DE19956370C1 - Klärbecken mit Festbettkörper - Google Patents

Abstract

Ein Klärbecken mit einem Festbettkörper (32) innerhalb des Klärbeckens zur Bildung eines biologischen Rasens umfaßt einen Wassereinlaß (16), der von einem Vorklärbecken (10) ausgeht, und einen Wasserauslaß (18) sowie ein Belüftungssystem (36, 38; 46, 48) zur Abgabe von Luft oder Sauerstoff im unteren Bereich des Klärbeckens. Der Festbettkörper (32) ist auf einem Siebboden (30) im unteren Bereich des Klärbeckens abgestützt. Das Klärbecken bildet unterhalb des Siebbodens (30) einen Sammelbereich für Schlammpartikel und abgestorbene Mikroorganismen. Von dem Sammelbereich verläuft an dem Festbettkörper (32) vorbei ein Steigrohr (50), das in den Wasserauslaß (18) übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klärbecken mit einem Festbettkörper innerhalb des Klärbeckens zur Bildung eines biologischen Rasens, einem Wassereinlaß, der von einem Vorklärbecken ausgeht, und einem Wasserauslaß sowie einem Belüf­ tungssystem zur Abgabe von Luft oder Sauerstoff im unteren Bereich des Klär­ beckens.

Klärbecken dieser Art sind seit längerer Zeit bekannt. Sie enthalten einen was­ serdurchlässigen Festbettkörper, auf dem durch Mikroorganismen ein soge­ nannter biologischer Rasen gebildet wird, der einen erheblichen Teil der Schmutzstoffe im Abwasser abbaut. Zur Aufrechterhaltung einer aeroben Atmo­ sphäre im Bereich des biologischen Rasens wird in geeigneter Weise Luft oder Sauerstoff in das Abwasser eingeleitet. Schlammpartikel und abgestorbene Mi­ kroorganismen aus dem Festbettkörper sammeln sich im unteren Bereich des Klärbeckens unterhalb des Festbettkörpers und müssen von hier aus ausgetra­ gen, zumeist in ein Nachklärbecken überführt werden. Häufig wird ein Teil des im Nachklärbecken gesammelten Klärschlamms in das Vorklärbecken zurückge­ pumpt.

Beispiele derartiger Kläranlagen sind in der DE 196 26 592 A1, der DE 41 29 859 A1 und der DE 196 22 348 C1 dargestellt.

Die DE 196 26 592 A1 beschreibt eine Dreikammergrube mit einem sogenann­ ten Festkörper in einer der Kammern, durch den ein Luft- oder Sauerstoffstrom aufsteigt.

Die DE 41 29 859 A1 befaßt sich mit einem aus zwei Kammern bestehenden Becken, das bezeichnet wird als Vorrichtung zur anaeroben biologischen Reini­ gung von organisch verunreinigtem Abwasser. Der Festbettreaktor soll insge­ samt eine größere Dichte als Wasser aufweisen. Das mit Füllmaterial befüllte Festbett befindet sich auf einer Lochplatte, die im Abstand zum Boden des Bec­ kens angeordnet ist.

Die DE 196 22 348 C1 zeigt und beschreibt eine Kläreinrichtung mit trichterför­ migem Boden.

Üblicherweise sammelt sich am Boden eines derartigen Klärbeckens verhältnis­ mäßig rasch ein Schlammsumpf an, so daß relativ häufige Reinigungen notwen­ dig werden. Da zu diesem Zweck der Festbettkörper herausgenommen werden muß, handelt es sich um einen relativ aufwendigen Vorgang.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klärbecken der obigen Art zu schaffen, bei dem gewährleistet ist, daß eine intensive Belüftung des Abwassers und damit einen intensiven aeroben Schadstoffabbau bei geringem Wartungs­ aufwand der Anlage ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Klärbecken der obigen Art da­ durch gelöst, daß der Festbettkörper auf einem Siebboden im unteren Bereich des Klärbeckens abgestützt ist, daß das Klärbecken unterhalb des Siebbodens einen trichterförmig nach unten zusammenlaufenden Sammelbereich für Schlammpartikel und abgestorbene Mikroorganismen bildet und daß vom Bo­ den des Sammelbereichs an dem Festbettkörper vorbei ein Steigrohr verläuft, das in den Wasserauslaß übergeht, daß im Zentrum des Festbettkörpers ein Standrohr angeordnet ist, das im wesentlichen vom Siebboden bis in einer Höhe oberhalb des Wasserspiegels im Klärbecken verläuft, daß mit dem unteren End­ bereich des Standrohres sternförmig angeordnete Ansaugrohre verbunden sind, die vom äußeren Randbereich des Siebbodens ausgehen, und daß im unteren Bereich des Standrohres eine Belüftungsmembran zur Abgabe von Luft oder Sauerstoff angeordnet ist.

Da bei einem Zulauf von Abwasser das in dem Klärbecken enthaltene, bereits behandelte Abwasser stets aus dem Wasserauslaß abläuft, bis wieder der durch die Höhe des Wasserauslasses bestimmte Flüssigkeitsspiegel erreicht ist, wird beim Zulauf von Wasser stets Abwasser mit Schlamm von dem unteren Sam­ melbereich des Klärbeckens über das Steigrohr und den Wasserauslaß aus dem Klärbecken herausgedrückt. Dadurch entsteht ein ständig aufsteigender Was­ serstrom im Steigrohr, der bestrebt ist, Schlamm vom unteren Bereich des Klär­ beckens mitzunehmen und auszutragen.

Erfindungsgemäß ist der Sammelbereich des Klärbeckens unterhalb des Siebbo­ dens trichterförmig ausgebildet, und das Steigrohr geht im wesentlichen vom Boden oder tiefsten Bereich des Trichters aus.

Im übrigen ist im Zentrum des Festbettkörpers ein Standrohr vorgesehen, das am unteren Ende oberhalb des Siebbodens mit sternförmig zulaufenden An­ saugrohren verbunden ist und in dem sich am unteren Ende eine Belüftungs­ membran befindet. Diese Belüftungsmembran bewirkt das Aufsteigen von Gas­ blasen in dem Standrohr und damit einen Pumpeffekt, durch den auch das Wasser mit angehoben wird. Das mit Sauerstoff angereicherte Wasser läuft am oberen Ende des Standrohr nach allen Seiten über und gelangt wieder in den Bereich des Festbettkörpers, in dem es wieder absinkt. Es entsteht also ein ständiger Kreislauf.

Unterhalb des Eintritts des Wasserzulaufs befindet sich ein weiteres Standrohr mit ebenfalls einer Belüftungsmembran am unteren Ende. Auf diese Weise wird ebenfalls eine Wassersäule angehoben, die mit Luft oder Sauerstoff angereichert ist und mit dem frisch eintretenden Abwasser vermischt wird, so daß dieses Ab­ wasser sogleich gezielt mit Luft oder Sauerstoff versorgt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch ein im Boden verlegtes erfindungsgemäßes Klärbecken mit angedeutetem Vorklärbecken und Nachklärbecken;

Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt zu Fig. 1.

Das erfindungsgemäße Klärbecken soll im folgenden anhand von Fig. 1 und 2 beschrieben werden. Dieses Klärbecken befindet sich gemäß der Zeichnung zwi­ schen einem Vorklärbecken 10, das auch als Absetzbecken bezeichnet werden kann, und einem Nachklärbecken 12. Zwischen diesen beiden Becken befindet sich das erfindungsgemäße Klärbecken 14. In das Klärbecken 14 tritt von dem Vorklärbecken 10 ein Wassereinlaß 16 ein, während ein Wasserauslaß 18 auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Nachklärbecken 12 führt. Die Höhe des unteren Randes des Rohres, das den Wasserauslaß 18 bildet, bestimmt die Höhe des Wasserspiegels im Klärbecken 14.

Das Klärbecken 14 ist als zylindrischer, senkrechter Schacht aus zusammenge­ setzten, herkömmlichen Betonringen 20, 22, 24 und einem entsprechenden, topf­ förmigen Bodenstück 26 ausgebildet. Innerhalb des Bodenstücks 26 befindet sich ein nach unten kegelförmig oder kegelstumpfförmig zusammenlaufender Einsatz 28, der zweckmäßigerweise ebenfalls ein Fertigteil ist, jedoch auch mit Hilfe von Beton oder anderen Baumitteln an Ort und Stelle angefertigter, einen Kegel oder Kegelstumpf bildender Ring sein kann.

Die Verwendung von Beton-Fertigteilen zur Bildung des Klärbeckens hat den er­ heblichen Vorteil, daß diese schweren und voluminösen Teile beim nächstgele­ genen Händler bezogen werden können, so daß nur ein kurzer Transportweg an­ fällt, während die aufwendigeren Funktionsteile, die sich im Inneren des Klär­ beckens befinden, verhältnismäßig wenig Volumen einnehmen, so daß auch ein Antransport über weitere Strecken akzeptabel ist.

Auf dem Einsatz 28 liegt ein kreisförmiger Siebboden 30, der den inneren Quer­ schnitt des Schachts ausfüllt. Auf dem Siebboden 30 stützt sich ein Festbettkör­ per 32 ab, der beispielsweise gebildet sein kann durch eine Schüttung aus Kunststoffteilen, die eine möglichst große Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Vo­ lumen aufweisen. Kunststoffteile dieser Art sind bekannt. Auf diesen Kunststoff­ teilen bildet sich im Laufe des Betriebes innerhalb von etwa vier Wochen ein sogenannter biologischer Rasen aus Mikroorganismen, die die Schmutzanteile im Abwasser biologisch abbauen.

Da es sich dabei um eine aerobe Reaktion handelt, ist die ständige Zufuhr von Luft oder Sauerstoff zum unteren Bereich des Festbettkörpers 32 notwendig. Die Luftzufuhr erfolgt vorzugsweise zum unteren Bereich des Festbettkörpers, damit die aufsteigenden Luftblasen das gesamte Volumen des Festbettkörpers errei­ chen. So befindet sich unter anderem im Zentrum des Festbettkörpers ein senk­ rechtes Standrohr 34, an dessen unterem Ende eine Belüftungsmembran 36 vorgesehen ist, die feine Luftblasen austreten läßt. Die Zufuhr der Luft erfolgt mit Hilfe einer durch das Standrohr 34 herabgeführten Leitung 38. Durch das Aufsteigen der Luftblasen innerhalb des Standrohres 34 wird ein aufsteigender Wasserstrom erzeugt, so daß ständig Wasser, das während des Aufsteigens mit Luft oder Sauerstoff angereichert worden ist, am oberen Ende des Standrohres, das leicht über den Wasserspiegel hinausragt, austritt, wie die Pfeile andeuten. Auf diese Weise entsteht eine ständige Zirkulation, bei der dem aufsteigenden Wasser Luft zugeführt wird und dieses mit Luft angereicherte Wasser von oben durch den Festbettkörper hindurch wiederum herabsinkt.

In das untere Ende des Standrohres 34 münden 6-8, je nach Größe der Anlage, sternförmig angeordnete Ansaugrohre 40 ein, die Wasser von den äußeren unte­ ren Randbereichen des Festbettkörpers zu dem zentralen Standrohr transportie­ ren und auf diese Weise am Kreislauf teilnehmen lassen. Das eintretende Was­ ser wird durch die Pumpwirkung der aufsteigenden Luft angehoben und am oberen Ende des Standrohres wieder abgegeben, wie es beschrieben wurde. Die unteren Ansaugrohre 40 befinden sich zusammen mit dem unteren Ende des Standrohres unmittelbar oberhalb des Siebbodens 30.

Unterhalb des Einlasses 16 befindet sich in dem Festbettkörper ein weiteres Standrohr 44, das ebenfalls unmittelbar oberhalb des Siebbodens 30 beginnt. Dieses Standrohr 44 endet in Höhe des Wasserspiegels. Auch in diesem Standrohr befindet sich am unteren Ende eine Belüftungsmembran 46, die durch eine Leitung 48 mit Luft versorgt wird. In Fig. 1 sind mehrere übereinan­ der liegende Schellen angedeutet, die nicht näher bezeichnet sind und die das zweite Standrohr 44 an der inneren Wand des Schachts festlegen. Durch dieses Standrohr 44 wird unmittelbar unterhalb des Wassereinlasses, durch den nur vorgeklärtes Abwasser zuläuft, luft- bzw. sauerstoffreiches, bereits teilweise geklärtes Wasser zur Verfügung gestellt, so daß durch Mischung der beiden Was­ serqualitäten das besonders schmutzhaltige zugeführte Abwasser aus dem Vor­ klärbecken zumindest verdünnt und mit Sauerstoff angereichert wird und so eine Optimierung des aeroben Klärprozesses stattfindet.

Auf der Seite des Wasserauslasses 18 befindet sich ein Steigrohr 48, das eben­ falls mit nicht bezeichneten Schellen an der inneren Wand des Schachts befe­ stigt ist. Dieses Steigrohr erstreckt sich nach unten durch den Siebboden 30 hindurch und verläuft schräg nach innen zum Zentrum des am Boden gebilde­ ten Trichters. Nach oben ragt das Steigrohr 50 über den Wasserspiegel hinaus, und von dem Steigrohr 50 zweigt seitlich das zum Nachklärbecken führende Rohr ab, das den Wasserauslaß 18 bildet. Dieses Steigrohr 50 nimmt daher Wasser aus dem unteren, trichterförmigen Sammelbereich des Klärbeckens auf und führt dieses durch den Wasserauslaß 18 ab. Da das Steigrohr 50 nach oben über den Wasserspiegel hinausragt und seitlich unmittelbar an den Wasseraus­ laß 18 angeschlossen ist, kann nur Wasser, das durch das Steigrohr 50 auf­ steigt, aus dem Wasserauslaß 18 austreten. Das bedeutet, daß jeweils entspre­ chend dem Wasserzulauf und dem Anstieg der Wassersäule im Klärbecken das im unteren trichterförmigen Sammelbereich befindliche Schlamm- und Wasser­ gemisch durch den Wasserauslaß 18 hinausgedrückt wird.

Da im unteren Sammelbereich sich zwangsläufig abgestorbene Mikroorganismen aus dem Festbettkörper 32 und sonstige, herabfallende Schmutzpartikel ansam­ meln, werden diese Schmutz- und Schlammbestandteile mit dem aus- bzw. überlaufenden Wasser in das Nachklärbecken 12 hinausgedrückt. Da dabei vor allem auch Schlammbestandteile mitgenommen werden, reduzieren sich die Zeitintervalle, in denen Wartungs- und Reinigungsarbeiten am Klärbecken 14 anfallen, erheblich. Insbesondere ist es nur relativ selten notwendig, den gesam­ ten Festbettkörper herauszunehmen, um den am Boden des Klärbeckens ange­ sammelten Schlamm zu entfernen. Vielmehr kann eine gründliche Reinigung auch durch einfache Spülung mit sauberem Wasser erfolgen.

Im Nachklärbecken befindet sich eine Schlammpumpe, die einen Teil des anfal­ lenden Schlamms als Belebtschlamm zum Vorklärbecken zurückführt. Da es sich dabei und bei weiteren in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten um her­ kömmliche Technik handelt, soll insoweit eine Beschreibung unterbleiben.

Claims (3)

1. Klärbecken mit einem Festbettkörper (32) innerhalb des Klärbeckens zur Bildung eines biologischen Rasens, einem Wassereinlaß (16), der von einem Vor­ klärbecken (10) ausgeht, und einem Wasserauslaß (18) sowie einem Belüftungs­ system (36, 38; 46, 48) zur Abgabe von Luft oder Sauerstoff im unteren Bereich des Klärbeckens, dadurch gekennzeichnet, daß der Festbettkörper (32) auf ei­ nem Siebboden (30) im unteren Bereich des Klärbeckens abgestützt ist, daß das Klärbecken unterhalb des Siebbodens (30) einen trichterförmig nach unten zu­ sammenlaufenden Sammelbereich für Schlammpartikel und abgestorbene Mi­ kroorganismen bildet und daß vom Boden des Sammelbereichs an dem Fest­ bettkörper (32) vorbei ein Steigrohr (50) verläuft, das in den Wasserauslaß (18) übergeht, daß im Zentrum des Festbettkörpers (32) ein Standrohr (34) angeord­ net ist, das im wesentlichen vom Siebboden (30) bis in einer Höhe oberhalb des Wasserspiegels im Klärbecken verläuft, daß mit dem unteren Endbereich des Standrohres (34) sternförmig angeordnete Ansaugrohre (40) verbunden sind, die vom äußeren Randbereich des Siebbodens (30) ausgehen, und daß im unteren Bereich des Standrohres (34) eine Belüftungsmembran (36) zur Abgabe von Luft oder Sauerstoff angeordnet ist.

2. Klärbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (50) am unteren Ende einen schräg zum unteren Boden des trichterförmigen- Sammelbereichs verlaufenden Abschnitt aufweist.

3. Klärbecken nach einem der Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Wassereinlasses (16) ein weiteres Standrohr (44) an der Wand des Klärbeckens innerhalb des Festbettkörpers (32) vorgesehen ist, das vom Siebbo­ den (30) an aufsteigt und an dessen unterem Ende sich eine Belüftungsmem­ bran (46) befindet.