eine kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage mit einer in einem Belebungsbecken angeordneten Membrananlage mit einer Vielzahl von Membranmodulen, einem Permeatsammelbehälter und einer Einrichtung zum Abziehen von Permeat von den Membranmodulen in den Permeatsammelbehälter beschrieben. Die Einrichtung zum Abziehen von Permeat weist eine Pumpe, eine Permeatumwälzleitung und eine Permeatabzugsleitung auf. Der Permeatabzug erfolgt auf besonders schonende Weise über einen Strahlpumpen- bzw. Injektoreffekt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage mit einer in einem Belebungsbecken angeordneten Membrananlage mit einer Vielzahl von Membranmodulen, einem Permeatsammelbehälter und einer Einrichtung zum Abziehen von Permeat von den Membranmodulen in den Permeatsammelbehälter.
Derartige kleine Kläranlagen oder Kleinkläranlagen sind bekannt. Die Membrananlagen dieser kleinen Kläranlagen oder Kleinkläranlagen bestehen beispielsweise aus einer Vielzahl von nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Membranmodulen, die sich aus zwei Außenmembranen und einem zwischen diesen angeordneten Rahmen zusammensetzen. Durch Druckunterschiede zwischen dem Innenraum der Membranplatten und dem außerhalb von diesen befindlichen Raum dringt der flüssige Teil des Abwassers durch die Membranen in den Innenraum der Platten und wird von dort als sogenanntes Permeat abgezogen. Die festen Bestandteile des Abwassers verbleiben im Belebungsbecken und sammeln sich dort als Klärschlamm an, der mittels Belüftung biologisch behandelt wird.
Es ist ferner bekannt, derartige Membrananlagen zu belüf ten, um analog zu einem belüfteten Belebungsbecken den erzielten Kläreffekt zu verbessern. Zur Durchführung einer derartigen Belüftung wird Luft über Zuführrohre in das Belebungsbecken eingeführt und über Belüfter nach oben abgegeben.

Eine kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage mit Membrananlage der vorstehend beschriebenen Art ist bereits in der deutschen Patentanmeldung 102 24 327.1 vorgeschlagen worden. Bei dieser Kläranlage wird das sich im Inneren der Membranmodule sammelnde Permeat über eine Permeatpumpe periodisch abgezogen. Das Permeat wird dabei in einen Permeatbehälter eingeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage der angegebenen Art zu schaffen, die einen besonders schonenden Permeatabzug von der Membrananlage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer kleinen Kläranlage oder Kleinkläranlage der angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Abziehen von Permeat eine Pumpe, deren Saugseite mit dem Inneren des Permeatsammelbehälters in Verbindung steht, eine Permeatumwälzleitung, deren eines Ende an die Druckseite der Pumpe angeschlossen und deren anderes Ende in den Permeatsammelbehälter mündet, und eine in die Permeatumwälzleitung mündende und von den Membranmodulen ausgehenden Permeatabzugsleitung umfaßt.

Erfindungsgemäß wird das Strahlpumpen- oder Injektorprinzip (Venturi-Düse) genutzt, um Permeat von der Membrananlage abzuziehen und in den Permeatsammelbehälter einzuführen. Eine Strahlpumpe (Injektor) nutzt die Strömungsenergie eines Treibmittels zum Zwecke des Saugens eines zu fördernden Mittels. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Treibmittel um das durch die Permeatumwälzleitung umgewälzte Permeat. Das zu fördernde Mittel ist das von den Membranmodulen abgeschiedene Permeat, das durch das umgewälzte Permeat in die Umwälzleitung gesaugt wird und auf diese Weise in den Permeatsammelbehälter gelangt. Die erfindungsgemäß vorgesehene Pumpe saugt daher das von den Membranmodulen abzuführende Permeat nicht selbst ab, sondern erzeugt den erforderlichen Strahlpumpen(Injektor)effekt, durch den ein Absaugen des Permeates von den Membranmodulen erreicht wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß hierdurch ein besonders schonender Permeatabzug möglich ist, der sich für die Membranmodule als ideal erweist. Druckschwankungen, die zur Beschädigung der Membranmodule führen könnten, werden durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise weitgehend vermieden. Der erfindungsgemäß durch den Strahlpumpeneffekt erzeugte Unterdruck wird allein durch die Förderleistung der Pumpe beeinflußt und ist keinen großen Schwankungen ausgesetzt. Dies ist besonders wichtig, da es sich bei den hier zum Einsatz kommenden Plattenmembranen um besonders druckempfindliche Elemente handelt.

Erfindungsgemäß wird somit mit Hilfe des als Treibmittel dienenden, bereits im Permeatsammelbehälter befindlichen Permeates, das über eine Umwälzleitung umgewälzt wird, der Permeatabzug von den Membranmodulen bewerkstelligt.

Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt der Permeatabzugsleitung geringer ausgebildet als der Querschnitt der Permeatumwälzleitung, um den gewünschten Strahlpumpeneffekt zu erzielen.

Die Permeatumwälzleitung ist vorzugsweise in der Form eines umgedrehten U ausgebildet. Dabei geht ein vertikaler Abschnitt der Umwälzleitung von der Druckseite der Pumpe aus und geht in einen horizontalen Abschnitt über, der wiederum in einen vertikalen Abschnitt übergeht, welcher in das Innere des Permeatsammelbehälters mündet und zwar vorzugsweise im Bodenbereich desselben. Die erfindungsgemäß eingesetzte Pumpe ist vorzugsweise eine im Permeatsammelbehälter angeordnete Tauchpumpe, die in das Permeat im Sammelbehälter eingetaucht ist und vorzugsweise im Bodenbereich des Sammelbehälters angeordnet ist. Mit einer derartigen Tauchpumpe, die robust und wenig störanfällig ist, läßt sich das Permeat auf betriebssichere Weise umwälzen. Darüber hinaus ist die Verwendung einer derartigen Tauchpumpe nicht mit hohen Kosten verbunden.

Der Permeatsammelbehälter ist vorzugsweise im Vorklärbecken der kleinen Kläranlage oder Kleinkläranlage angeordnet.

Der eigentliche Strahlpumpen- bzw. Injektoreffekt (Venuri-Düsen-Effekt) wird im Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung in der Permeatumwälzleitung erzeugt. Dort ist eine Mischzone ausgebildet, in der eine Vermischung des umgewälzten Permeates mit dem abgezogenen Permeat stattfindet. Zur Erhöhung des Absaugeffektes kann in diesem Bereich die Permeatumwälzleitung eine Verengung aufweisen, um einen Düsen- bzw. Diffusoreffekt zu erzeugen, durch den die Saugleistung erhöht wird.

Der Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung ist vorzugsweise oberhalb des Ablaufes des Permeatsammelbehälters angeordnet. Auf diese Weise ist dieser Bereich zugänglich und nicht in das im Sammelbehälter befindliche Permeat eingetaucht, so daß Störungen in diesem Bereich relativ rasch und einfach behoben werden können. Die Mischzone bzw. der Mündungsbereich befindet sich dabei vorzugsweise im sich vertikal nach unten erstreckenden Abschnitt der Permeatumwälzleitung.

Die Permeatumwälzleitung ist zweckmäßigerweise als Rohr ausgebildet, während die Permeatabzugsleitung vorzugsweise als flexibler Schlauch ausgebildet ist, der beispielsweise von oben in den Permeatsammelbehälter eingeführt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Permeatumwälzleitung ein Be-/Entlüftungsventil auf. Dieses Be-/Entlüftungsventil ist zweckmäßigerweise zwischen dem Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung und der Pumpe angeordnet. Über dieses Be-/Entlüftungsventil kann in Abhängigkeit vom Betrieb der Pumpe die Permeatumwälzleitung belüftet werden. Vorzugsweise wird beim Abschalten der Pumpe das Be/Entlüftungsventil geöffnet, während es bei Betrieb der Pumpe geschlossen ist. Durch das Belüften der Umwälzleitung wird der auf die Membranen einwirkende Unterdruck abgebaut, so daß sich die Membranen entspannen können. Es fließt nur eine geringe Menge Permeat in die Membrananlage zurück, bis die Permeatabzugsleitung leergelaufen ist. Durch das Entspannen der Membranen (Abbau des Unterdrucks) geht deren durch den auf sie ausgeübten Unterdruck ausgebildete Wölbung zurück, so daß sich hierdurch ein Reinigungseffekt ergibt, da an den Membranen haftende Partikel von diesen gelöst werden. Dies ist wichtig, da derartige Plattenmembranen nicht rückspülbar sind. Erfindungsgemäß wird daher beim Stoppen eines Permeatabzugszyklus ein Membranreinigungseffekt erzielt, wodurch die Membranen über einen längeren Zeitraum funktionsbereit bleiben. Wird die Pumpe wieder in Betrieb gesetzt, schließt das Be-/Entlüftungsventil, so daß der Permeatabzugszyklus einsetzen kann. Es sind geeignete steuerungstechnische Maßnahmen vorgesehen, um ein automatisches Öffnen und Schließen des Be-/Entlüftungsventiles beim Stoppen und bei der Wiederaufnahme des Pumpenbetriebes zu erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. Hiervon zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte kleine Kläranlage, bei der lediglich die Membrananlage und die Permeatabzugseinrichtung schematisch dargestellt sind;
2 einen Vertikalschnitt durch den Permeatabzugsbehälter der Permeatabzugseinrichtung der 1; und
3 eine Draufsicht auf den Permeatabzugsbehälter der 2.
1 zeigt schematisch eine kleine Kläranlage in der Draufsicht, wobei sämtliche Teile weggelassen worden sind, die für die hier in Rede stehende Erfindung keine Bedeutung besitzen. Die kleine Kläranlage hat neben dem Belebungsbecken 3 ein Vorklärbecken 1, aus dem Abwasser kontinuierlich über Durchlässe in einer Trennwand 2 in das Belebungsbecken 3 gelangt. Das Abwasser wird in der üblichen Weise im Belebungsbecken 3 mit Hilfe der dort angeordneten Membrananlage 4 geklärt. Das durch den Klärvorgang entstandene Permeat wird über eine Permeatabzugsleitung 9 in einen im Vorklärbecken angeordneten Permeatsammelbehälter 6 geführt und von dort über einen Ablauf 10 aus der Kläranlage abgeführt.
Der entstandene Schlamm wird über eine nichtgezeigte Tauchpumpe abgeführt.
Bei der im Belebungsbecken 3 angeordneten Membrananlage 4 handelt es sich um sechs vertikal angeordnete rechteckige Membranmodule 5, die im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet sind, wobei deren Längsseite parallel zum Boden des Belebungsbeckens verläuft. Diese Membranmodule 5 sind über geeignete Befestigungseinrichtungen im Belebungsbecken 3 befestigt. Jeder Modul 5 besteht aus zwei äußeren Membranen und einem die Membranen tragenden mittleren Rahmen. Die flüssigen Bestandteile des Abwassers dringen durch die Membranen nach innen in den zwischen den Membranen vorhandenen Raum und werden von dort über eine geeignete Leitung 9, die in den Permeatsammelbehälter 6 führt, abgesaugt. Dieses Klärprinzip ist generell bekannt und wird daher hier nicht mehr im einzelnen beschrieben.
Der im Vorklärbecken 1 angeordnete Permeatsammelbehälter 6 dient zur Aufnahme des abgezogenen Permeates und erfüllt in Bezug auf das Abziehen des Permeates eine gewisse Pufferfunktion. Auf diese Weise werden zu große Druckschwankungen beim Absaugen des Permeates vermieden, so daß die Membranmodule 5 schonend behandelt werden.
Die 2 und 3 zeigen den Permeatsammelbehälter 6 mit der Permeatabzugseinrichtung im einzelnen. Wie man den Figuren entnehmen kann, ist der Permeatsammelbehälter 6 zylindrisch ausgebildet und oben offen. Er hat einen geeigneten Ablauf 10. Auf den Boden des Permeatsammelbehälters 6 ist eine Tauchpumpe 7 gesetzt, die sich im wesentlichen unterhalb des Ablaufes 10 befindet, so daß sie im Betrieb in das im Permeatsammelbehälter 6 befindliche Permeat eingetaucht ist. Die Tauchpumpe 7 saugt das im Permeatsammelbehälter 6 befindliche Permeat mit ihrer unten angeordneten Saugseite an und gibt dieses auf ihrer oben angeordneten Druckseite in eine Permeatumwälzleitung 8 ab, die als in der Form eines umgedrehten U ausgebildeten Rohres gestaltet ist. Die Permeatumwälzleitung 8 besitzt einen von der Druckseite der Tauchpumpe 7 ausgehenden vertikalen Abschnitt 11, einen sich hieran anschließenden horizontalen Abschnitt 12 und einen sich daran anschließenden vertikalen Abschnitt 13 auf, der in das Innere des Permeatsammelbehälters 6 mündet und das umgewälzte Permeat in diesen wieder abgibt.
Das im Permeatsammelbehälter 6 umgewälzte Permeat wird als Treibmittel benutzt, um nach dem Strahlpumpen- bzw. Injektorprinzip über die als Schlauch ausgebildete Permeatabzugsleitung 9 Permeat von der Membrananlage 4 abzusaugen und in den Permeatsammelbehälter 6 einzuführen. Hierzu mündet die Permeatabzugsleitung 9 oberhalb des Ablaufes 10 des Permeatsammelbehälters 6 in den vertikalen Abschnitt 13 der Permeatumwälzleitung 8. Im Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung 9 befindet sich eine Mischzone 14, in der das über die Leitung 9 abgesaugte Permeat vom als Treibmittel verwendeten umgewälzten Permeat mitgerissen wird.
Zwischen der Mischzone 14 und der Tauchpumpe 7 befindet sich ein Be-/Entlüftungsventil 15 in der Permeatumwälzleitung 8, das so angesteuert bzw. mechanisch betätigt ist, daß es beim Ausschalten der Tauchpumpe öffnet und beim Inbetriebsetzen derselben schließt. Wird die Tauchpumpe 7 außer Betrieb gesetzt, öffnet das Ventil 15, so daß der über die Permeatabzugsleitung 9 aufgebaute Unterdruck entspannt und das noch in der Leitung 9 befindliche Permeat in die Membrananlage zurückströmen kann. Ruf diese weise wird die durch den Unterdruck erzeugte Wölbung der Membranen aufgehoben, so daß diese in ihre normale ebene Lage zurückkehren können. Durch das Aufheben der Wölbung entsteht ein Reinigungseffekt, so daß auf diese Weise ein Zusetzen der Membranen vermieden wird. Die hier beschriebene Permeatabzugseinrichtung garantiert einen besonders schonenden Permeatabzug.

Claims

Kleine Kläranlage oder Kleinkläranlage mit einer in einem Belebungsbecken angeordneten Membrananlage mit einer Vielzahl von Membranmodulen, einem Permeatsammelbehälter und einer Einrichtung zum Abziehen von Permeat von den Membranmodulen in den Permeatsammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abziehen von Permeat eine Pumpe (7), deren Saugseite mit dem Inneren des Permeatsammelbehälters (6) in Verbindung steht, eine Permeatumwälzleitung (8), deren eines Ende an die Druckseite der Pumpe (7) angeschlossen und deren anderes Ende in den Permeatsammelbehälter (6) mündet, und eine in die Permeatumwälzleitung (8) mündende und von den Membranmodulen (5) ausgehende Permeatabzugsleitung (9) umfaßt.
Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Permeatabzugsleitung (9) geringer ist als der Querschnitt der Permeatumwälzleitung (8).
Kläranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeatumwälzleitung (8) in der Form eines umgedrehten U ausgebildet ist.
Kläranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) eine im Permeatsammelbehälter (6) angeordnete Tauchpumpe ist.
Kläranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung (9) oberhalb des Ablaufes (10) des Permeatsammelbehälters (6) angeordnet ist.
Kläranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeatumwälzleitung (8) ein Be-/Entlüftungsventil (15) aufweist.
Kläranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Be-/Entlüftungsventil (15) zwischen dem Mündungsbereich der Permeatabzugsleitung (9) und der Pumpe (7) angeordnet ist.
Kläranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Permeatsammelbehälter (6) im Vorklärbecken der kleinen Kläranlage oder Kleinkläranlage angeordnet ist.