DE19717854C1 - Verfahren und Kläranlage zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Kläranlage zum biologischen Reinigen organisch belasteter Abwässer aus Haushalten, Industrie und Gewerbe, Landwirtschaft oder Gar­ tenbau. In Abwandlung kann das Verfahren auch zum Reinigen von verschmutzten Flüssen, Bächen und Seen eingesetzt wer­ den.

Herkömmliche Verfahren sammeln die Rohabwässer in sogenann­ ten Ausfaul- oder Mehrkammergruben, in denen ein großer An­ teil der sink- und schwimmfähigen Inhaltsstoffe des Abwas­ sers zurückgehalten werden. Der Ausfaulprozeß verursacht vor allem durch die Bildung von Schwefelwasserstoff Geruchs- und Hygieneprobleme, die zu besonderen Auflagen für die Errich­ tung derartiger Kläranlagen führen. Der entstehende Faul­ schlamm muß kostenintensiv abgepumpt und in besonderen dafür geeigneten Anlagen oder anderen kommunalen Kläranlagen be­ handelt werden.

Kläranlagen zur Reinigung privater, kommunaler und indu­ strieller Abwässer sind seit langem bekannt. Die meisten Kläranlagen sind fest installiert und das Abwasser durch­ läuft in der Regel zunächst eine Vorklärung, danach eine biologische Behandlungsstufe und anschließend eine Nachklä­ rung. Der aus der Vor- bzw. Nachklärung abgezogene Klär­ schlamm wird anschließend stabilisiert, zum Teil entseucht und anschließend verwertet oder deponiert. Die biologische Behandlung des Abwassers kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Die bekanntesten Verfahren sind das Belebtschlamm- und Festkörperverfahren.

In dem biologischen Reinigungsverfahren nach der DE 32 44 787 A1 wird das Abwasser direkt in ein bepflanztes Filterbecken geleitet. Die Kläranlage besteht aus einem Hauptreinigungs­ becken, in dem eine Filterschicht mit Wurzelwerk vertikal von unten nach oben vom Abwasser durchströmt wird. Dem Hauptreinigungsbecken ist ein Vorreinigungsbecken vorge­ schaltet, dem dann ein oder mehrere Nachreinigungsbecken folgen. Zwischen dem Vorreinigungsbecken und dem Hauptreini­ gungsbecken besteht ein Kreislauf, durch den der im Hauptreinigungsbecken abgesetzte Schlamm in Abhängigkeit von seiner Fäulnisbereitschaft gesteuert mit Sauerstoff durch­ mischt und in das Vorreinigungsbecken zurückgepumpt wird und somit den Kreislauf mehrfach durchläuft. Dieses Verfahren ist durch den geregelten Sauerstoffzusatz kompliziert zu handhaben, die Feststoffe werden nicht gesondert abgefiltert und kompostiert, eine Geruchsbelästigung ist durch eine teilweise anaerobe Zersetzung nicht zu vermeiden und ein be­ stimmter Teil des Restschlammes muß trotzdem beseitigt und anderweitig behandelt werden. Durch die direkte Leitung des Abwassers auf das bepflanzte Vorreinigungsbecken entstehen Hygieneprobleme, da die Feststoffe aus dem Abwasser sich auf der Oberfläche des bepflanzten Vorreinigungsbeckens abset­ zen.

Ein Verfahren für eine Kleinkläranlage, in der ebenfalls ei­ ne Rückführung von vorgereinigtem Wasser erfolgt, beschreibt die DE 41 21 412 C2. Die Kläranlage besteht aus mehreren Rei­ nigungskammern mit Filterkörpern. Aus der letzten Reini­ gungskammer wird ein Teilstrom des vorgereinigten Wassers abgeführt und einer vorgeschalteten Reinigungskammer erneut zugeführt. Dieser Teilstrom wird nochmals aufgeteilt und teilweise über einen Tropfkörper geleitet. Diese aufwendige Betriebsweise soll die Kläranlage weniger anfällig für Stoß- und Ruhezeiten machen und darüber hinaus eine anaerobe und eine aerobe Zersetzung ermöglichen. Der Nachteil der Kläran­ lage besteht darin, daß sie durch die überwiegend anaerobe Zersetzung nicht geruchsfrei arbeitet. Außerdem enthält sie keine Kompostierstufe und erzeugt deshalb ebenfalls einen Restschlamm, der anderweitig entsorgt werden muß. Die Auf­ teilung in die zwei Teilströme erfolgt lediglich in Abhän­ gigkeit von der Menge des anfallenden Abwassers durch einen Zweipunktregler, wodurch bei einer hohen Abwassermenge die Gefahr besteht, daß ungenügend gereinigtes Abwasser verrie­ selt wird.

Die DE 43 32 762 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur biologischen Behandlung von organisch belastetem Abwasser und organischem Abfall. Das Verfahren besteht aus drei Stufen; 1. Abtrennung des Feststoffanteils unter vor­ wiegend aeroben Bedingungen, 2. Weiterleitung des flüssigen Anteils und Reinigung der Flüssigkeit in einer anaeroben und einer aeroben Stufe. Der Nachteil dieses Verfahrens, wie auch bei den anderen, ähnlich aufgebauten und ablaufenden Verfahren besteht grundsätzlich darin, daß der Abbau in der ersten Stufe zur Reinigung des flüssigen Anteils (2. Stufe des Verfahrens) anaerob erfolgt, wobei eine Geruchsbelästi­ gung nicht zu vermeiden ist und deshalb bei dieser Erfindung in geschlossenen Behältern erfolgen muß. Ein weiterer Nach­ teil besteht darin, daß durch die Rückführung eines Teiles der Flüssigkeit in die erste Stufe keine aerobe Kompostie­ rung ohne zusätzliche Sauerstoffzuführung möglich ist. Die Anwendung ist für mobile Toiletten gedacht, bei denen der Feststoffanteil weitestgehend abgebaut werden soll und der flüssige nitrat- und sauerstoffhaltige Anteil aus der drit­ ten Stufe zur Spülung verwendet wird, um damit Methan und Schwefelwasserstoff erzeugende Stoffwechselvorgänge zu un­ terdrücken.

In der DE 38 25 229 C2 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur biologischen Verarbeitung von organisch belasteten Flüs­ sigkeiten vorgestellt, in der eine Kompostierung organischer Abfälle und eine Reinigung des Wassers in einer Stufe statt­ findet. Diese Erfindung ist nur für organisch belastete wäß­ rige Flüssigkeiten, wie Gülle, geeignet und kompostiert wer­ den nicht Stoffe aus der organisch belasteten Flüssigkeit, sondern der als Filter dienende Rindenmulchkörper, der des öfteren ausgewechselt werden muß. Für Abwässer mit organi­ schen Abfällen reicht diese Lösung nicht aus und es ist auch keine Denitrifizierung vorgesehen.

Des weiteren beschreibt die DE 39 23 832 A1 ein Verfahren und eine Anordnung, welche aus mehreren, nacheinander ange­ ordneten Absetzbecken mit biologischen Filterschichten und einer Kompostierungsanlage besteht. Eine nachträgliche Rei­ nigung der auf diese Weise vorgeklärten Abwässer mittels Pflanzenbeeten ist vorgesehen, aber nicht integraler Be­ standteil des Verfahrens. Auch der eigentliche Kompostier­ vorgang ist nicht direkt in das Verfahren eingebunden. Ein Gemisch von Dickstoffen und Schlamm wird abgepumpt, entwäs­ sert, auf einer Freifläche gelagert und schließlich kompo­ stiert.

Außer daß die Anlage sehr aufwendig aufgebaut ist und viel Platz benötigt, hat auch diese Lösung den Nachteil, daß durch den Wasserstau in den Absetzbecken eine anaerobe Zer­ setzung, verbunden mit einer Geruchsbelästigung, nicht zu vermeiden ist. Aus diesem Grund sind die biologischen Fil­ terschichten, bestehend z. B. aus Holzhackschnitzeln und Pflanzenresten, über den Absetzbecken und in den Überläufen angeordnet. Sie dienen als Filter, Immissionsschicht und zur Verhinderung von Geruchsbelästigungen.

Schließlich ist aus der DE 196 09 605 A1 ein Verfahren zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser mit mindestens einer Absetz- und Kompostierstufe bekannt, die einen Rottebehälter für die festen Bestandteile des Rohab­ wassers besitzt, wobei die festen Bestandteile aus dem Ro­ habwasser mechanisch herausgefiltert und auf einer belebten Filterschicht abgesetzt werden und dann in einem weitestge­ henden trocken gehaltenen Zustand in Gegenwart von Luftsau­ erstoff kompostiert werden. Des weiteren sind zwei Klärstu­ fen in Form von bepflanzten Filterbetten vorgesehen.

Diese Erfindung vereinigt bereits bekannte Komponenten der biologischen Abwasserreinigung. Eine Kompostierung erfolgt nicht in den Kammern des Rottebehälters und die beiden nach­ geordneten bepflanzten Filterbetten besitzen bei unter­ schiedlicher Zusammensetzung der Filterschichten im wesent­ lichen eine gleiche aerobe Funktionsweise. Eine Regelung zur Erzielung eines optimalen Reinigungsprozesses ist nicht mög­ lich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Kläran­ lage zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Ab­ wasser zu schaffen welche mittels einfachen Verfahrens­ schritten eine optimale Reinigung gewährleistet, keinen ge­ sondert zu entsorgenden Restschlamm erzeugt, geruchsfrei und hygienisch sauber arbeitet und in der Anordnung einfach und preiswert aus vormontierbaren Teilen aufbaubar ist und mit einem relativ geringen Platzbedarf für derartige Kläranlagen auskommt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des 1. Patentanspruches bezüglich des Verfahrens und den Merkmalen des 4. Patentanspruches in Bezug auf die Kläranlage gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Für das Verfahren zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser sind nach der Erfindung mindestens drei Reinigungsstufen für den Ablauf in drei Verfahrensschritten erforderlich. Der erste Verfahrensschritt besteht aus einer Absetz- und Kompostierstufe für die festen Bestandteile des Abwassers und der zweite und dritte Verfahrensschritt aus mindestens zwei Klärstufen in Form von bepflanzten Filter­ betten, von denen in der ersten Klärstufe der Abbau- und Reinigungsprozeß aerob und in der zweiten Klärstufe der Ab­ bau- und Reinigungsprozeß überwiegend anaerob erfolgt.

Durch einen internen Kreislauf in dem zweiten Verfahrens­ schritt, der in Abhängigkeit von dem Klärergebnis nach dem dritten Verfahrensschritt geregelt abläuft, wird die Reini­ gungsleistung erhöht und die Betriebssicherheit der Kläran­ lage verbessert.

Die Absetz- und Kompostierstufe besitzt als erster Verfah­ rensschritt mehrere Kammern, die nacheinander mit dem orga­ nisch belastetem Rohabwasser beschickt werden. Die festen Bestandteile werden dabei aus diesem Rohabwasser, welches schon relativ gut mit Sauerstoff ausgestattet ist, mecha­ nisch herausgefiltert und auf einer belebten Filterschicht abgesetzt. In den befüllten Kammern erfolgt dann in einem weitestgehend trockengehaltenen Zustand und unter passiver Zuführung von Sauerstoff aus der Luft die Kompostierung un­ ter aeroben Bedingungen. Anstelle des Problemstoffes "Faulschlamm" entsteht ein hygienisch einwandfreier Humus.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit erstmals die gesetzliche Forderung nach dem Vorrang für die Verwertung von Abfällen vor deren Beseitigung erfüllt.

In dem zweiten Verfahrensschritt werden die aus der Absetz- und Kompostierstufe abgefilterten flüssigen Bestandteile des Rohabwassers über einen Zwischenspeicher mittels einer Pum­ penleitung und einer ersten Beschickungseinrichtung einem ersten bepflanzten Filterbett zugeführt.

Über die gleiche Pumpenleitung wird seriell oder parallel, gemäß dem dritten Verfahrensschritt, mittels einer zweiten Beschickungseinrichtung die Flüssigkeit geregelt in ein zweites bepflanztes Filterbett geleitet.

Die Regelung erfolgt über ein Regelventil, welches vor der zweiten Beschickungseinrichtung angeordnet ist, indem die Zuführung der in dem dritten Verfahrensschritt weiter zu reinigenden Flüssigkeit zu dem zweiten bepflanzten Filter­ bett in Abhängigkeit vom erreichten Klärergebnis aus dem zweiten Filterbett und dem Füllzustand des Zwischenspeichers erfolgt.

Je nach Art der Beschickungseinrichtung erfolgt im zweiten Verfahrensschritt die Zuführung des Abwassers schwallweise auf die Oberfläche des ersten bepflanzten Filterbettes im Überstauverfahren oder durch eine flächenhafte Verrieselung.

Die so auf die Oberfläche verteilte Flüssigkeit durchströmt das gesamte bepflanzte Filterbett vertikal. Anschließend wird das Wasser unter dem Filterbett aufgefangen und voll­ ständig in den Zwischenspeicher zurückgeführt. Durch diesen internen Kreislauf wird die durch das erste bepflanzte Fil­ terbett gereinigte Flüssigkeit in dem Zwischenspeicher stän­ dig mit neuem Abwasser aus der Absetz- und Kompostierstufe (erster Verfahrensschritt) vermischt.

Da das Abwasser das erste Filterbett wiederholt durchströmt, wird verbrauchte, CO₂-reiche Bodenluft durch sauerstoffrei­ che ersetzt. Die oberflächige Beschickung ist in Hinsicht auf die Geruchsproblematik möglich, da das gefilterte, sau­ erstoffreiche Abwasser im Gegensatz zu herkömmlichen Kläran­ lagen keine unangenehmen Gerüche verursacht und der Abbau aerob erfolgt.

In diesem ersten bepflanzten Filterbett erfolgt eine Nitri­ fikation durch Mikroorganismen und eine Phosphorelimination durch Adsorption an eisenhaltigen Partikeln. Ein kleiner Teil des Stickstoffs und der Minerale wird in der Pflanzen­ masse kumuliert und kann regelmäßig abgeerntet werden, um dann in dem Absetz- und Kompostierbehälter mitkompostiert oder anderweitig genutzt zu werden.

Ein weiterer Vorteil des internen Kreislaufs besteht darin, daß in Zeiten verminderten Abwasseranfalls die Wasserversor­ gung der Pflanzen und der Mikroorganismen weiterhin gewähr­ leistet ist. Bei anderen vollbiologischen Kläranlagen, z. B. Tropfkörperanlagen besteht die Gefahr, daß die reinigende Besiedlung von Mikroorganismen nach längeren Betriebspausen erst wieder aufgebaut werden muß. Die Reinigungsleistung ist in solchen Situationen sehr gering.

In dem dritten Verfahrensschritt wird über die zweite Be­ schickungseinrichtung ein bestimmter Anteil des gefilterten und vorgereinigtem Wassers auf das zweite bepflanzte Filter­ bett gegeben, welches im Gegensatz zu dem ersten bepflanzten Filterbett, das im vertikalen Durchflußverfahren arbeitet, ein angestautes Filterbett ist.

Die Bemessung desjenigen Anteils, der auf das zweite Filter­ bett entfällt und nicht in den Kreislauf über das erste, vertikale Filterbett zurückgeführt wird, wird in einer Re­ gel- und Verteilereinrichtung vorgenommen. Dadurch läßt sich die Reinigungsleistung dem Anfall an Abwasser, dessen Be­ schaffenheit, sowie an weitere, externe und interne Parame­ ter anpassen.

Durch den Anstau in dem zweiten Filterbett entstehen auch sauerstofffreie Zonen, in denen durch anaerobisch lebende Organismen die Denitrifikation zu elementaren Stickstoff er­ folgt.

Nachdem das zu reinigende Abwasser auch das zweite bzw. letzte Filterbett passiert hat, fließt das nun fertig gerei­ nigte Wasser in einen Anstau- und Kontrollschacht. In diesem Schacht wird die Anstauhöhe für das angestaute Filterbett festgelegt. Außerdem ist an dieser Stelle gemäß der Erfin­ dung eine Meßeinrichtung für die Erfassung des Reinigungser­ gebnisses als Regelgröße für die Regeleinrichtung unterge­ bracht.

In dem Anstau- und Kontrollschacht kann auch eine ggf. ge­ wünschte Nachbehandlung des Wassers z. H. durch UV-Strahlung erfolgen, falls das Wasser zu bestimmten Zwecken wiederver­ wendet werden soll.

Für das aus der Kläranlage gereinigte Wasser kann sich am Ablauf des Anstau- und Kontrollschachtes eine Verrieselungs­ anlage, ein Schönungsteich oder eine andere Auffangvorrich­ tung anschließen. Die hohe Reinigungsleistung läßt in den meisten Fällen auch eine direkte Einleitung in eine Vorflut genehmigungsfähig erscheinen.

Alternativ zu Erfassung der Regelgröße nach dem zweiten be­ pflanzten Filterbett ist es auch möglich, das Regelventil in Abhängigkeit von dem Vorklärergebnis im Zwischenspeicher zu regeln. Die dann im zweiten Filterbett noch notwendige Rei­ nigungsleistung kann weitestgehend abgeschätzt werden. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß schneller auf ein Abweichen des Klärergebnisses von zulässigen Normwerten rea­ giert werden kann. Es ist aber auch möglich, beide Varianten miteinander zu verbinden, d. h. das Zwischenklärergebnis und das Endklärergebnis für den Regelvorgang zu nutzen.

In der Kläranlage zur Durchführung des Verfahrens bestehen die drei Reinigungsstufen aus der Absetz- und Kompostierein­ richtung, dem ersten bepflanzten Filterbett und dem zweiten bepflanzten Filterbett.

Zwischen der Absetz- und Kompostiereinrichtung und den be­ pflanzten Filterbetten ist der Zwischenspeicher angeordnet, der das aus der Absetz- und Kompostiereinrichtung abgefil­ terte Rohabwasser zwischenspeichert, mit dem bereits aus dem ersten bepflanzten Filterbett vorgereinigten Abwasser mischt und den beiden nachgeordneten bepflanzten Filterbetten über die Beschickungseinrichtungen in unterschiedlicher, vorbe­ stimmter Menge zuführt.

Das Regelventil, über das das Klärergebnis geregelt wird, ist in der Zuleitung zu der Beschickungseinrichtung vor dem zweiten bepflanzten Filterbett angeordnet.

Nach Durchlaufen des zweiten bepflanzten Filterbettes ver­ läßt das gereinigte Wasser über den Anstau- und Kontroll­ schacht die Kläranlage und wird einer weiteren Verwendung zugeführt.

Die Absetz- und Kompostiereinrichtung besteht aus mehreren (mindestens jedoch zwei) Kammern, die für eine kontinuierli­ che und schrittweise Befüllung mit einer veränderbaren Be­ fülleinrichtung ausgerüstet sind. Es wird jeweils immer eine Kammer befüllt, während die anderen Kammern für die Zeit der Kompostierung vom Abwasserzufluß getrennt sind. Die Kammern bestehen für eine gute Belüftung aus porösen Seitenwänden und einem porösen Boden und sind nach oben offen.

Die Absetz- und Kompostiereinrichtung kann auch als ein un­ terirdisch eingebauter Rottebehälter ausgeführt sein, der für diesen Zweck eine Abdeckung besitzt, die mit zusätzli­ chen Belüftungseinrichtungen und Entnahmevorrichtungen für den ausgereiften Kompost ausgerüstet ist.

Für eine erste Filterung des Rohabwassers und für das Zu­ rückhalten aller festen Bestandteile ist auf dem Boden der Kammern eine belebte Filterschicht, die gleichzeitig als Startschicht für eine erfolgreiche Kompostierung dient, an­ geordnet.

Die belebte Filterschicht besteht aus einem wasserdurchläs­ sigen und durch Mikroorganismen besiedelbaren Material, wie z. B. Rindenschrot, Stroh- oder Reisighäcksel, oder auch aus einem porenhaltigen Mineral, wie Blähton, Blähsand, Bims- oder Lavagranulat, dem für die Inbetriebnahme der Kläranlage Kompost beigefügt wird. Nach Ausreifung des Kompostes wird dieser über geeignete Entnahmeeinrichtungen aus den entspre­ chenden Kammern entnommen.

Je nach Auslegung oder Einsatz der Kläranlage kann der Zwi­ schenspeicher als ein separates Sammelbecken ortsunabhängig angeordnet sein oder in die Absetz- und Kompostiereinrich­ tung integriert werden. Bei einer räumlichen Trennung der Absetz- und Kompostiereinrichtung und des Zwischenspeichers muß, wenn kein ausreichendes Gefälle vorhanden ist, in die Verbindungsleitung zwischen diesen beiden Anlagenteilen eine zusätzliche Pumpe zur Weiterleitung der flüssigen Bestand­ teile des Rohabwassers eingebaut werden.

In dem Zwischenspeicher befindet sich eine Pumpe, die das Abwasser schwallweise über die Beschickungseinrichtungen den bepflanzten Filterbecken zuführt. Die Steuerung dieser Pumpe erfolgt in Abhängigkeit vom Füllstand des Zwischenspeichers.

In der Leitung zu den Beschickungseinrichtungen ist vor der zweiten Beschickungseinrichtung für das zweite bepflanzte Filterbett das Regelventil angeordnet, das den Zustrom der Flüssigkeit zu dem zweiten bepflanzten Filterbett regelt. Dazu befindet sich in dem Anstau- und Kontrollschacht am En­ de der Kläranlage und/oder auch im Zwischenspeicher die Meß­ einrichtung zur Erfassung des Klärergebnisses.

Die beiden bepflanzten Filterbetten bestehen jeweils aus ei­ nem nach unten und den Seiten geschlossenen Becken und einem am Boden befindlichen Abfluß. Bezüglich ihrer unterschiedli­ chen Reinigungsaufgabe, entsprechend dem zweiten und dem dritten Verfahrensschritt, sind sie in der Zusammensetzung ihrer Filterschichten unterschiedlich aufgebaut.

Das Filter des ersten bepflanzten Filterbettes besteht aus einem mineralischen Granulat bestimmter Körnung, welches be­ stimmte chemische Eigenschaften zur Adsorption der im Wasser gelösten Stoffe aufweist.

Die oberste Schicht besteht aus einem teilweise bindigen Substrat, vorzugsweise Feinsand und Gußeisengranulat, um den Eintritt des Wasser in den Filter zu vergleichmäßigen. Daran an schließt sich eine Schicht aus Blähton oder Gasbetongra­ nulat und Sand. Aber auch Gummi- und Kunststoffgranulat oder anderes nichtverrottbares Schüttgut kann Verwendung finden.

Das Filterbett ist mit wasser- und nährstoffliebenden Pflan­ zen, wie z. B. Schilf, Rohrkolben, Sauergräsern oder ent­ sprechenden Sträuchern besetzt. Die Pflanzenwurzeln halten durch ihr fortwährendes Wachstum den Bodenfilter locker und versorgen die im Bodenfilter lebenden Mikroorganismen zu­ sätzlich mit Sauerstoff.

Als unterste Schicht des Filterbettes hält ein Feinfilter die Bodenbestandteile zurück und das teilgereinigte Wasser läuft dann über ein Sammelrohr wieder zum Pumpenschacht zu­ rück und kann so den Reinigungsprozeß im ersten Filterbett mehrmals passieren.

Das zweite Filterbett, das nicht im Durchfluß, sondern im angestauten Zustand arbeitet, ist ähnlich dem ersten Filter­ bett aufgebaut, nur daß in diesem kein Gußeisengranulat ver­ wendet wird. Als unterste Schicht ist wieder ein Feinfilter angeordnet und das gereinigte Wasser fließt über einen Ab­ lauf in Bodenhöhe in den nachgeordneten Anstau- und Kon­ trollschacht.

Die erfindungsgemäße Kläranlage ist bevorzugt in Modulbau­ weise aufgebaut, wobei die einzelnen Module komplett aus vormontierten Anlagenteilen für unterschiedliche Einsatz­ zwecke zusammenstellbar sind. Jedem Verfahrensschritt ist dabei mindestens ein Modul zugeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Anlagen­ bauteile überwiegend aus Polyetylen und werden im Rotations- Sinterverfahren vorteilhaft hergestellt. Der Werkstoff Po­ lyetylen weist eine sehr gute Umweltbilanz auf und bereitet keine Entsorgungsprobleme, da er ohne Rückstände wiederver­ wertbar ist oder umweltfreundlich als Brennstoff verwendet werden kann. Sein im Verhältnis zu Beton, der am häufigsten als Werkstoff für Kläranlagen verwendet wird, geringes Ge­ wicht mindert den Transportaufwand und die Montagekosten er­ heblich. Auch können die Hauteile für eine platzsparende La­ gerung und einen rationellen Transport stapelbar gestaltet werden.

Für die Abwasserbehandlung kleiner Gemeinden mit relativ großen Entfernungen der einzelnen Abwasseremittenten vonein­ ander kann z. B. das Rohabwasser in Rottebehältern, als Ab­ setz- und Kompostierstufe, auf den einzelnen Grundstücken vorgereinigt werden, während die gefilterten und vorgerei­ nigten Bestandteile des Rohabwassers über Pumpenleitungen oder Leitungen im Freigefälle, durch Saugsysteme o. ä. zu einer zentral angeordneten Anlage von bepflanzten Filterbet­ ten geleitet wird. Dabei können Rohrdurchmesser < 100 mm verwendet werden, die äußerst preiswert verlegt werden kön­ nen.

Auf diese Weise kann in vielen Fällen im Gegensatz zu her­ kömmlichen Klärverfahren und -anlagen die Finanzierbarkeit einer Abwasserbehandlung mit besonders guter Reinigungslei­ stung auch für kleinere Gemeinden oder Gemeindeteile er­ reicht werden.

Die Rottebehälter in der Absetz- und Kompostierstufe eignen sich auch in hervorragender Weise für die Mitkompostierung von Küchenabfällen und in beschränktem Maße von Grünresten aus dem Garten, da in ihrem Inneren zu jeder Jahreszeit ein günstiges Klima herrscht. Für die vollständige, gleichmäßige Kompostierung der Feststoffe aus dem Rohabwasser ist die Zu­ gabe von Strukturmaterial, wie z. B. Reisig, Heu oder Stroh vorteilhaft.

An Hand von Zeichnungen werden verschiedene Varianten des Verfahrens und ein Beispiel einer Kläranlage entsprechend der erfinderischen Lösung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Verfahrensablauf zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser mit serieller Anordnung der Beschickungseinrichtungen,

Fig. 2a einen Verfahrensablauf zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser gemäß Fig. 1 mit paralleler Anordnung der Beschickungseinrichtun­ gen,

Fig. 2b einen Verfahrensablauf zum biologischen Reinigen von organisch belastetem Abwasser mit Aufteilung des vorgereinigten Abwassers gemäß Fig. 1 nach dem ersten Filterbett,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Kleinkläranlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In dem Verfahrensablauf nach Fig. 1 wird das Rohabwasser 1 einer Absetz- und Kompostiereinrichtung 2 zugeführt. In die­ sem ersten Verfahrensschritt werden die flüssigen 3 und fe­ sten Bestandteile 4 des Rohabwassers 1 voneinander getrennt. Die festen Bestandteile 4 werden zu Kompost 5 verarbeitet und die flüssigen Bestandteile 3 zu einem Zwischenspeicher 6 weitergeleitet.

Da in der Absetz- und Kompostiereinrichtung 2, durch die Filterwirkung einer bereits vorhandenen Kompostierfilter­ schicht und der guten Belüftung der Rottebehälter für die Absetz- und Kompostiereinrichtung 2, ein aerober Abbau be­ ginnt, sind die flüssigen Bestandteile 3 bereits einem Vor­ reinigungsprozeß unterzogen.

In dem Zwischenspeicher 6 werden die flüssigen Bestandteile 3 des Rohabwassers 1 mit dem aus dem zweiten Verfahrens­ schritt in einem ersten bepflanzten Filterbett 7 vorgerei­ nigten Abwasser 8 zu einem Mischwasser 9 gemischt und in ei­ nem Kreislauf dem ersten Filterbett 7 erneut zugeführt. Durch das mehrfache Durchströmen des ersten Filterbettes 7 wird eine gute Sauerstoffversorgung erreicht und der Reini­ gungsprozeß erfolgt im ersten Filterbett 7 unter aeroben Be­ dingungen. Das Einbringen des Mischwassers 9 aus dem Zwi­ schenspeicher 6 in das erste Filterbett 7 erfolgt über eine erste Beschickungseinrichtung 10.

Von der ersten Beschickungseinrichtung 10 wird ein Teil des Mischwassers 9 über ein Regelventil 11, entsprechend dem dritten Verfahrensschritt, einer zweiten Beschickungsein­ richtung 12 für ein zweites bepflanztes Filterbett 13 zuge­ führt. Das zweite Filterbett 13 arbeitet im Anstauverfahren unter weitestgehend anaeroben Bedingungen.

Das Regelventil 11 öffnet mehr oder weniger den Zufluß des vorgereinigten Mischwassers 9 zu der zweiten Beschickungs­ einrichtung 12 in Abhängigkeit von Signalen 14 aus der Kon­ trollstufe 15 und von Signalen 16 aus dem Zwischenspeicher 6. Das Regelventil wird mehr oder weniger geschlossen, wenn die Signalleitung 14 ungenügend gereinigtes Wasser signali­ siert. Und es wird ebenfalls mehr oder weniger geschlossen, wenn nicht genügend Abwasser 1 für eine notwendige Grundbe­ feuchtung des ersten Filterbettes 7 zur Verfügung steht.

Alternativ zur Messung des Reinigungszustandes des Wassers nach dem zweiten bepflanzten Filterbett 13 ist es auch mög­ lich, den Vorreinigungszustand im Zwischenspeicher 6 zu mes­ sen, um schneller auf mögliche Abweichungen zu reagieren.

Nach der Kontrollstufe 15, in der auch zugleich das Anstau­ niveau für das zweite Filterbett 13 festgelegt werden kann, verläßt gereinigtes Wasser 17 die Kläranlage.

In der Kontrollstufe 15 kann in einem zusätzlichen Verfah­ rensschritt ggf. eine gewünschte Nachbehandlung des Wassers 17, z. B. durch UV-Strahlung, erfolgen.

In Abwandlung zu dem Verfahrensablauf nach Fig. 1 sind in Fig. 2a die beiden Beschickungseinrichtungen 10 und 12 pa­ rallel geschaltet. Die Aufteilung in die Teilströme 9a und 9b erfolgt nicht über die erste Beschickungseinrichtung 10, sondern bereits hinter dem Zwischenspeicher 6.

Eine weitere Variante zeigt Fig. 2b. In ihr wird das vorge­ reinigte und gemischte Abwasser 9 nach Durchlauf des ersten bepflanzten Filterbettes 7 in einen Anteil vorgereinigten Abwassers 8 für die Zurückführung in den Zwischenspeicher 6 und einen Anteil 9b zur Weiterleitung über die zweite Be­ schickungseinrichtung 12 an das zweite bepflanzte Filterbett 13 aufgeteilt. In allen Varianten ist das Regelventil 11 im­ mer im Teilstrom 9b vor der zweiten Beschickungseinrichtung 12 angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Kleinkläranlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in Fig. 3 gezeigt.

Das Rohabwasser 1 fließt in die Absetz- und Kompostierein­ richtung 2, die in dieser Ausführung als unterirdisch einge­ bauter Rottebehälter 18 dargestellt ist. In dem Rottebehäl­ ter 18 sind mehrere Kammern 19 (in dieser Darstellung zwei) angeordnet. Die Kammern 19 besitzen durchbrochene Wände 20, die sowohl für eine gute Belüftung sorgen, als auch die fe­ sten Bestandteile 4 zurückhalten. Über eine Befülleinrich­ tung 21 werden die einzelnen Kammern 19 nacheinander ge­ füllt. Während die eine Kammer 19 befüllt wird, reift in der anderen Kammer 19 der Kompost aus.

In den Kammern 19 ist für die Filterung des Rohabwassers 1 und als Startschicht für die Kompostierung eine belebte Fil­ terschicht 22 eingebracht. Der Rottebehälter 18 besitzt ei­ nen Deckel 23, der mit Belüftungseinrichtungen ausgestattet ist und über geeignete Entnahmeeinrichtungen für den ausge­ reiften Kompost verfügt.

In einem Raum unterhalb der Kammern 19 sammeln sich die flüssigen und gefilterten Bestandteile 3 des Rohabwassers 1, um dann über einen Ablauf 24 dem Zwischenspeicher 6 zuge­ führt zu werden.

Der Zwischenspeicher 6 ist als ein Pumpenschacht ausgebil­ det. Er wird bevorzugt ebenfalls unterirdisch angeordnet. Je nach Einsatzzweck der Kläranlage und/oder den örtlichen Ge­ gebenheiten kann der Zwischenspeicher 6 nahe den bepflanzten Filterbetten 7, 13 oder am Rottebehälter 18 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, den Zwischenspeicher 6 direkt in den unterirdischen Behälter der Absetz- und Kompostierein­ richtung 2 zu integrieren.

In dem Pumpenschacht 6 ist eine Pumpe 25 und ein Füllstands­ messer 26 in Form eines Schwimmschalters angeordnet. Der Pumpenschacht 6 besitzt zwei Zuläufe 24 und 27 sowie einen Ablauf 28. Der Zulauf 24 befördert die flüssigen Bestand­ teile 3 des Rohabwassers 1 in den Zwischenspeicher 6 und der Zulauf 27 ist gleichzeitig der Rücklauf aus dem ersten be­ pflanzten Filterbett 7. Die flüssigen Bestandteile 3 des Ro­ habwassers 1 und das vorgereinigte Abwasser 8 aus dem ersten Filterbett 7 werden in dem Zwischenspeicher gemischt, um dann als Mischwasser 9 durch die Pumpe 25 über den Ablauf 28 zu den Beschickungseinrichtungen 10 und 12 befördert zu wer­ den, die in der Abbildung nach Fig. 3 als Rohrleitungen mit Berieselungsbohrungen dargestellt sind. Ein Teilstrom 9a des Mischwassers 9 wird über die erste Beschickungseinrichtung 10 auf das erste bepflanzte Filterbett 7 und ein anderer Teilstrom 9b über die zweite Beschickungseinrichtung 12 auf das zweite bepflanzte Filterbett 13 verteilt.

Zwischen den beiden Beschickungseinrichtungen 10 und 12 ist das Regelventil 11 angeordnet, das den Zulauf zu der zweiten Beschickungseinrichtung 12 in Abhängigkeit von dem Klärer­ gebnis nach dem zweiten bepflanzten Filterbett 13 mehr oder weniger öffnet oder auch sperrt.

Die beiden bepflanzten Filterbetten 7 und 13 bestehen je­ weils aus einem nach unten und den Seiten geschlossenen Be­ hälter. In der Darstellung nach Fig. 1 sind in die Behälter der Filterbetten 7, 13 zwei Filterschichten, eine Hauptfil­ terschicht 29 und eine Drainagefilterschicht 30 eingebracht. Die obere Hauptfilterschicht 29 besteht aus einem minerali­ schen Granulat oder einem anderen nichtverrottbaren granu­ lierten Schüttgut. Die Hauptfilterschicht 29, die die Wur­ zeln der Bepflanzung 31 aufnimmt, kann in vertikaler Rich­ tung in weitere Schichten unterschiedlicher Körnung aufge­ teilt sein, wobei der oberen Teilschicht Sand und/oder Humus zugesetzt ist.

In der Drainagefilterschicht 30 wird das aus dem jeweiligen Filterbett 7 oder 13 gefilterte und gereinigte Wasser gesam­ melt und über ein Sammelrohr 27 oder 32, welches sich in Bo­ denhöhe der Filterbetten 7 oder 13 befindet, abgeführt.

Im Unterschied zum ersten bepflanzten Filterbett 7 arbeitet das zweite bepflanzte Filterbett 13 im Anstauverfahren. Auch sind die Filterschichten 29, 30, den unterschiedlichen Rei­ nigungsprozessen entsprechend, verschieden zusammengesetzt.

Während das Sammelrohr 27 aus dem ersten Filterbett 7 zum Zwischenspeicher 6 zurückführt, ist das Sammelrohr 32 an ei­ nen Anstau- und Kontrollschacht 33 angeschlossen, über den das gereinigte Wasser 17 die Kläranlage verläßt.

In dem Anstau- und Kontrollschacht 33 wird durch ein Über­ laufrohr 34 die Anstauhöhe in dem zweiten Filterbett 13 festgelegt und mit einer geeigneten Meß- oder Überwachungs­ einrichtung das Klärergebnis erfaßt.

Auch eine eventuell gewünschte Nachbehandlung des gereinig­ ten Wasser 17, z. B. durch UV-Strahlung, erfolgt in dem An­ stau- und Kontrollschacht 33.

Claims (21)

1. Verfahren zum biologischen Reinigen von organisch bela­ stetem Abwasser mit mindestens einer Absetz- und Kompo­ stierstufe (2) für die festen Bestandteile (4) des Rohab­ wassers (1), wobei diese aus dem Rohabwassers (1) mecha­ nisch herausgefiltert, auf einer belebten Filterschicht (22) abgesetzt werden und dann in einem weitestgehend trockengehaltenen Zustand in Gegenwart von Luftsauerstoff die Kompostierung erfolgt, und mindestens zwei Klärstufen in Form von bepflanzten Filterbetten (7, 13),
dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Absetz- und Kompostierstufe (2) mehrere Kammern (19) besitzt, die nacheinander beschickt werden, wo­ bei die Kompostierung in den befüllten Kammern (19) erfolgt,
• 2. die flüssigen Bestandteile (3) des Rohabwassers (1) über einen Zwischenspeicher (6) und Beschickungsein­ richtungen (10, 12), aufgeteilt in zwei Teilströme (9a und 9b), einem ersten bepflanzten Filterbett (7) und geregelt einem zweiten bepflanzten Filterbett (13) zugeführt werden,
• 3. das aus dem ersten bepflanzten Filterbett (7) abge­ filterte und vorgereinigte Abwasser (8) zum Zwischen­ speicher (6) zurückgeführt wird und mit den flüssigen Bestandteilen (3) im Zwischenspeicher (6) zu einem Mischwasser (9) gemischt wird,
• 4. in dem Teilstrom (9b) des Mischwassers (9) vor der zweiten Beschickungseinrichtung (12) für das zweite bepflanzte Filterbett (13) ein Regelventil (11) ange­ ordnet ist, mit dem die Zuführung zu dem zweiten be­ pflanzten Filterbett (13) in Abhängigkeit vom er­ reichten Klärergebnis des gereinigten Wasser (17) aus dem zweiten bepflanzten Filterbett (13) und dem Füll­ zustand des Zwischenspeichers (6) geregelt wird, wo­ bei das erste bepflanzte Filterbett (7) im vertikalen Durchflußverfahren aerob und das zweite bepflanzte Filterbett (13) im Anstauverfahren überwiegend anae­ rob arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand bzw. der Anstau im zweiten bepflanzten Fil­ terbett (13) über ein Überlaufrohr (34) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem dritten Verfahrensschritt nach dem zweiten be­ pflanzten Filterbett (13) ein vierter Verfahrensschritt zur Nachbehandlung des gereinigten Wassers (17) an­ schließt.

4. Kläranlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Absetz- und Kompostiereinrichtung (2) aus mehre­ ren Kammern (19) besteht, die für eine kontinuierli­ che und schrittweise Befüllung mit einer veränderba­ ren Befülleinrichtung (21) ausgerüstet ist,
• 2. zwischen der Absetz- und Kompostiereinrichtung (2) und den bepflanzten Filterbetten (7, 13) ein Zwi­ schenspeicher (6) angeordnet ist, der mit den nachge­ ordneten bepflanzten Filterbetten (7, 13) über Be­ schickungseinrichtungen (10, 12) verbunden ist,
• 3. zwischen dem ersten (7) und dem zweiten bepflanzten Filterbett (13) sich ein Regelventil (11) befindet, und der Zustrom der Flüssigkeit zu dem zweiten be­ pflanzten Filterbett (13) über einen Teilstrom (9b) in Abhängigkeit vom Klärzustand des gereinigten Was­ sers (17) nach dem zweiten bepflanzten Filterbett (13) geregelt erfolgt und
• 4. nach dem zweiten bepflanzten Filterbett (13) oder in dem Zwischenspeicher (6) eine Kontroll- oder Meßein­ richtung angeordnet ist.

5. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (11) zwischen den beiden Beschickungsein­ richtungen (10, 12) angeordnet ist und die Aufteilung in die Teilströme (9a, 9b) in der ersten Beschickungsein­ richtung (10) erfolgt.

6. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (11) zwischen dem Zwischenspeicher (6) und der zweiten Beschickungseinrichtungen (12) angeordnet ist und die Aufteilung in die Teilströme (9a, 9b) vor der ersten Beschickungseinrichtung (10) erfolgt.

7. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (11) zwischen dem ersten bepflanzten Fil­ terbett (7) und der zweiten Beschickungseinrichtung (12) angeordnet ist und die Aufteilung in den Teilstrom (9b) hinter dem ersten bepflanzten Filterbett (7) erfolgt.

8. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absetz- und Kompostierstufe (2) mit perforierten Wand- und Bodenteilen (20) versehen ist, die ein Zurück­ halten der festen Bestandteile (4) bei gleichzeitig all­ seitiger Belüftung gewährleisten.

9. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (6) mit einer Füllstandsmeßeinrich­ tung (26) und einer Pumpe (25) ausgerüstet ist.

10. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtungen (10, 12) der bepflanzten Filterbetten (7, 13) überirdische Berieselungsanlagen oder perforierte Rohrleitungen sind.

11. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (19) der Absetz- und Kompostiereinrichtung (2) mit durchbrochenen Seiten- und Bodenteilen (20) aus­ gerüstet sind.

12. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bepflanzten Filterbetten (7, 13) eine Hauptfilter­ schicht (29) und eine Drainagefilterschicht (30) besit­ zen.

13. Kläranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfilterschicht (29) im ersten bepflanzten Filter­ bett (7) aus Sand, Gußeisengranulat, Blähton, Gasbeton­ granulat oder auch nichtverrottbarem Schüttgut, wie Gum­ mi- und Kunststoffgranulat besteht.

14. Kläranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfilterschicht (29) im zweiten bepflanzten Fil­ terbett (13) aus Sand, Blähton, Gasbetongranulat oder auch nichtverrottbarem Schüttgut, wie Gummi- und Kunst­ stoffgranulat besteht.

15. Kläranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainagefilterschicht (30) der bepflanzten Filterbet­ ten (7, 13) aus Sand, Blähton, Gasbetongranulat oder auch nichtverrottbarem Schüttgut, wie Gummi- und Kunststoff­ granulat besteht und mit Sammelrohren (27, 32) ausgerü­ stet ist.

16. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (6) als Pumpenschacht ausgebildet ist, in dem eine Pumpe (25) und eine Füllstandsmeßein­ richtung (26) angeordnet sind.

17. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absetz- und Kompostiereinrichtung (2) als ein unter­ irdisch angeordneter Behälter (18) ausgebildet ist, der einen Deckel (23) mit Belüftungseinrichtungen und Vor­ richtungen zur Entnahme des Kompostes besitzt.

18. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (6) in die Absetz- und Kompostier­ einrichtung (2) integriert ist.

19. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll- und Meßeinrichtung zur Erfassung der Regel­ größe (17) in einem Anstau- und Kontrollschacht (33) an­ geordnet ist.

20. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anstau- und Kontrollschacht (33) ein Überlaufrohr (34) zur Festlegung der Höhe des Anstauniveaus im zweiten bepflanzten Filterbett (13) angeordnet ist.

21. Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauteile der Kläranlage anwendungsbezogen in Form von Modulen zusammensetzbar sind.