DE19529567C2 - Externes Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage sowie mit dem Modul ausgerüstete Abwasser-Behandlungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, sowie die mit dem Modul ausgerüstete Abwasser-Behandlungsanlage.

Abwasser-Behandlungsanlagen (Kläranlagen) sind in vielfäl­ tigster Ausführungsform bekannt. Eine Differenzierung ist unter verschiedensten Kriterien möglich. Hinsichtlich ihrer Anschlußwerte erfolgt zumeist eine Unterscheidung in Klein­ kläranlagen, kleine Kläranlagen sowie große Kläranlagen, wobei letztere insbesondere industrielle und kommunale Kläranlagen darstellen.

Zur Reinigung beispielsweise von häuslichem Schmutzwasser, das in kleinen Mengen in abgelegenen Gebieten, zum Beispiel bei landwirtschaftlichen Betrieben, Hotels, Campingplätzen oder in kleineren Siedlungen anfällt und in einer größeren Abwasser-Behandlungsanlage nicht zugeführt werden kann, finden Kleinkläranlagen Verwendung, beispielsweise Mehr­ kammer-Ausfaulgruben gemäß DIN 4261 Teil 1. Feststoffe werden in einer Vorklärstufe abgetrennt und im Abwasser enthaltene organische Schmutzstoffe anaerob abgebaut. Das so vorbehandelte Abwasser wird anschließend über ein Riesel­ rohrnetz versickert oder durch Filterschichten im Erdreich geleitet.

Diese, besonders in ländlichen Gebieten noch oft vorhandenen Kläranlagen entsprechen nicht mehr heutigen Anforderungen an die Abwasserreinigung. Ihre Abbauleistung ist unzureichend; durch die Versickerung besteht die Gefahr von Umweltschäden.

In der DIN 4261 Teil 2 werden Kleinkläranlagen mit Abwasser­ belüftung beschrieben. Die genannte Mehrkammer-Grube gemäß DIN 4261 Teil 1 dient dabei insgesamt als Vorbehandlungs­ stufe zur Abtrennung von absetzbaren Stoffen und Schwimm­ stoffen.

Dieser Mehrkammergrube wird zur biologischen (aeroben) Behandlung eine entsprechende Anlage nachgeschaltet, bei­ spielsweise in Form eines Belebungsbeckens, einer Tropf­ körper- oder Tauchkörperanlage. Schließlich verlangt die Norm, den biologischen Stufen eine Einrichtung zur Trennung von Schlamm und gereinigtem Abwasser nachzuschalten.

Insgesamt ergeben sich daraus drei getrennte Anlagenteile, die jeweils erhebliche Tiefbauarbeiten erfordern. Selbst wenn eine Mehrkammer-Ausfaulgrube vorhanden ist, kann diese im Rahmen der DIN 4261 Teil 2 nur als Vorklärstufe genutzt werden. Eine biologische Stufe und eine Nachklärstufe sind getrennt voneinander zu installieren und alle Einrichtungen strömungstechnisch zu verbinden.

Demgegenüber bietet die Kleinkläranlage gemäß der DE 38 37 852 C2 den Vorteil, Vorklärung, biologische Behand­ lung und Nachklärung in einer einzigen Mehrkammergrube durchzuführen. Zu diesem Zweck erfolgt eine Umrüstung der ursprünglich für den anaeroben Betrieb ausgelegten Mehr­ kammergrube durch Anordnung einer Belüftungseinrichtung und eines Festbettes in mindestens einer, zwischen einer Vor­ klärkammer und einer Nachklärkammer angeordneten Zwischen­ kammer.

Kleinkläranlagen gemäß DE 38 37 852 C2 sind in den letzten Jahren in großer Zahl errichtet worden und haben sich grund­ sätzlich bewährt. Insbesondere zur Auslegung der biologischen Stufe mit Festbett und Belüftungseinrichtung sowie zum Anschluß entsprechender Gebläse und Steuerungs-/ Regelungseinrichtungen bedarf es jedoch der Hinzuziehung von Fachkräften. Außerdem ist der Zugang zu einer Mehrkammer­ grube gemäß DIN 4261 Teil 1, die meist mit einem Dom relativ geringen Querschnitts ausgebildet ist, nicht immer problem­ los. So müssen - je nach Dimensionierung - einzelne Fest­ bettsegmente getrennt in die Zwischenkammer eingebracht und dort zusammengebaut werden.

Die DE 295 04 584 U1 beschreibt eine Kläranlage mit Mehrkammergrube, bei der ein Teil der Kammern zur Vorklärung und die verbleibende(n) Kammer(n) als aerobe biologische Reinigungsstufe ausgebildet ist (sind). Diese biologische Reinigungsstufe ist dann mit einer Nachklärkammer verbunden, die sich außerhalb der Mehrkammergrube befindet. Mittels dieser Nachklärkammer soll gewährleistet werden, daß sich in unterschiedlichen Mengen anfallender biologischer Überschuß­ schlamm absetzen kann.

Hinsichtlich der biologischen Stufe geht die DE 295 04 584 U1 also nicht über die Offenbarung der Kleinkläranlage gemäß der DE 38 37 852 C2 hinaus.

Die DE 41 02 781 A1 beschreibt die Umrüstung einer Belebungsanlage in "Festbettanlage" durch Umbau/Einbau von Aufwuchskörpern und Belüftern in das Belebungsbecken einer Belebungsanlage und Anpassung der übrigen Vorrichtungsteile.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Aufrüstung von klärtechnischen Abwasser-Behandlungs­ anlagen, insbesondere einer Kleinkläranlage der vorgenannten Art zu vereinfachen und dabei gleichzeitig die Betriebs­ sicherheit der Anlage insgesamt zu erhöhen sowie den kon­ struktiven und finanziellen Aufwand der Nachrüstung zu reduzieren.

Im Gegensatz zur Lehre der DE 38 37 852 C2 beziehungsweise der DE 295 04 584 U1 geht die Erfindung dabei von der Über­ legung aus, die biologische Stufe außerhalb der (meist vor­ handenen) Kleinkläranlage als autark arbeitender Modul zu gestalten und entsprechend die vorhandene Kleinkläranlage nur noch zur Vor- und Nachklärung zu nutzen.

Auf diese Weise werden mehrere Vorteile gleichzeitig er­ reicht:

• - Das gesamte Volumen der Kleinkläranlage, beispielsweise der Mehrkammergrube, kann für die Vor- und Nachklärung genutzt werden. Die Vor- und/oder Nachklärkammern lassen sich entsprechend größer dimensionieren. Beispielsweise ist eine hälftige Aufteilung des Gesamtvolumens zur Vor- beziehungsweise Nachklärung möglich.
• - Die vorhandene Mehrkammergrube braucht kon­ struktiv überhaupt nicht verändert zu werden. Da sie nun­ mehr ausschließlich der Vor- beziehungsweise Nachklärung dient, sind keinerlei Einbauten notwendig.
• - Der nachstehend noch näher beschriebene Modul mit der bio­ logischen Reinigungsstufe kann als Komplett-Bauteil an beliebiger Stelle außerhalb der vorhandenen Kleinkläranlage aufgestellt werden, beispielsweise im Keller eines benachbarten Gebäudes. Es müssen lediglich die Zu- und Ableitungen zwischen Kleinkläranlage und Modul verlegt und der Modul an eine Strom- und/oder Luftversorgung angeschlossen werden. Dies ist auch für einen Laien ohne weiteres zu besorgen.
• - Der Modul kann hinsichtlich seiner Dimensionierung, der Art und Konstruktion der biologischen Stufe sowie der Aus­ legung der Steuerungs-/Regelungseinrichtungen individuell angepaßt werden. So kann ein Modul mit einer biologischen Stufe in Form eines belüfteten Festbetts zum Beispiel auf eine Kleinkläranlage für 4, 8 oder 16 Einwohner ausgelegt werden. Auch eine nachträgliche Änderung des Moduls, zum Beispiel durch Vergrößerung der Festbett-Oberfläche, ist jederzeit möglich. Dazu können zum Beispiel einzelne Teil- Module zu einem Gesamt-Modul zusammengestellt werden, wobei lediglich dafür Sorge zu tragen ist, daß die einzel­ nen Teil-Module strömungstechnisch miteinander oder parallel verbindbar sind. Hierzu stehen dem Fachmann verschiedenste konstruktive Möglichkeiten wie Steckverbindungen zur Verfügung.
• - Dadurch, daß der Modul außerhalb der Kleinkläranlage zum Beispiel in einem Wohnhaus untergebracht werden kann, können Sicherheitsmaßnahmen wie eine Isolierung gegen Frost gegebenenfalls entfallen.
• - Es sind keine Tiefbauarbeiten notwendig. Der Modul kann ohne weiteres überirdisch aufgestellt werden.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfin­ dung danach einen Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, mit einem, mindestens eine biologische Stufe eines insgesamt mehrstufigen klärtechnischen Aufbereitungspro­ zesses aufnehmenden Gehäuse, der an entsprechende Leitungen zur Zuführung von Abwasser aus einer Stufe der Abwasser- Behandlungsanlage zum Eingang der biologischen Stufe des Moduls und zur Rückführung von gereinigtem Abwasser vom Ausgang der biologischen Stufe in eine, strömungstechnisch der ersten Stufe nachgeschalteten Stufe der Abwasser-Behand­ lungsanlage anschließbar ist, wie es im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

Die biologische Stufe und damit der Modul insgesamt kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet werden. Die wesent­ lichsten Möglichkeiten sind die Ausbildung der biologischen Stufe als Belebungsbecken, als getauchtes, insbesondere belüftetes Festbett beziehungsweise als Tropfkörper.

Entsprechende Einrichtungen beziehungsweise zugehörige Ver­ fahren sind als solche im Stand der Technik bekannt ("Biologie der Abwasserreinigung", Gustav-Fischer-Verlag, Stuttgart, 2. Auflage 1988; DE 38 37 852 C2). Im Stand der Technik werden die entsprechenden Einrichtungen beziehungsweise Verfahren jedoch als integraler Bestandteil innerhalb einer einheitlichen Abwasser-Behandlungsanlage eingesetzt, während die biologische Stufe erfindungsgemäß Bestandteil eines außerhalb der eigentlichen Abwasser- Behandlungsanlage zu installierenden autark arbeitenden Moduls ist, der lediglich mit vor- beziehungsweise nachgeschalteten Stufen der Abwasser-Behandlungsanlage strömungstechnisch verbunden wird.

Nach einer Ausführungsform umfaßt der Modul eine Pumpe zur Förderung des Abwassers von der Abwasser-Behandlungsanlage zum Modul und wieder zurück. Die Pumpe könnte natürlich auch im Bereich der Abwasser-Behandlungsanlage angeordnet werden; als Bestandteil des Moduls ergibt sich jedoch der Vorteil, daß keine separaten Installationen notwendig sind.

Je nach Art der biologischen Stufe kann der Modul nach wei­ teren Ausführungsformen auch ein Gebläse zur Steuerung/Rege­ lung und damit zur Dosierung etwaig zugeführter Luft umfassen. Dabei kann die Luft einem, oder mehreren, im Modul integrierten Belüfter(n) zugeführt werden, die vorzugsweise bodenseitig angeordnet sind und zum Beispiel bei der Ausführungsform des Moduls mit getauchtem Festbett Luft in feindosierter Form der Festbettoberfläche zuführen.

Die in allen Richtungen des Koordinatensystems offene Struktur des Festbettes sorgt dafür, daß sich sowohl das Abwasser wie auch die über den Belüfter zugeführte Luft gleichmäßig über den gesamten, vom Festbett eingenommenen Raum verteilen kann. Auf diese Weise wird eine intensive Belüftung/Durchströmbarkeit des Festbetts erreicht und die Ausbildung eines biologischen Rasens durch aerobe sessile Mikroorganismen gefördert.

Wie ausgeführt kann der Modul selbst auch mehrstufig ausge­ bildet sein und zum Beispiel aus mehreren, strömungstech­ nischen hintereinander oder parallel geschalteten biolgischen Stufen und entsprechenden Einrichtungen zur Überführung des Abwassers von einer Stufe zur nächsten bestehen, wobei die Rückführleitung zur Abwasser-Behandlungsanlage an die in Strömungsrichtung des Abwassers letzte Stufe anschließbar ist. Auf diese Weise kann der Modul zum Beispiel beim Anschluß zusätzlicher Wohneinheiten an eine Kleinkläranlage in seiner biologischen Stufe angepaßt (erweitert) werden.

Die modulartige Gestaltung schafft auch die Möglichkeit, mindestens eine biologische Stufe zur Nitrifikation und/oder mindestens eine biologische Stufe zur Denitrifikation aus­ zubilden.

Der Anwender kann entsprechend eine auf seine abwasser­ technischen Verhältnisse zugeschnittene Modul-Lösung erwerben. Der Installationsaufwand vor Ort wird auf ein Minimum reduziert. Es sind lediglich die Verbindungslei­ tungen zur bestehenden Abwasser-Behandlungsanlage zu ver­ legen und der Modul elektrisch und/oder pneumatisch anzu­ schließen.

Der Modul ermöglicht es, eine vorhandene Aus­ faulgrube, die weitestgehend anaerob arbeitet, zu einer vollbiologischen, aeroben Anlage ohne nennenswerte Bauar­ beiten oder Umbauarbeiten aufzurüsten, die auch modernsten umwelttechnischen Anforderungen genügt. Diese Möglichkeit der Aufrüstung ist überdies preisgünstig. Durch die variable Gestaltung des Moduls ist eine individuelle Anpassung an die lokalen Verhältnisse möglich, und zwar ohne Hinzuziehung von Fachkräften am Einbauort.

Die Erfindung umfaßt schließlich eine klärtechnische Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere Kleinkläranlage, mit mindestens einer ersten Kammer zur Abtrennung von ab­ setzbaren Stoffen und Schwimmstoffen aus dem verunreinigten Abwasser und mindestens einer zweiten, im strömungstech­ nischen Sinne nachgeschalteten Kammer zur Trennung von Schlamm und gereinigtem Abwasser, sowie einem außerhalb der Behandlungsanlage angeordneten Modul der vorstehend be­ schriebenen Art, wobei der Auslauf der ersten Kammer mit dem Einlauf des Moduls und der Auslauf des Moduls mit dem Ein­ gang der zweiten Kammer strömungstechnisch verbunden ist.

Handelt es sich bei der vorhandenen Kleinkläranlage um eine Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1, so wird mindestens eine der Kammern als Vorklärkammer und mindestens eine der Kammern als Nachklärkammer benutzt und der Modul zwischen Vorklärung und Nachklärung integriert.

Die einzige Figur zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1, an die ein externer erfindungsgemäßer Modul angeschlossen ist.

Das Bezugszeichen 10 charakterisiert dabei eine 3-Kammer- Grube nach DIN 4261 Teil 1 mit einer ersten Kammer 12, die etwa das halbe Nutzvolumen einnimmt, einer zweiten Kammer 14 und einer dritten Kammer 16, die jeweils etwa ein Viertel des Nutzvolumens beanspruchen.

Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Zulauf für verunreinigtes Abwasser dargestellt, über den das Abwasser in die Kammer 12 gelangt, die der Vorklärung durch Sedimentation dient.

An dem dem Zulauf 18 gegenüberliegenden Ende der Kammer 12 führt eine Leitung 20 aus der Kammer 12, die mit ihrem anderen Ende in einen erfindungsgemäßen Modul 22 einmündet, der ein Gehäuse 24 besitzt, in dem eine etwa 3/4 des Gesamt­ volumens des Moduls einnehmende erste Kammer 26 ausgebildet ist, an der seitlich zwei jeweils etwa 1/8 einnehmende Kammern 28 und 30 zu erkennen sind. Die Kammer 26 dient der Aufnahme eines vollständig durchströmbaren Festbetts 32, welches hier aus einer Vielzahl von vertikal angeordneten Netzrohren 34 besteht, wobei die Netzrohre 34 vollständig in dem in der Kammer 26 befindlichen Abwasser einliegen und mit Abstand zum Boden des Moduls 22 enden. Mit geringem Abstand zum Boden sind unterhalb der Netzrohre 34 Belüftungseinrich­ tungen 36 ausgebildet, die hier von sogenannten Membran-Teller­ belüftern gebildet werden, die über eine in der Kammer 28 angeordnete Gebläseeinrichtung mit Luft (Sauerstoff) ver­ sorgt werden. Die so in der Kammer 26 ausgebildete biolo­ gische Stufe ist demzufolge als getauchtes, belüftetes Fest­ bett gestaltet. Die Oberfläche der Netzrohre 34 dient zur Ansiedlung aerober sessiler Mikroorganismen. Auf den Netzrohren 34 wird demzufolge ein sogenannter biologischer Rasen ausgebildet. Beabstandet zu der Stelle, in der über die Leitung 20 das vorgereinigte Abwasser in die Kammer 26 gelangt, verläuft eine weitere Leitung 38 von der Kammer 26 zurück zur 3-Kammer-Grube 10 und mündet dort in die Kammer 14. Etwaiger Überschußschlamm, der aus der Kammer 26 in die Kammer 14 geführt wird, kann dort sedimentieren, bevor das gereinigte Abwasser in die dritte Kammer 16 der 3-Kammer- Grube 10 gelangt und von dort über einen Ablauf 40 weggeführt wird.

Eine in einer Kammer 28 angeordnete Pumpe P dient der Förderung des Abwassers von der Mehrkammergrube 10 zum Modul 22 und zurück. Die Kammer 30 enthält eine Steuerungs-/Regelungseinheit für folgende Verfahrensparameter:

• - Luftzufuhr zum Festbett (Menge, Dauer, Intervallschaltung)
• - gegebenenfalls Aktivierung einer Pumpe zur (hier nicht dargestellten) Schlammrückführung von der Nachklärung (Kammern 14, 16) in die Vorklärung (Kammern 12) zur Schlammstapelung
• - Betriebs-/Störfallanzeige.

Soweit dies gewünscht wird oder erforderlich ist, kann der Modul 22 durch Anschluß eines weiteren Moduls ergänzt werden, der vorzugsweise unmittelbar an den Modul 22 angrenzt, wobei das Abwasser in diesem Fall von der Kammer 26 in die entsprechende Kammer des zweiten Moduls gelangt und die Rückführleitung 38 von diesemm weiteren Modul zurück zur Kammer 14 der 3-Kammer-Grube 10 geführt wird. Der weitere Modul kann dabei entweder ebenfalls eine als getauchtes, belüftetes Festbett gestaltete biologische Stufe aufweisen; es ist aber auch möglich, in diesem weiteren Modul eine andere Verfahrenstechnologie zur biologischen Reinigung von Abwasser auszubilden.

Claims (11)

1. Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage (10), bestehend aus einem, mindestens eine biologische Stufe eines insgesamt mehrstufigen klärtechnischen Aufbereitungs­ prozesses aufnehmenden externen Gehäuse (24), der an entsprechende Leitungen (20, 38) zur Zuführung von Abwasser aus einer Stufe (12) der Abwasser-Behandlungsanlage (10) zum Ein­ gang der biologischen Stufe (26) des Moduls (22) und zur Rückführung von gereinigtem Abwasser vom Ausgang der biologischen Stufe (26) in eine, strömungstechnisch der ersten Stufe (12) nachgeschaltete Stufe (14) der Abwasser-Behandlungsanlage (10) anschließbar ist.

2. Modul nach Anspruch 1, bei dem die biologische Stufe(n) als Belebungsbecken gestaltet ist (sind).

3. Modul nach Anspruch 1, bei dem die biologische Stufe(n) als getauchtes, belüftetes Festbett (32) ausgebildet ist (sind).

4. Modul nach Anspruch 1, bei dem die biologische Stufe(n) als Tropfkörper gestaltet ist (sind).

5. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit integrierter Pumpe (P) zur Förderung des Abwassers von der Abwasser- Behandlungsanlage (10) zum Modul (22) und zurück.

6. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit integriertem Gebläse und/oder integrierter Steuerungs-/Regelungsein­ richtung (30) zur Dosierung etwaig zugeführter Luft (36).

7. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus mehreren, strömungstechnisch hintereinander geschalteten biologischen Stufen mit entsprechenden Einrichtungen zur Überführung des Abwassers von einer Stufe zur nächsten, wobei die Rückführleitung zur Abwasser-Behandlungsanlage an die in Strömungsrichtung des Abwassers letzte Stufe des Moduls anschließbar ist.

8. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem mindestens eine biologische Stufe zur Nitrifikation und/oder mindestens eine biologische Stufe zur Denitri­ fikation ausgebildet ist.

9. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Gehäuse und/oder die Zu-/Rückführleitungen frostge­ schützt isoliert ausgebildet sind.

10. Klärtechnische Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere Kleinkläranlage (10) mit mindestens einer ersten Kammer (12) zur Abtrennung von absetzbaren Stoffen und Schwimm­ stoffen aus dem verunreinigten Abwasser und mindestens einer zweiten, im strömungstechnischen Sinne nachge­ schalteten Kammer (14) zur Abtrennung von Schlamm und gereinigtem Abwasser sowie einem, außerhalb der Behand­ lungsanlage (10) angeordneten Modul (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Auslauf der ersten Kammer (12) mit dem Einlauf des Moduls und der Auslauf des Moduls mit dem Eingang der zweiten Kammer (14) strömungstechnisch verbunden ist.

11. Klärtechnische Abwasser-Behandlungsanlage nach Anspruch 10 in Form einer Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1, wobei mindestens eine der Kammern (12) der Vorklärung und mindestens eine der Kammern (14, 16) der Nachklärung dient und der Modul (22) zwischen Vorklärung (12) und Nachklärung (14, 16) integriert ist.