DE19511159C1

DE19511159C1 - Verfahrenstechnische Optimierung von Kleinkläranlagen

Info

Publication number: DE19511159C1
Application number: DE1995111159
Authority: DE
Inventors: Peter M Prof Dr Kunz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2015-03-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage zur Behandlung von kommunalem Abwasser nach DIN 4261 und kleine Kläranlagen, die in Gruben angeordnet sind. Diese werden für die Reinigung von Abwassermengen bis 500 EGW, z. B. in Siedlungen, auf Campingplätzen oder Einzelstandorten eingesetzt.

Die üblichen Vorrichtungen dieser Art bestehen aus einer Mehrkammergrube mit Vor- und Nachklärung und einer mittleren Kammer, oder Gruben mit je einer Kammer. Das Abwasser wird anaerob verarbeitet (ausgefault). Die Ab bauwirkung dieser Kläranlagen ist unvollständig und entspricht nicht den heu tigen Erfordernissen. Durch das anschließende Versickern des unzureichend geklärten Abwassers wird das Grundwasser belastet.

Da eine Vielzahl derartiger Anlagen im Einsatz sind und Vorteile durch den einfachen Aufbau und Einsparung kostenaufwendiger Anschlußleitungen beste hen, wurden schon Maßnahmen zur Leistungssteigerung vorgeschlagen. Mit dem Einbau von Belüftungen und/oder Festbetten wird der Abbau aerob bzw. mit sessilen Mikroorganismen betrieben.

In der OS 30 24 997 wird vorgeschlagen, in der mittleren Kammer einer Mehrkammergrube ein schwimmfähiges Festbett anzuordnen. Mit der Schaf fung von Bewuchsflächen werden die Mikroorganismen im System zurückgehal ten; die Anlage wird anaerob betrieben, die Leistungssteigerung ist damit be grenzt.

Gemäß den DE GbM 75 17 361 und 79 20 234 werden in einigen Kammern ei ner Mehrkammergrube Belüfter am Boden angeordnet. Mit der dadurch mögli chen Anwendung des Belebtschlammverfahrens kann die Abbauwirkung erheb lich gesteigert werden. Bei starken Zulaufschwankungen wird aber die submer se Biomasse in die Nachklärung ausgetragen, so daß diese dem biologischen Abwasserreinigungsprozeß nicht mehr zur Verfügung steht.

In der AT PS 383 337 ist eine Kleinkläranlage mit einem Festbett aus lot rechten Rohren und Einrichtungen zur Zuführung von belüfteten Wasser unter dem Festbett beschrieben. Das belüftete Festbett ermöglicht gute Abbauwir kungen mit geringem Schlammanfall. Es ist auch schon vorgeschlagen wor den, das Festbett als Schüttung aus Stückgut und darunter eine Belüftungsein richtung in eine Zwischenkammer anzuordnen (DE GM 9104168).

In der DE 44 03 716 C1 wird ein Wirbelschichtreaktor vorgeschlagen, der mit körnigem Material permanent mit Luft (von unten) und Rohabwasser im Gegenstrom betrieben wird. Das Verfahren ist ausgerichtet auf Abwasser mit einem permanent hohen Sauerstoffbedarf.

Alle Vorschläge besitzen den Mangel der unzureichenden Anpassungsfähigkeit der Leistung an die im Verhältnis zum Gesamtvolumen starken Zuflußschwan kungen. Eine ständige Schlammrückführung aus der Nachklärung zur Wieder bereitstellung der Mikroorganismen wäre erforderlich. Bei länger anhaltendem geringen Zufluß, z. B. in der Urlaubszeit, sterben viele Mikroorganismen ab. Mit der Wiederbelastung ist die erforderliche Leistung nicht vorhanden. Das gleiche gilt bei stoßartigen Belastungen, z. B. in den Abendstunden. Außerdem erfordert die Belüftung einen zur Anlagengröße hohen Energieaufwand, auch in Zeiten mit geringen Zufluß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer Kleinkläranlage aer obe Abbauverhältnisse mit dem der eingehenden Fracht anpaßbaren Leistung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist die Senkung des Belüftungsaufwandes und die sichere Verhinderung eines Zuwachsens der Bewuchsflächen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Mit dieser Lösung wird im Schwachlastbereich ein Tropfkörperbetrieb in grubenförmigen Kläranlagen möglich, der keine Luftverdichter erfordert. Mit höherer Belastung wird auf ein Belebtschlammverfahren mit einem Wirbelbett umgestellt. Dabei werden die submersen Mikroorganismen aus dem Sumpf unter dem Festbett und die sessilen auf dem Festbett wirksam. Gleichzeitig erfolgt eine Beseitigung von zu starkem Bewuchs, so daß ein Verstopfen des Festbettes vermieden wird. In Form eines Einbausatzes können auch bestehende Kläranlagen leicht nachgerüstet werden.

Nachfolgend wird das Verfahren an einem Beispiel einer Mehrkammergrube erläutert. In der überwiegenden Zeit mit geringem Zufluß erfolgt eine Beriese lung des Wirbelbettes (2) mit dem Abwasser aus der Vorkammer. Das gereinigte Abwasser und der Schlamm sammeln sich unterhalb des Gitterbo dens (5) und werden entsprechend dem Zulauf in die Nachklärung abge pumpt, so daß ein Luftraum (6) unter dem Wirbelbett (2) verbleibt. Ein Ka min (11) bewirkt eine Luftzirkulation und damit eine gute Belüftung des verrieselten Abwassers, der auf der Schüttung wachsenden und der sich im Sumpf befindlichen Mikroorganismen.

Steigt der Zulauf bzw. die Pumpenleistung über einen vorgegebenen Wert, wird die Pumpe (13) abgeschaltet. Der Abwasserspiegel steigt bis zum Wehr (10), gleichzeitig wird der Luftverdichter (14) eingeschaltet. Die Zwischen kammer (1) arbeitet nun nach dem Belebungsverfahren, wodurch die Leistung erheblich gesteigert wird. Hierbei werden die im Sammelbereich befindlichen Mikroorganismen (Schlamm) in der gesamten Zwischenkammer (1) wirksam. Gleichzeitig erfolgt ein Spülen des Tropfkörpers, da die Elemente durch die Belüftung verwirbelt werden.

Liegt der Zufluß unter einem Mindestwert, wird das Abwasser aus dem Sumpf im Kreislauf verrieselt. Fallweise wird im Wirbelschichtbetrieb die Rückfüh rung des suspendierten Schlammes herbeigeführt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird an einer Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt eine Mehrkammergrube in der Seitenansicht im Schnitt.

Die Mehrkammergrube besteht aus vorgefertigten Betonringen mit drei Kammern, die durch Überläufe oder mit Hilfe von Pumpen miteinander ver bunden sind. Eine Kammer dient der Vorklärung, die mittlere/ Zwischen kammer (1) der biologischen Behandlung und eine der Nachklärung (9).

In der Zwischenkammer (1) ist ein Wirbelbett (2) als Schüttung aus z. B. schwimmfähigen Kunststoffkörpern in einem Käfig mit gitterförmiger Begren zung in Form eines Einbausatzes (3) eingebracht. In dem Festbett (2) befin den sich mehrere Belüftungsrohre (4), die mit einem Luftverdichter (14) verbunden sind. Der Boden (5) des Einbausatzes (3) ist gleichfalls gitterför mig. Unter diesem verbleibt in der Arbeitsphase als Rieselreaktor ein Luftraum (6). Eine mit einer Abzugsöffnung in Bodennähe der Zwischenkammer (1) verbundenen Pumpe (13) sichert die Höhe des Abwasserspiegels. Über dem Wirbelbett (2) ist ein Berieselung (12) angebracht. Die Pumpe (13) ist mit dieser Berieselung (12) und mit der Nachklärung (9) durch Rohre verbunden.

Durch eine Zwischenwand wird eine Verwirbelung des Abwassers vermieden. Ein Wehr (10) als Überlauf zur Nachklärung ist in Höhe der Schüttung ange ordnet. Abstände zwischen den Seitenwänden des Einbausatz (3) und der Wand der Zwischenkammer 1 bilden ein Kamin (11) zur Luftzirkulation. Die Verbindungsleitung der Berieselung (12) zur Vorklärung ist mit einem Volu menstrommeßgerät versehen. Eine weitere Möglichkeit zur Erfasung des Zu flusses ist die Anordnung von mehreren Signalgebern (7) im Sumpf unter dem Einbausatz (3). Alle Pumpen (13, 14), Rohre, Signalgeber (7) und die Berie selung (12) sind am Einbausatz (3) befestigt. Dieser ruht auf Konsolen an der Wandung der Zwischenkammer (1), so daß die gesamte Einrichtung senkrecht ein- oder ausgebracht werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Zwischenkammer (biologischer Behandlungsraum)
2 Wirbelbett
3 Einbausatz
4 Belüftungsrohre
5 Gitterboden
6 Luftraum
7 Niveauschalter
8 Schlammsammelraum in der Nachklärung
9 Nachklärung
10 Wehr
11 Kamin
12 Berieselungsvorrichtung
13 Pumpe
14 Luftverdichter
15 Volumenstrommeßgerät

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser in Mehrkammergruben, bestehend aus hintereinander geschalteten Kammern zur Vorklä rung, biologischen Behandlung und Nachklärung, dadurch gekenn zeichnet, daß die in die biologischen Behandlungsbecken als Ein bausatz eingesetzten, als Käfige bezeichneten, aus gitternetzartigen Begrenzungen bestehenden und mit kugelig-förmigen Trägern, die im Abwasser schweben und Mikroorganismen eine Aufwuchsfläche bieten, teilgefüllten Käfige in Abhängigkeit der Abwasserbelastung als Rieselfilm- oder Wirbelschichtreaktoren betrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu flußmenge des Abwassers die Art der biologischen Behandlung zwi schen anaeroben und aeroben sowie segregierend bis ideal durch mischt selbsttätig über eine einfache Schalter steuert.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rieselfilmbetrieb eine Pumpe (13) mit konstantem Förder strom solange für einen Luftraum unter dem Festbett sorgt, bis entweder ein Zeitschaltprogramm oder eine Zuflußmengenmessung (15) oder der obere Niveauschalter (7) die Pumpe abschaltet und die Flutung des Käfigs (2) und den Betrieb als Wirbelschichtreaktor einleitet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Wirbelschichtbetriebes der biologische Reaktions raum anaerob betrieben wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Wirbelschichtbetrieb entweder nach einer voreingestellten Zeit oder über die Zuflußmengenmessung (15) oder über einen Ni veauschalter in der Vorklärung die Pumpe (13) eingeschaltet wird und den Rieselfilmbetrieb wieder einleitet.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über Zeitschaltprogramm oder bei Unterschreitung des unteren Niveaupunktes (7) über eine Weiche in der Pumpe (13) der Käfig mit Sumpfwasser berieselt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandenen Vorklärungen mit dem beschriebenen Einbau satz ausgerüstet werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorgenann ten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Einbausatz (3) bezeichneter Käfig aus gitternetzartiger Begrenzung und Gitter boden (5) in die Zwischenkammer(n) (1) eingebracht ist, in dem eine dem spezifischen Gewicht des Abwassers angenäherte, von Mi kroorganismen bewachsene Schüttung über Kamine (11) mit Umge bungsluft und im Wirbelschichtbetrieb mit Druckluft aus mehreren in der Schüttung verteilten Belüftungselementen versorgt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (13) und ein Saugrohr für den Abwasserabzug unterhalb des Einbausatzes (3) sorgt und umschaltbar mit der Berieselung (12) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeich net, daß ein Volumenstrommeßgerät (15) zwischen Vorklärung und Berieselung (12) oder am Einlauf der Mehrkammergrube angeord net ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß unterhalb des Einbausatzes (3) Niveauschalter (7) für die Abwasserstandsanzeige befestigt sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Einbausatz (3) seitlich durch einen Abstand zur Wan dung mindestens einen Kamin (11) bildet.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß im Einbausatz (3) mindestens ein horizontales Belüftungs element (4) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeich net, daß alle Einrichtungen wie Pumpen (13), Rohre, Signalgeber (7) am Einbausatz (3) befestigt und dieser leicht auswechselbar an der Wandung gelagert ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeich net, daß der Einbausatz ohne betriebliche Unterbrechung ausge baut, fallweise gereinigt, mit mehr oder weniger Trägern bestückt und wieder eingebaut werden kann.