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Abwasser-Kläranlage Die Erfindung betrifft eine Abtasser-Kläranlage
mit einem inneren kreisförmigen Nachklärbecken und einem dieses u*-gebenden kreisringförmigen
Belegungabecken sowie einem u eine zentrale Achse drehbaren, beide Becken übergreifenden
Drehbar.
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Bei einer bekannten Kläranlage dieser Art ist an dem Drehara eine
in das Belebungsbecken eingreifende, meist T-förmig ausgebildete Luftzuführungseinrichtung
angebracht, wobei die Luftzuführung durch den Dreharm erfolgt und im Quersteg eines
T-förmigen Rohrstückes Düsenlöcher vorgesehen sind, welche die Luft in das Belebungsbecken
eintreten lassen. Der Dreharm, der horizontal verläuft, wird angetrieben und führt
somit die Luftzuführungsvorrichtung durch das Belebungsbecken hindurch, so daß eine
Verteilung der auftretenden Luft im Belebungsbecken stattfindet.
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Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist es, daß die austretenden
Luftblasen nur einen relativ kurzen aufstiegzweg in den Abwasser des Belebungsbeckens
zurücklegen, da sie nach den Austritt aus der Düse senkrecht nach oben steigen.
Auf diese Weise ist für die ausreichende Sauerstoffzufuhr in das Abwasser des Belebungsbeckens
wegen des kurzen Aufstiegsweges der Luftblasen in Belebungsbecken ein relativ großer
Energiebedarf erforderlich.
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Der Lufteintrag erfolgt auch neist grobblasig oder mittelblaeig, weil
die Bildung kleiner Blasen durch entsprechende Verkleinerung der Düsenöffnungen
dadurch erschwert ist, daß die Düsenöffnungen sich in Laufe der Betriebszeit zusetzen,
so daß sie stellenweise keine Luft mehr austreten lassen.
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Der Erfindung liegt dengeiäß die Aufgabe zugrude, eine Kläranlage
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Sauerstoffanreicherung des Abwassers
in möglichst fein verteilter Weise bei möglichst geringen Energieaufwand eriolgen
kann* wobei der Aufstiegsweg der Blasen im Abwasser ohne Anderung der Bauform der
Klärbecken vergrößert werden soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Boden des
Belebungsbeckens ortsfeste Luftzuführungsvorrichtungen angeordnet sind, während
am Dreharm wenigstens ein in das Abwasser des Belebungsbeckens eingreifendes Paddelwerk
oder dgl. vorgesehen ist, das das Abwasser im kreisringförmigen Belebungsbecken
in eine Umlaufströmung versetzt.
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Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die aus den ortsfesten Luftzuführungsvorrichtungen
austretenden Luftblasen durch die Uiwälzströmung in Strömungsrichtung iitgenonien
werden und somit statt senkrecht nach oben zu steigen, einen beträchtlich größeren
Weg im Abwasser des Belebungsbeckens zurücklegen. Außerdem trägt die durch das Paddelwerk
erzeugte Turbulenz zur Verteilung des Sauerstoffes im Belebungsbecken bei, so daß
auch hierdurch eine größere Abgabe des Luftsauerstoffes an das Abwasser erreicht
wird. Die erfindungsgemäß Anordnung hat weiter den Vorteil, daß infolge der Vergrößerung
des Weges der Blasen in dem Abwasser der Energieaufwand für die Luftzufuhr wesentlich
gegenüber den bekannten Anordnungen verringert erden kann. Infolge der losen Verlegung
der Luftsuführungsvorrichtungen auf der Beckensohle ist es außerdem möglich, diese
mit relativ kleinen Düsenöffnungen eu versehen, da sie bei einem Zusetzen der Düsenöffnungen
in einfachster Weise von der Luftzufuhrleitung abgekuppelt, aus dem Becken herausgehoben
und gegen andere Luftzuführungsvorrichtungen ohne nennenswerte Störung des Betriebes
jederzeit sukzessive ausgetauscht werden können. leiter ist es mit der erfindungsgemäßen
Anordnung möglich, die Luftzufuhr während eines Teiles der Betriebszeit, vorzugsweise
während der Nachtstunden, zu drosseln, um einen Denitrizifizierungseffekt zu erreichen,
bei dem die Sauerstoffzufuhr sowit reduziert werden muß, daß die Organismen auf
den im N03 gebundenen Sauerstoff zurückgreifen, der somit aufgezehrt wird, ro daß
der Stickstoff als Gas aus dem
Kreislauf entweichen kann. Da mit
der vorgesehenen Verwendung von besonderen Geräten zur Wasserumwälzung und besonderen
Geräten zum Lufteintrag das Wasservolumen dabei soweit umgewälzt und in Turbulenz
gehalten wird, daß das Sauerstoffdefizit an keiner Stelle einen unteren Grenzwert,
bei dem anaerobe Fäulnis auftritt, unterschreitet, ist auch dieser Denitrifizierungseffekt
mit der erfindungsgemäßen Anordnung leichter und sicherer herbeiführbar als bei
bekannten Anlagen.
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Der Energieaufwand zur lCiasserumwälzung ist gering, solange das wasser
nicht über den Ruhewasserspiegel gehoben werden muß, und somit nur Beibungs-und
Turbulenzverluste auftreten.
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In vorteilhafter Weise werden die Luftzuführungsvorrichtungen als
aus mehreren parallel zueinander und radial liegenden Röhren bestehenden Paketen
ausgebildet, wobei zweckmäßigerweise jeweils die einzelröhr@n für sich auswechselbar
sind, Es ist aber auch ein paketweises Austauschen möglich.
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Die Pakete liegen in vorteilhafter Weise auf der Sohle des Belebungsbeckens
und können bei Betriebsstörungen von der Luftzufuhrleitung abgekuppelt, herausgehoben
und entweder durch Beservepakete oder durch einzelne Heserveröhren ersetzt werden.
Es ist aber auch möglich, die Luftzuführungsvorrichtnngen in zusätzlich vorgesehene'
Aussparungen in der Beckensohle einzulegen.
reiter ist es in vorttilhafter
Weise möglich, den Dreharm festzulegen, so daß die Paddelwerke jeweils von einem
ortsfesten Standpunkt aus eine eisringströmung im Belebungsbecken erzeugen. Wenn
bei festgesetztem Dreharm das Paddelwerk in Betrieb gesetzt wird, entsteht im Belebungsbecken
neben der kreisringförmigen Längsströmung eine in einer senktechten Ebene zu dieser
Längs strömung liegende Ringströmung im Vertikalquerschnitt des Belebungsbeckens,
wobei sich beide Strömungen zu einer Spiralströmung zusammensetzen. Diese Spiralströmung
kann so eingestellt werden, daß ihre Strömungsrichtung an der Beckensohle nach innen
zu einer an der inneren Beckenwand angeordneten Schlammrinne gerichtet ist, von
welcher aus die Strömung an der inneren Beckenwand emporsteigt, um über die Wasseroberfläche
ender zur Beckensohle an der Außenwandung herab zurückzukehren.
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Es ist möglich, für den Dreharm einen gesonderten und wie bei bekannten
Anordnungen zentral im mittigen Nachklärbecken angeordneten Antrieb vorzusehen.
Vorteilhafterweise jedoch kann der Antrieb für den Dreharm durch die Paddelwerke
selbst erfolgen. Hierbei ist es weiter möglich, eine Bremseinrichtung zur Abbremsung
des Dreharms vorzusehen, so daß er sich einerseits durch die Paddelwerke angetrieben
dreht, und andererseits eine ausreichende Umlauf strömung durch die Paddelwerke
herbeigeführt wird.
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Bei einem Antrieb des Dreharmes, sei es durch einen gesonderten Antriebsmotor,
sei es durch die Paddlwerke, können zusätzliche
Schlammkratzer im
Nachklärbecken am Dreharm angeordnet werden, wobei die Bewegung des Dreharmes, die
gegen die Richtung der Ringströmung im Belebungsbecken gerichtet ist, keinen zusätzlichen
Energiebedarf erfordert. Die Abbremsung selbst kann auch durch die Schlammkratzer
herbeigeführt werden.
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Schließlich ist es mit der erfindungsgemäßen Anlage möglich, im Inneren
des Belebungsbeckens die Paddelwerke ortsfest anzuordnen und an dem Dreharm lediglich
Zusatzgeräte, wie Schlammkratzer od.dgl. vorzusehen, und den Dreharm als Bedienungssteg
auszubilden. Der hinter den ortsfest angeordneten Paddelwerken in Abwasser des Belebungsbeckens
erzeugte Unterdruck kann ausgenutzt werden, um eine Schlammabsaugung aus einem zentralen
Schlamstrichter im Nachklärbecken vorzunehmen, wobei die Schlammzufuhr hier unmittelbar
hinter dem Paddelwerk erfolgt, so daß der abgesaugte Schlamm durch das Paddelwerk
verteilt wird. Hierzu ist eine Verbindungsleitung zwischen der Rückseite des Paddelwerkes
und dem Schlatrichter im Nachklärbecken vorgesehen. bpr Dreharm kann hierbei durch
die mittels der ortsfesten Paddelwerke erzeugte Ringströmung in Bewegung gesetzt
werden, wozu zweckmäßigerweise an ihn ein in das Abwasser des Belebung@beckens hineinragendes
Staublech od.dgl. vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschema einer Kläranlage, auf welche die Erfindung
Anwendung findet Fig. 2 zeigt in Draufsicht ein Erfindungsgemäß ausgebildetes Belebungsbecken
mit zentralem Nachklärbecken, Fig. 3 ist der Schnitt III-III nach Fig. 2, Fig. 4
ist ein Schnitt ähnlich Fig. 3 einer anderen Ausführungsform der Kläranlage, Fig.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung die Anordnung von Luftzufülirungsvorrichtungen
in Bodensenken des Belebungsbeckens und Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für
die Verbindung der Unterdruckleitung mit dem ortsfesten Paddelwerk gemäß Fig. 4.
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Gemäß Fig. 1 fließt das Abwasser über eine Zuflußleitung 1 zu einem
Sandfang 2, von dort über eine Einlaufleitung 3 in ein kreisringförmiges Belebungsbecken
4 und von dort in ein zentrales kreisringförmiges Nachklärbecken 5 und anschließend
über eine Ablaufleitung 6 zu eine1 Vorfluter.
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Der belebte Schlamm, der sich in einem Schlammtrichter 7 (Fig.2) des
Nachklärbeckens 5 sammelt, wird über eine Schlammleitung 8 und eine Stichleitung
9 als Rücklaufschlamm wieder dem Belebungsbecken 4 und teilweise als Überschu#schlamm
über eine Stichleitung 10 einem als Nacheindicker, Schlammsilo und erforderlichenfalls
als Schlammnachstabilisierungsbecken ausgebildeten Behälter 11 zugeführt. Der Schlamm
des Behälters 11 fließt über eine Leitung 12 auf die Trockenplätze bzw. wird als
Na#schlamm abgegeben. Eine nicht dargestellte Trübwasserleitung kann vom Behälter
11 zum Kläranlagenlauf geführt sein.
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In einem schematisch angedeuteten Bauwerk 13 sind die Maschinen zur
Drucklufterzeugung untergebracht, wobei die Druckluft über eine Leitung 14 in das
Belebungsbecken und> soweit erforderlich, über eine Leitung 15 in den Behälter
11 geleitet wird, um die Sauerstoffversorgung der Aerobier zu sichern.
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Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf das Belebungsbecken i, das kreisringförmig
ausgebildet ist und das sentrale Nachklärbecken 5 umschließt. Auf einer Drehachse
17 ist ein beide Becken gleichzeitig übergreifender Dreharm 16 drehbar gelagert,
wobei die Lagerung 17 gleichzeitig als Antrieb für den Dreharn ausgebildet sein
kann.
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Zusätzlich können Laufwerke 18 am Dreharm vorgesehen sein, welche
auf dem Beckenrand laufen. Der Dreharm 16 kann außerdem als Bedienungsateg ausgebildet
sein.
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An dem Dreharm 16 sind im Bereich des äußeren Belebungsbeckens 4 ein
Paddelwerk 19 und im Bereich des inneren Nachklärbeckens 3 ein Schlammkratzer 20,
der in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, befestigt. Zusätzlich können weitere Geräte,
beispielsweise zum Absaugen von abgelagertem Schlamm aus dem Belebungsbecken, wie
Pumpen od.dgl., am Dreharm 16 angebracht werden.
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Auf dem Boden des Belebungsbeckens 4 sind im Abstand verteilte Luftzufuhreinrichtungen
21 angeordnet, die gemäß Fig. 5 aus mehreren gebündelten und mit Düsenöffnungen
versehenen Rohren bestehen können.
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Die Kupplung am Luftzuleitungsrohr gestattet es, die Luftzufuhrvorrichtungen
auch ohne Ablassen des Wassers bei einem Zusetzen der Düsen oder sonstigen Beschädigungen
herauszunehmen und aus zu wechseln.
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Die Luftzufuhreinrichtungen 21 können gemäß Fig. 3 in Aussparungen
der Beckensohle eingelegt werden, so daß die im Inneren des Belebungsbeckens erzeugte
Abwasserströmung hierdurch nicht beeinträchtigt wird, Wenn bei festgesetztem Dreharm
16 das Paddelwerk 19 in Betrieb gesetzt wird, entsteht im Belebungsbecken 4 eine
kreisringförmige Längsströmung 22, der eine zum Beckenzentrum von der Beckensohle
aus gerichtete, in einer Vertikalebene liegende Strömung (23) (Fig.3) überlagert
wird, so daß eine Spiraletrömung entsteht.
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Diese Spiralströmung transportiert schweren Schlamm und auch mineralische
Feinstteile zu einer kreisförmigen Schlammrinne 24 (vergl. auch Fig, 3), so daß
eine Kntsandung des Hohabwassers im Sandfang 2 (Fig. 2) zur Vorabscheidung ausreicht.
Der in der Schlammrinne 24 anfallende Schlamm kann durch Pumpen zurweiteren Stabilisierung
in die Umlaufströmung des Belebungsbeckens zurückgegeben werden.
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Das durch das Paddelwerk 19 in kreisringförmige Umlaufströmung versetzte
Wasser streicht über die an der Beckensohle liegenden Belüftungsvorrichtungen 21,
so daß die aufsteigenden Luftblasen in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung der
Umlaufströmung aus ihrer lotrechten Aufstiegsbahn abgelenkt werden. Dadurch wird
ihr Aufstiegiweg entsprechend verlängert.
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Wenn der Dreharm 16 nicht völlig, sondern nur so weit abgebremst wird,
daß er sich mit einer zum Antrieb des Schlammkratzers 20 oder der anderen an dem
Arm befestigten Geräte erwünschten Winkelgeschwindigkeit dreht, so fällt diese gegen
die Richtung der äußeren Ringströmung gerichtete Bewegung des Dreharies ohne Jeden
Snergieverbrauch an. Alle Bremskräfte werden als Reaktionskräfte zur Bewegung der
äußeren Bingströmung verwendet. Es ist aber auch möglich, zusätzliche Bremseinrichtungen
vorzusehen, die beispielsweise durch den Schlammkratzer 20 gebildet sein können.
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Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Paddelwerk 19 ortsfest
am Boden des Belebungsbeckens 4 angeordnet ist, wobei au cli die Luftzufulireini*iclitungen
21 ortsfest am Beckenboden liegen.
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Die ortsfesten Pa@delwerke 19 erzeugen somit eine kreisringförmige
Umlaufströmung sowie die Querströmung 23. Infolge des Energieeintrags durch das
Paddelwerk entsteht vor der Maschine ein hydrostatischer Überdruck, hinter dem Paddelwerk
19 ein Unterdruck. Der Unterdruck von mehreren Zentimetern Größe genügt zur Absaugung
des sich im Schlammtrichter 7 des Nachklärbeckens 5 sammelnden Schlammes über eine
Verbindungsleitung 25. Die Anordnung der Unterdruckleitung hinter dem Paddelwerk
zeigt Fig. 6.
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Der Dreharm 16 kann gleichwohl ohne gesonderten Antrieb mittels der
Umlaufströmung angetrieben werden, zu welchem Zweck ein Staublech 26 od.dgl., das
in das ringförmige strömende Abwasser des Belebungsbeckens eingreift, am Dreharm
vorgesehen werden kann. Auf die@e Weise können auch bei @rtsfesten Paddelwerken
der Schlammkratzer 20 und weitere Geräte in Betrieb genommen werden.