DE3929271A1 - Vorrichtung zur weiteren klaerung von vorgeklaertem abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur weiteren Klärung von vorgeklärtem Abwasser, bestehend aus einem das vorgeklärte Abwasser aufnehmenden Becken mit einem Zu­ lauf und einem Ablauf, aus einem in das Abwasser des Beckens eingetauchten Festbett und aus einer Belüftungsein­ richtung zur Versorgung des Abwassers zumindest im Bereich des Festbettes.

In ländlichen Gebieten sind insbesondere abgelegen stehende Wohnhäuser, Gaststätten usw. aus Kostengründen und/oder mangels eines kommunalen Abwasserentsorgungsnetzes nicht an ein solches Netz angeschlossen. Die Abwasserentsorgung erfolgt hier über eine Mehrkammerabsetzgrube. Das in diesen Kammern geklärte Wasser gelangt aus der letzten bzw. dritten Kammer in ein Verrieselungsnetz, das in dem Erdboden verlegt ist, oder in einen Vorfluter. Das auf diese Weise ge­ klärte Wasser ist jedoch noch erheblich mit Schadstoffen belastet. Des weiteren ist der Abtransport von Abwasser aus abgelegenen Häusern in Klärwerke mit er­ heblichen Kosten verbunden.

Andererseits wird das durch das kommunale Abwasserent­ sorgungsnetz gesammelte Abwasser einem kommunalen oder regionalen Klärwerk zugefördert, wo es nach der Vorklärung einer weiteren Klärung durch eine Vorrichtung der ein­ leitend angeführten Art unterworfen wird, um nach diesem Vorgang die zulässigen Schadstoffbelastungswerte nicht mehr zu überschreiten. Da die hierbei anfallenden Ab­ wassermengen sehr groß sind, ist auch die Vorrichtung zur weiteren Klärung des Abwassers dementsprechend groß und infolgedessen bau- und kostenaufwendig, so daß sich eine solche Vorrichtung aus diesem Grund für abgelegen stehende Gebäude in ländlichen Gebieten nicht eignet und nicht wirtschaftlich zu betreiben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur weiteren Klärung von Abwasser, die in Verbindung mit einer eine Vorklärung bewirkenden Klär­ anlage zu verwenden und kompakt aufgebaut sowie mit geringem Bau- und Kostenaufwand herzustellen und zu be­ treiben ist und mit der die Schadstoffbelastung des Ab­ wassers auf biologischem Wege drastisch vermindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von der einleitend ange­ führten Vorrichtung aus und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß oberhalb des im unteren Beckenbereich ange­ ordneten, die Belegungsklärreaktion unterstützenden Fest­ bettreaktors ein beruhigter, räumlich gegenüber dem Be­ lebungsklärbereich unter Belassung eines Einlaufs ab­ gegrenzter Nachklärbereich in dem Becken vorgesehen ist, daß durch unterschiedliche Höhenanordnung von Zulauf und Ablauf des Beckens und kommunizierender Einbeziehung des Nachklärbereiches ein auch diesen Bereich erfassendes Puffervolumen ausgebildet ist, daß in dem Nachklärbereich eine mit dem Beckenablauf verbundene, mit dem Pegelstand dieses Bereiches heb- und senkbare Auslaufeinrichtung vorgesehen ist und daß die Belüftungseinrichtung ein zeitgesteuertes Gebläse aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in Verbindung mit vorhandenen Vorkläranlagen verwendet wird, ist kompakt aufgebaut und mit relativ geringem Bau- und Kostenaufwand herstellbar. Dies ist wesentlich darauf zurückzuführen, daß innerhalb des sich an die Vorklärung anschließenden weiteren Klärungsprozesses der sogenannte Belebungsvorgang und der eigentliche Nachklärungsvorgang übereinander und in ein und demselben Becken ausreichend voneinander getrennt stattfinden, sich also nicht gegenseitig stören. Hierbei werden die Schadstoffe in dem Abwasser auf bio­ logischem Wege drastisch vermindert. Weiterhin sind keine Pumpen mit eigenen Antriebsmotoren erforderlich, sondern lediglich ein gemeinsames Gebläse, das im Intervallbetrieb über entsprechende Leitungen mit zeitgesteuerten Ventilen den erforderlichen Luft- bzw. Sauerstoffeintrag, den Abtrans­ port des Überschußschlammes und die grobblasige Spülung des Festbettes vornimmt. Insgesamt ist mit der neuen Vorrichtung ein wirtschaftlicher Betrieb der weiteren Klärung ermöglicht.

In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Vorrich­ tung in einem von einer Vorkläranlage räumlich getrennten eigenen Becken für das zu klärende Abwasser betrieben. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrich­ tung in einer Kammer der Vorkläranlage vorzusehen. Die vorzugsweise schwimmergesteuerte Ablaufeinrichtung stellt sicher, daß nur vorschriftgemäß geklärtes Ab­ wasser aus der Vorrichtung konstant abfließen kann. Das optimale Puffervolumen in der Vorrichtung stellt sicher, daß eine Stoßbelastung der Vorrichtung, das heißt eine monentan stark erhöhte Zuflußmenge an vorgeklärtem Abwasser z. B. aufgrund einer in die Vorkläranlage ge­ langenden Badewannenmenge, möglich ist, ohne jedoch eine Beeinträchtigung des konstant abfließenden, nachgeklärten Abwassers hervorzurufen.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen angegeben. Nach diesen Merkmalen ist eine einfach aufge­ baute und kostengünstig herstellbare Ablaufeinrichtung zur Verfügung gestellt. Des weiteren besteht die Möglichkeit, wenigstens einen Teil des Abwassers ohne Überschußschlamm aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Vorkläranlage zurückzuführen, um eine Nitrifikation bzw. Denitrifikation zu erreichen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im wesentlichen einen Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine vereinfachte Aufsicht auf das Ausführungs­ beispiel.

Nach Fig. 1 besteht ein Ausführungsbeispiel hauptsäch­ lich aus einem Becken 1 zur Aufnahme von vorgeklärtem, aus einer vorgeordneten, allgemein bekannten Vorklär­ anlage stammenden, weiter zu klärenden Abwasser, wobei das Becken im Erdboden eingelassen oder oberirdisch aufgestellt sein kann, aus einem im Belebungsklärbereich 3 des Beckens 1 angeordneten Festbettes 2, dessen biologischer Rasen an der Belebungskläraktion maßgeblich beteiligt ist, aus einem mit Abstand oberhalb des Festbettes vorgesehenen, räumlich abgegrenzten, be­ ruhigten Nachklärbereich 4, in welchem die eigentliche Nachklärung stattfindet, wenn das Abwasser den Belebungs­ klärbereich nach oben verläßt, wobei der Bereich 4 teil­ weise in den Belebungsbereich 3 hineinragt und im übrigen daraus nach oben aus dem Abwasser herausragt, und aus einer Belüftungseinrichtung 5 zum Einbringen von Luft bzw. Sauerstoff in das Abwasser des Beckens 1. Das Becken ist ferner mit einem Zulauf 6 und mit einem Ablauf 7 ver­ sehen, derart, daß zwischen diesen beiden Teilen 6, 7 ein vorbestimmter Höhenunterschied besteht, wodurch in dem Becken, das heißt einschließlich des Bereiches 4, ein variables Puffervolumen P ausgebildet ist, um Stoßbe­ lastungen bei der Einleitung von vorgeklärtem Abwasser in das Becken auffangen zu können. Das Becken 1 ist von oben zugänglich und im allgemeinen mit einem Deckel abgedeckt.

Als bevorzugtes Festbett 2 wird ein solcher Körper bzw. Aufbau verwendet, der der durch ihn von unten nach oben hindurchtretenden Luft eine möglichst lange Verweildauer aufzwingt, z. B. durch einen zickzackförmigen Strömungweg, um einen intensiven Sauerstoffeintrag in das Abwasser zu erreichen. Solche bekannten Körper weisen z. B. eine Viel­ zahl von zickzackförmigen Lamellen auf, die voneinander be­ abstandet sind und dadurch dementsprechende Strömungswege bilden, wie Fig. 1 zeigt.

Im oberen Bereich des Beckens 1 ist mit vorbestimmtem Abstand zum Reaktor 2 der Nachklärbereich 4 in Form eines oben und unten offenen Gehäuses 9 vorgesehen, das an seinem Unterende mit dem Belebungsbereich 3 kommuniziert und über einen Auslaufkanal 8 an den Ablauf 7 des Beckens ange­ schlossen ist. Das Gehäuse 9 ist wenigstens teilweise in Umfangsrichtung zur Beckeninnenwandung beabstandet, um den Vorbeilauf von Abwasser nach unten in das Becken zu gestatten. Das Gehäuse 9 besitzt vorzugsweise z. B. zwei untere umgekehrt V-förmig zueinander verlaufende Einlauf­ kanäle 10 und 11, so daß die Eintrittsöffnungen 12, 13 dieser Kanäle voneinander beabstandet sind. Diese Öffnungen 12, 13 befinden sich jeweils ferner an einem Ort, der - in ver­ tikaler Projektion betrachtet - etwa seitlich neben dem Festbett 2 liegt. Durch diese Konstruktion der Kanäle gelangen keine Luftblasen aus dem Reaktor 2 in das Gehäuse. Um eine ruhige Strömung in den Kanälen 12, 13 zu erlangen, weisen die Kanäle zueinander parallele und in Längsrichtung der Kanäle verlaufende Leitwände 14 auf. Das Gehäuse kann auch mehr oder weniger als zwei Einlaufkanäle aufweisen; wobei möglichst Voraussetzung sein soll, daß deren Öffnungen nicht senkrecht über dem Festbettluftstrom liegen, um das Einströmen von Luftblasen in das Gehäuse zu vermeiden.

Das Gehäuse 8 besitzt in seinem Innern ferner eine sich selbsttätig hebende und senkende Auslaufeinrichtung 15, die an den Auslaufkanal 8, angeschlossen ist, um einen konstanten Abfluß von einwandfrei geklärtem und schadstofffreien Abwasser zu erhalten, das z. B. in die bekannte, im Erd­ boden verlegte Verrieselungsleitungsanordnung abfließt. Die Auslaufeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem gelenkig bei 16 mit dem Kanal 8 verbundenen Leitungsab­ schnitt 15, der in Nähe eines anderen Endes einen Schwimmer 15a aufweist, so daß sich die Einlauföffnung 15b des Ab­ schnittes 15 immer im Bereich des Wasserpegels befindet und sich mit diesem hebt und senkt, wodurch der Wasserab­ laufvorgang immer konstant bleibt.

Die Belüftungseinrichtung 5 umfaßt ein Gebläse 17, mehrere davon abgehende, luftführende Rohrleitungen 18, 19 und 20 sowie in diese eingegliederte Ventile 21, 22 und 23, die je eine mit dem Gebläse verschaltete Zeitsteuerung 24, 25 und 26 aufweisen. Die Ventile, die Zeitsteuerung und das Gebläse sind in einem gesonderten, vorzugsweise schallisolierten Gehäuse 27 untergebracht. das außerhalb des Beckens 1 vorgesehen ist. Die Rohrleitungen 18 und 19 führen zu dem Festbett 2, wobei die Leitung 19 in eine unterhalb des Reaktors befindliche Rohrver­ zweigungsanordnung 28 übergeht, um durch das Gebläse 17 angelieferte Luft feinblasig in das Festbett einströmen zu lassen, wie es in Fig. 1 zu sehen ist, und wobei die Leitung 18 zur in Intervallen durchgeführten Luftdurch­ spülung des Festbettes dient, um diese gegen Verstopfen zu sichern. Hierzu strömt Luft aus der Leitung 18 in großen Blasen aus, die dann das Festbett von unten nach oben durchströmen.

In dem Becken 1 ist ferner eine Entnahmeleitung 29 für überschüssigen Belebtschlamm vorgesehen, der bedarfsweise und zumindest teilweise über einen Rücklauf 30 der Ent­ nahmeleitung 29 in die (nicht gezeigte) Vorkläranlage zu­ rückgeführt werden kann. Um eine Denitrifikation in der Vorkläranlage betreiben zu können, ist die Entnahmeleitung zumindest in ihrem unteren Abschnitt U-förmig ausgebildet und weist somit wieder einen nach oben verlaufenden Rohr­ abschnitt 31 auf. Die Entnahmeleitung 29 mit ihrem Endab­ schnitt 31 ist mit Abstand von einem oben und unten offenen Hüllrohr 32 umgeben, wie Fig. 1 zeigt. Das Hüllrohr er­ streckt sich oben über den maximalen Wasserstand hinaus. Unten endet das Hüllrohr an einer Stelle, an der der Ein­ tritt von Belebtschlamm aus dem unteren Beckenbereich am günstigsten ist, was durch Erprobungen leicht festge­ stellt werden kann. Die vom Gebläse 17 kommende Luft­ leitung 20 mündet, beispielsweise nach Durchdringung des Hüllrohres 32, unten in die Entnahmeleitung 29 ein.

Wenn die Entnahmeleitung 29 nicht in Betrieb ist, befindet sich darin einschließlich ihres Abschnittes 31 Abwasser mit Belebtschlamm. Oberhalb des Rohrabschnittes 31 befindet sich im Hüllrohr 32 nachgeklärtes Abwasser ohne Schlamm. Bei Lufteinführung in die Entnahmeleitung über die Luft­ zuführleitung 20 wird nach dem Prinzip des sogenannten Air-Liftes zunächst der Feststoffteilchen, im wesentlichen jedoch Mikroorganismen aufweisende Belebtschlamm aus der Entnahmeleitung über den Rücklauf 30 abgeführt, vorzugs­ weise in eine Vorkläranlage. Dann wird nachgeklärtes Ab­ wasser aus dem oberen Abschnitt des Hüllrohres 32 ange­ saugt und ebenfalls über den Rücklauf in erforderlicher Menge in die Vorkläranlage geleitet. In das Hüllrohr 32 strömt dann von unten Belebtschlamm-Abwasser nach, welches jedoch erst beim nächsten Rückführungsvorgang abgeleitet wird und bis zu dem betreffenden Zeitpunkt dem Nachklär­ vorgang unterliegt. Die für die gesamten Rückführungsvor­ gänge erforderliche intervallmäßige Betriebsdauer der als Fördermittel dienenden Luftzuführung durch die Leitung 20 wird durch das zeitgesteuerte Ventil 23 geregelt, um dem­ entsprechend Druckluft aus dem Gebläse 17 zu entnehmen.

Der gesamte Klärungsvorgang in dem Becken 1 läuft wie folgt ab. Das vorgeklärte Abwasser läuft über den Zulauf 6 in das Becken 1 ein und unterliegt der durch die feinblasige Belüftung über die Rohre 19, 28 hervorgerufenen Durch­ mischung, wobei die eingeführte Luft das Festbett 2 von unten nach oben durchströmt. Durch den im wesentlichen ständigen Eintrag feinblasiger Luft in das Festbett ent­ steht ein vertikaler Schleifenstrom im Bereich des Fest­ bettes gemäß den Pfeilen 33, der einen Umlauf des weiter zu klärenden Abwassers im Belebungsbereich 3 des Beckens erzwingt, währenddessen sich ein erster Klärvorgang voll­ zieht. Nach der ersten Klärphase gelangt das Abwasser zur Nachklärung bzw. Nachklärreaktion in den durch das Gehäuse 9 gebildeten Nachklärbereich 4, und zwar über die Ein­ laufkanäle 10, 11. Abhängig vom Pegelstand des Abwassers in dem Gehäuse 9 läuft dann das nachgeklärte Abwasser über die schwimmergesteuerte Auslaufeinrichtung 8, 15, 16 und den Ablauf 7 konstant ab. Während der Klärvorgänge wird der Lufteintrag in das Becken 1 über die Leitungen 18, 19 und 20 zeitgesteuert durchgeführt, so daß genügend Sauer­ stoff für die Klärvorgänge bzw. für Abförderzwecke von Belebtschlamm zur Verfügung steht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur weiteren Klärung von vorgeklärtem Ab­ wasser, bestehend aus einem das vorgeklärte Abwasser aufnehmenden Becken mit einem Zulauf und einem Ablauf, aus einem in das Abwasser des Beckens eingetauchten Festbett und aus einer Belüftungseinrichtung zur Ver­ sorgung mit Luft beziehungsweise Sauerstoff und zur Umwälzung des Abwassers zumindest im Bereich des Festbettes, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des im unteren Beckenbereich angeordneten, die Belebungs­ klärreaktion unterstützenden Festbettes (2) ein beruhigter, räumlich gegenüber dem Belebungsklärbereich (3) unter Belassung eines Einlaufs (12, 13) angegrenzter Nachklärbereich (4) in dem Becken (1) vorgesehen ist, daß durch unterschiedliche Höhenanordnung von Zulauf (6) und Ablauf (7) des Beckens und kommunizierender Einbeziehung des Nachklärbereichs (4) ein aus diesen Bereich erfassendes Puffervolumen P ausgebildet ist, daß in dem Nachklärbereich (4) eine mit dem Beckenablauf (7) verbundene, mit dem Pegelstand dieses Bereiches heb- und senkbare Auslaufeinrichtung (8, 15, 16) vorgesehen ist und daß die Belüftungseinrichtung (5) ein zeitgesteuertes Ge­ bläse (17) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachklärbereich (4) durch ein oben offenes Gehäuse (9) mit vorzugsweise zwei unteren Einlaufkanälen (10, 11) gebildet ist, die derart angeordnet sind, daß ihre Öffnungen (12, 13) voneinander beabstandet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkanäle (10, 11) mit Leitwänden (14) zur Strömungs­ beruhigung versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auslaufeinrichtung zur Erzielung eines kon­ stanten Wasserablaufes aus einem ortsfesten Ablaufkanal (8), einem damit gelenkig verbundenen Leitungsabschnitt (15) und einem an diesem und in Nähe seiner Einlauföffnung (15b) angeordneten Schwimmer (15a) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Entnahmeleitung (29) für Über­ schußschlamm aus dem Becken (1) vorgesehen ist, die vor­ zugsweise als in eine vorgeordnete Vorkläranlage mündende Rückführungsleitung ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (5) mehrere, an das Gebläse (17) angeschlossene Luftleitungsrohre (18, 19, 20) aufweist, die je mit zeitgesteuerten, mit dem Gebläse zusammengeschalteten Ventilen (21, 22, 23) versehen sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gebläse (17) und die zeitgesteuerten Ventile (21, 22, 23) mit ihrer Zeitsteuerung (24, 25, 26) in einem gesonderten Gehäuse (27) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Belüftungseinrichtung (5) angeschlossene Ent­ nahmeleitung (29) in ihrem unteren Bereich U-förmig ausgebildet und von einem oben und unten offenen Hüllrohr (32) mit Abstand umgeben ist.