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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schlammführung aus einer Schmutzwasserbehandlungsanlage
in einen Entwässerungs-
und Kompostierbehälter,
wobei Schlamm und/oder Dickstoffe unterschiedlicher Quelle dem Bodenbereich
eines Entwässerungs-
und Kompostierbehälters
zugeführt werden,
so dass das Restwasser nach unten durchsickert, während der
obere Bereich der Feststoffe zunehmend durchtrocknet und kompostiert
wird.
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Der
grosse Vorteil der direkten Entwässerung
besteht darin, dass keine Faulprozesse entstehen, wodurch die Geruchsentwicklung
minimiert wird, dass keine Korrosion stattfindet und kein Schwefelwasserstoff
anfällt.
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Die
Erfindung stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen
Verfahren der Zuführung
von Schlamm in Dickstoffabscheider dar sowie eine Verbesserung der
bisherigen Vorrichtungen.
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Anwendungsgebiet
ist die dezentrale Schmutzwasseraufbereitung mit gleichzeitiger
Verwertung und Entsorgung von Schlamm und/oder Dickstoffen vor Ort
im Rahmen der Kreislaufwirtschaft.
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Bekannt
ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abwasserreinigung nach
EP 0409367 , bei der das
Schmutzwasser einem unteren Behälterabschnitt
(Absetzbereich) zugeführt
wird, in dem sich Schlamm und/oder Dickstoffe aus dem Schmutzwasser,
in dem sie suspendiert sind, absetzen. Der Schlamm und/oder die
abgesetzten Dickstoffe werden in Zeit intervallen über eine
senkrechte Zuleitung in den Bodenbereich des oberen Behälterabschnittes gepumpt,
wobei die Zuführung
durch den Boden des oberen Abschnittes geführt wird. Der obere Behälterabschnitt
dient als Entwässerungs- und Kompostierbehälter zur
Trocknung und Zersetzung des von unten zugeführten Schlammes und/oder der
Dickstoffe, während
das Entwässerungswasser
zurück
in den Absetzbereich tropft.
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Das
Wasser wird zur weiteren Behandlung (Abbau der gelösten Stoffe)
durch ein handelsübliches
Ablaufrohr abgeführt.
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Auf
dem oberen Behälterabschnitt
sitzt ein Biofilter zu Be- und
Entlüftung,
der mit Naturstoffen mit speziellem bakteriellem Aufwuchs (Biofilm)
ausgestattet ist, wodurch geruchsbildende Stoffe der entweichenden
Abluft abgebaut bzw. zurückgehalten werden.
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Die
Vorrichtung wird vorzugsweise unterirdisch angelegt, so dass nur
der Deckel und der Biofilter sichtbar bleiben, so dass die gesamte
Anlage beispielsweise im Garten optisch nicht stört und die benötigte Grundfläche noch
anderweitig nutzbar bleibt.
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Dieser
Stand der Technik ist als MUTEC-System bekannt.
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Nachteilig
beim Stand der Technik sind
- • die Zuführung des
Schlammes und/oder der Dickstoffe durch den Boden des oberen Behälters, was
hohen Material- und Arbeitsaufwand zur Abdichtung zur Folge hat,
- • der
Bedarf einer Rückschlagklappe
oder eines sonstigen Rückflussverhinderers
am Austritt der Schlammzuführung,
wodurch regelmässig
technische Störungen
hervorgerufen werden,
- • das
begrenzte Nutzvolumen der gesamten Vorrichtung, da ab einer gewissen
Größe sehr
aufwändige
Aushubarbeiten des Erdreiches am Einsatzort nötig sind; oft behindert hartes
Gestein in größeren Tiefen
den Aushub und/oder man trifft bereits auf Grundwasserleiter, die
zu einem ungewollten und technisch problematischen Auftrieb der
teilweise Luft-gefüllten
Vorrichtung führt,
- • der
hohe bauliche und technische Aufwand auch dort, wo nur Bedarf für eine kleinere
Lösung
für geringere
Wassermengen besteht, beispielsweise für eine Ferienwohnung für zwei Personen,
- • die
Austrocknung des Biofilters, der an der Oberfläche Wind, Sonneneinstrahlung,
Temperaturschwankungen und sonstigen Witterungseinflüssen ausgesetzt
ist, die einen häufigen
Austausch des biologisch aktiven Materials notwendig machen; da
die Ausreifung eines neuen Biofilms bis zur vollen Aktivität bis zu
zwei Wochen dauert, bringt der Austausch jeweils erhebliche Funktionsverluste
mit sich,
- • der
unregulierte Abfluss des Wassers zur weiteren Behandlung
- • der
Verbleib von Schwermetallen und anderen unerwünschten nicht biologisch abbaubaren
Verunreinigungen im kompostierten Schlamm und/oder in den kompostierten
Dickstoffen, die dessen/deren Nutzung im Garten oder in der Landwirtschaft
einschränken,
- • der
Verbleib relativ hoher Anteile gelöster und suspendierter Stoffe,
insbesondere Phosphate, im abgeführten
Wasser,
- • die
bisher fehlende Möglichkeit,
zusätzlich
oder ausschliesslich Schlamm und/oder Dickstoffe aus externen Quellen
im MUTEC-System zu kompostieren,
- • die
bisher fehlende Möglichkeit,
vorhandene Dreikammergruben für
das System zu nutzen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, mit welcher die oben genannten Nachteile am Stand der
Technik behoben werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 im Zusammenwirken
mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
enthalten.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Boden des
Entwässerungs-
und Kompostierbehälters
nicht mehr aufwändig
durchbrochen und abgedichtet werden muss, sondern dass der Schlamm
und/oder die Dickstoffe in den Bodenbereich des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters zugeführt werden,
ohne durch den Behälterboden hindurchgeführt zu werden.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den
Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 Stand
der Technik, Vertikalschnitt
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2 Zuführungsvariante
von der Seite,
Ergänzung
von Filterkorb und Drosselscheibe
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3 Zuführungsvariante über den
Rand des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters
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3a Kompakt-Variante
ohne Pumpe
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4 Variante
mit zusätzlich
externer Schlammzuführung
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5 Kompaktversion übereinander
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6 Anordnung
in Dreikammergrube, Längsschnitt
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6a Anordnung
in Dreikammergrube, Querschnitt
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7 Anordnung
nebeneinander für
höheres
Nutzvolumen
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8 Anordnung
nebeneinander versetzt mit Eigengefälle
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9 Kombinationsmöglichkeiten
mit Fremdschlamm-Quellen
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10 Drosselscheibe
Typ T in Aufsicht
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11 Drosselscheibe
Typ V in Aufsicht
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12 Schema
einer Anordnung mit Schlamm-Vorbehandlung
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1 zeigt
den Stand der Technik, das MUTEC-System. Zwei Behälterabschnitte 5 und 6 werden übereinander
angeordnet, wobei Schmutzwasser über
den Zulauf 7 in den unteren Absetzbereich 6 geleitet
wird. Feste Schmutzstoffe setzen sich ab und werden von einer Pumpe
für Schlamm
und/oder Dickstoffe 15 in den oberen Behälterabschnitt 5 gefördert, in
dem der Schlamm und/oder die Dickstoffe entwässert und kompostiert werden.
Das anfallende Restwasser sickert über Sieböffnungen im Boden- und/oder
Wandbereich des oberen Behälterabschnittes
zurück
in den unteren Behälterabschnitt
(Absetzbereich). Entscheidend ist, dass der nasse Schlamm und/oder
die frischen feuchten Dickstoffe nicht von oben aufgebracht werden,
sondern das der Kompostierbehälter 5 von
unten beschickt wird, während
darüberliegende
Schlammschichten zunehmend kompostiert werden und ungestört trocknen.
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Der
Schlamm und/oder die Dickstoffe werden axial senkrecht nach oben
in den oberen Behälterabschnitt
gefördert.
Eine Rückschlagklappe 11 verhindert
den Rückfluss
bei ausgeschalteter Pumpe. Nach dem Stand der Technik führt die
Dickstoff-Leitung 15a über
eine Steckverbindung 12 durch den Boden des oberen Behälterabschnittes 5, was
einen hohen Material- und Arbeitsaufwand zur Abdichtung zur Folge
hat. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden diese Nachteile umgangen, indem der Schlamm und/oder die
Dickstoffe nicht durch den Boden des Entwässerungs- und Kompostierbehälters geführt werden.
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2 zeigt
eine Zuführungsvariante,
in der der Schlamm und/oder die Dickstoffe von der Seite horizontal
in den Bodenbereich des Entwässerungs- und
Kompostierbehälters
eingebracht werden. Hierbei ist 12 eine lösbare Verbindung
der Dickstoff-Leitung. 2 zeigt auch eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung des MUTEC-Systems mit Filter 23 und Drosselscheibe 24.
Ein Filter 23 verhindert, dass Schwimm- und Schwebstoffe durch den Ablauf 8 in die
weitere Wasserbehandlung gelangen. Eine Drosselscheibe 24,
die den Querschnitt des Ablaufrohres 8 gemäß 10 oder 11 ausfüllt, reguliert
den Wasserabfluss.
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Zur
Verbesserung der Übersicht
wurden die Objekte 23 und 24 in den folgenden
Figuren weggelassen.
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3 zeigt
eine Zuführungsvariante über den
oberen Rand des Kompostierbehälters.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verlauf
der Zuleitung entfällt
die Arbeits- und Dichtmaterialaufwändige Durchbrechung der Wand
des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters.
Hierbei stellt 12 eine lösbare Verbindung der Dickstoff-Leitung
dar und 4 eine Be- oder Entlüftungsbohrung oder einen Belüfter, um
einen Rücksaug-Effekt
zu verhindern, während
die Pumpe nicht arbeitet. Durch diese Be- oder Entlüftungsbohrung,
die durch einen Belüfter ersetzt
sein kann, erübrigt sich eine Rückschlagklappe oder ein sonstiger Rückfluß-Verhinderer,
der oft technische Störungen verursacht.
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3a ist
eine vorteilhafte Ausgestaltung des MUTEC-Systems für kleinere Schmutzwassermengen,
beispielsweise für
einen 2-Personen-Haushalt. Hierbei wird das Schmutzwasser nicht
in einen separaten Absetzbereich eingeleitet, sondern direkt in
den Bodenbereich des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters 5.
Das abtropfende Wasser sammelt sich im Auffangbereich 17 und
gelangt von dort in den Ablauf, während der Schlamm und/oder
die Dickstoffe sich direkt im Entwässerungs- und Kompostierbehälter absetzen;
somit entfällt
sowohl ein eigener Absetzbereich, als auch eine Pumpe, um abgesetzten
Schlamm und/oder Dickstoffe in den Entwässerungs- und Kompostierbehälter zu
befördern.
Ein T-Stück 15b im
Winkel des Zuleitungsrohres ermöglicht
Sichtkontrolle und Wartungsarbeiten des Rohres
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4 zeigt
eine vorteilhafte Ausgestaltung für die zusätzliche Zuführung externer Schlämme über eine
Zuführungsleitung 1,
die mit Hilfe eines Duo-Verteilers 2 gemeinsam im Entwässerungs-
und Kompostierbehälter
entwässert
und kompostiert werden. Dies hat den großen Vorteil, dass auch Schlämme aus
anderen Schmutzwasserbehandlungs-Verfahren nach dem MUTEC-System
kompostiert und im Rahmen der Kreislaufwirtschaft vor Ort ökologisch verwertet
werden können.
Eine schematische Anordnung hierzu zeigt 9. Statt
mehrerer Zuführungsleitungen 1 kann
auch eine Zuführungsleitung
gleichzeitig oder nacheinander aus verschiedenen Quellen beschickt
werden.
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5 bis 8 zeigen
verschiedene Anordnungen der hier beschriebenen Vorrichtung, die
für unterschiedliche örtliche
Rahmenbedingungen vorteilhaft sind. Bei allen Varianten wird der
Biofilter 13 nicht mehr wie beim Stand der Technik oberirdisch auf
das MUTEC-System aufgesetzt, sondern in das Erdreich eingegraben
angeordnet. Dies bietet den entscheidenden Vorteil, dass die Naturmaterialien und
die lebenden Mikroorganismen des Biofilters nicht mehr den Temperaturschwankungen,
Austrocknung und sonstigen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Somit
erhöht
sich die Standzeit des Biofilters deutlich gegenüber der herkömmlichen
Anwendung. Ausserdem verbessert sich die Reinigungsleistung, da
jeder Austausch des biologischen Materials im Biofilter mit einer
leistungsschwächeren
Anpassungs- und Aufbauphase des Biofilms (2 bis 3 Wochen) verbunden
ist. Mit der Verlängerung
der Standzeit einer Füllung
entfallen diese weniger effizienten Übergangsphasen.
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5 zeigt
die Kompaktversion, in der der Entwässerungs- und Kompostierbehälter 5 über dem Absetzbereich 6 angeordnet
ist. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich, wenn sowieso eine neue
Baugrube für das
System ausgehoben werden muss.
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6 zeigt
einen Vertikalschnitt durch eine Anordnung, in der eine vorhandene
Dreikammergrube den Behälter
des Systems bildet. Hierbei befindet sich der Entwässerungs-
und Kompostierbehälter 5 in
einem Einsatz neben statt über
dem Absetzbereich 6. Eine Pumpe 14 fördert das
abgetropfte Sickerwasser durch die Rückleitung 16 zurück in den
Absetzbereich.
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6a zeigt
eine Aufsicht auf den Querschnitt einer handelsüblichen Dreikammergrube, in der
die Hälfte 6 als
Absetzbereich und das Viertel 9 zur weiteren Behandlung
des Wassers genutzt werden. Vom Absetzbereich 6 in den
Bereich für
die weitere Wasserbehandlung 9 führt ein Ablauf 8.
Im verbleibende Viertel befindet sich ein Einsatz für den Entwässerungs-
und Kompostierbehälter 5.
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7 zeigt
eine Vorrichtung für
ein deutlich größeres Nutzvolumen.
Die Bautiefe für
die in 1-6 beschriebenen Vorrichtungen
ist in der Regel auf drei Meter begrenzt, da der hohe Luftanteil im
System (durchschnittlich 70%) einen zu großen Auftrieb verursacht, wenn
die Baugrube bis in das Grundwasser erreicht. Eine beliebige Erhöhung des Durchmessers
des Absetzbereiches 6 wird durch die Pumpleistung begrenzt
und führt
in der Regel auch zu weiterem Aufwand, um die Funktion zu gewährleisten.
Die Lösung
dieser Probleme erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass das Nutzvolumen
durch zwei nebeneinander angeordnete Behälter erhöht wird, zusätzlich kann
der Luftanteil pro Behälter durch
diese Anordnung auf 30% reduziert werden. Der Zulauf 7 erfolgt
in den Absetzbereich 6, die abgesetzten Schlamm- und oder
Dickstoffe werden von einer Pumpe 15 über die Dickstoff-Leitung 15a in
den Entwässerungs-
und Kompostierbehälter 5 gepumpt, der
auf gleicher Höhe
neben dem Behälter
mit dem Absetzbereich 6 angeordnet ist. Eine Pumpe 14 im Bodenbereich
des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters 5 dient
der Rückleitung
des Sickerwassers 16 in den Absetzbereich 6. Im
Entwässerungs-
und Kompostierbehälter
ist der Ablauf zur weiteren Wasser-Behandlung 8 angeordnet.
Auch in dieser Vorrichtung ist der Biofilter zur Be- und Entlüftung 13 witterungsgeschützt, vorzugsweise
unterirdisch angeordnet, nur dessen obere Öffnung ragt aus der Erde. Zusätzlich verbindet
eine Luft-Zirkulationsleitung 18 die beiden Behälter. Ein
Besonderer Vorteil dieser Luft-Zirkulationsleitung ist, dass dadurch
das Luftvolumen der Hausleitung genutzt und die Thermik zum Luftaustausch
optimiert wird. Ersatzweise oder zusätzlich ist auch eine Zwangslüftung in
Form eines Gebläses
möglich.
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8 zeigt
eine vorteilhafte Ausgestaltung der in 7 beschriebenen
Vorrichtung, in der der Entwässerungs-
und Komposterierbehälter 5 versetzt
oberhalb des Absetzbehälters 6 angeordnet
ist, beispielsweise im Falle besonders aufwändiger Gruben-Aushubarbeiten,
harter Gesteinsschichten, hoher Grundwasserleiter oder vorhandener
Hanglage. Die Rückleitung
des Sickerwassers 16 erfolgt ohne Pumpe im Eigengefälle. Entgegengesetzt
zur Fliessrichtung des Rückwassers
strömt
gleichzeitig Luft, so dass diese Variante auch den Vorteil einer
intensiveren Belüftung
bietet.
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9 zeigt
schematisch die Kombinationsmöglichkeiten
der bisher beschriebenen Erfindung mit Fremdschlamm-Quellen. Unter
Nutzung der in 4 beschriebenen Duo-Verteilung 2 können dem Entwässerungs-
und Kompostierbehälter 5 und
oder dem kompletten MUTEC-System 19 beliebig Schlamm und/oder
Dickstoffe aus anderen Quellen zugeführt werden, beispielsweise
abgelöster
Biofilm aus einem Festbettreaktor 20 und/oder Schlamm aus einem
SBR-(sequencing batch)Reaktor 21 und/oder Rückspülschlamm
aus einem Tropfkörper 22.
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10 zeigt
eine Drosselscheibe Typ T in Aufsicht. Die Bereiche 27 bestehen
aus wasser-undurchlässigem
Material, zum gedrosselten Wasserdurchtritt dient ein Spalt 26.
Der Wasserstand 28 lässt
im Normalfall einen Luftraum 25 frei, der einerseits der
gleichzeitigen Luftzirkulation dient, andererseits als Notüberlauf.
Die Drosselscheibe verhindert, dass bei einer hydraulischen Stoßbelastung
(beispielsweise dem gleichzeitigen Entleeren mehrerer Badewannen)
nicht ausreichend abgesetzter oder wieder aufgewirbelter Schlamm
und/oder Dickstoffe unerwünscht
durch den Ablauf 8 gespült
werden.
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11 zeigt
eine Drosselscheibe Typ V in Aufsicht. Der Typ V ist gegenüber dem
Typ T eine vorteilhafte Ausgestaltung, da sich der durchflossene Bereich 26 mit
steigendem Wasserstand 28 automatisch vervielfacht, bis
der Notüberlauf 25 genutzt
wird.
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12 zeigt
das Schema einer Anordnung mit Schlamm-Vorbehandlung, hierbei ist 19 das
MUTEC-System mit oder ohne Absetzbereich, in das kompostierbarer
Schlamm und/oder Dickstoffe aus beliebigen Quellen zugeführt werden.
Um im Gartenbau, Landschaftsbau und/oder in der Landwirtschaft verwertbaren
Kompost zu erhalten, müssen
Grenzwerte für
Schwermetalle und andere nicht abbaubare Schadstoffe eingehalten
werden. Es ist daher vorteilhaft, derartige Schadstoffe gar nicht
erst in das System einzubringen. Dies wird erreicht durch das Vorschalten
einer Schlammbehandlung 30 vor den Zulauf 1 zum
MUTEC-System. Dabei hängt
es von den einzelnen Dickstoff-Quellen sowie von der geplanten Verwertung
des Kompostes ab, ob eine Schlammbehandlung der gesamten Fracht
erfolgt, oder ob nur entsprechend belastete Teilströme mit einer Schlammbehandlung 30a behandelt
werden.
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Ohne
Fig.:
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist die Durchführung einer
Phosphatfällung
im Absetzbereich. Um den Phosphatgehalt des Wassers bereits vor
dem Ablauf in die weitere Wasserbehandlung zu reduzieren, kann dem
Absetzbereich des Systems handelsübliches Fällmittel zugegeben werden.
Die daraufhin absinkenden Phosphatkomplexe werden zusammen mit den
restlichen anfallenden Schlamm- und/oder Dickstoffen im Entwässerungs-
und Kompostierbehälter
in den entstehenden Kompost integriert.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist es möglich,
durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merk male
weitere Ausführungsvarianten
zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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- 1
- Zuführungsleitung
für Schlamm
- 2
- Duo-Verteilung
- 3
- Prallteller
- 4
- Belüftungsbohrung
- 5
- Entwässerungs-
und Kompostierbehälter
- 6
- Absetzbereich
- 7
- Zulauf
zum MUTEC-System
- 8
- Ablauf
zur Wasser-Behandlung
- 8a
- Tauchwand
- 9
- Bereich
für weitere
Wasser-Behandlung
- 10
- Boden
des Entwässerungs-
und Kompostierbehälters
- 11
- Rückfluss-Verhinderung,
beispielsweise Rückschlagklappe
- 12
- lösbare Verbindung
der Dickstoffleitung
- 13
- Biofilter
zur Be- und Entlüftung
- 14
- Pumpe
für Rückwasser
- 15
- Pumpe
für Schlamm
und/oder Dickstoffe
- 15a
- Dickstoff-Leitung
- 16
- Rückleitung
für Sickerwasser
- 17
- Auffangbereich
für abgetropftes
Schmutzwasser
- 18
- Luft-Zirkulationsleitung
- 19
- MUTEC-System
- 20
- Schmutzwasserbehandlung
Dritter, beispielsweise Festbettreaktor
- 21
- Schmutzwasserbehandlung
Dritter, beispielsweise SBR (sequencing batch) Reaktor, beispielsweise
Aquamax
- 22
- Tropfkörper
- 23
- Filter
zum Schwebstoffrückhalt
- 24
- Drosselscheibe
- 25
- Luftraum
und Notüberlauf
- 26
- gerader
Spalt für
gedrosselten Wasserdurchlauf
- 26a
- v-förmiger Spalt
für gedrosselten
Wasserdurchlauf
- 27
- wasser-undurchlässiges Material
- 28
- beispielhafter
Wasserstand
- 29
- beliebige
Schlamm- und/oder Dickstoff-Quelle
- 30
- Einrichtung
zur Vorbehandlung, beispielsweise zur Entfernung von Schwermetallen