DE3929271C2 - Vorrichtung zur weiteren Klärung von vorgeklärtem Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur weiteren Klärung von vorgeklärtem Abwasser, beste­ hend aus einem das vorgeklärte Abwasser aufnehmen­ den Becken mit einem Zulauf und einem Ablauf, aus einem in das Abwasser des Beckens eingetauchten Fest­ bett und aus einer Belüftungseinrichtung zur Versor­ gung des Abwassers zumindest im Bereich des Festbett­ es.

In ländlichen Gebieten sind insbesondere abgelegen stehende Wohnhäuser, Gaststätten usw. aus Kosten­ gründen und/oder mangels eines kommunalen Abwas­ serentsorgungsnetzes nicht an ein solches Netz ange­ schlossen. 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 geklärte Wasser ist jedoch noch erheblich mit Schad­ stoffen belastet. Des weiteren ist der Abtransport von Abwasser aus abgelegenen Häusern in Klärwerke mit erheblichen Kosten verbunden.

Andererseits wird das durch das kommunale Abwas­ serentsorgungsnetz gesammelte Abwasser einem kom­ munalen oder regionalen Klärwerk zugefördert, wo es nach der Vorklärung einer weiteren Klärung durch eine Vorrichtung der einleitend angeführten Art unterwor­ fen wird, um nach diesem Vorgang die zulässigen Schad­ stoffbelastungswerte nicht mehr zu überschreiten. Da die hierbei anfallenden Abwassermengen sehr groß sind, ist auch die Vorrichtung zur weiteren Klärung des Abwassers dementsprechend groß und infolgedessen bau- und kostenaufwendig, so daß sich eine solche Vor­ richtung aus diesem Grund für abgelegen stehende Ge­ bäude 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 bewirken­ den Kläranlage zu verwenden und kompakt aufgebaut sowie mit geringem Bau- und Kostenaufwand herzustel­ len und zu betreiben ist und mit der die Schadstoffbela­ stung des Abwassers auf biologischem Wege drastisch vermindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von der einleitend angeführten Vorrichtung aus und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß oberhalb des im unteren Beckenbe­ reich angeordneten, die Belegungsklärreaktion unter­ stützenden Festbettreaktors ein beruhigter, räumlich gegenüber dem Belebungsklärbereich unter Belassung eines Einlaufs abgegrenzter Nachklärbereich in dem Becken vorgesehen ist, daß durch unterschiedliche Hö­ henanordnung von Zulauf und Ablauf des Beckens und kommunizierender Einbeziehung des Nachklärberei­ ches ein auch diesen Bereich erfassendes Puffervolumen ausgebildet ist, daß in dem Nachklärbereich eine mit dem Beckenablauf verbundene, mit dem Pegelstand die­ ses Bereiches heb- und senkbare Auslaufeinrichtung vorgesehen ist und daß die Belüftungseinrichtung ein zeitgesteuertes Gebläse aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in Verbin­ dung mit vorhandenen Vorkläranlagen verwendet wird, ist kompakt aufgebaut und mit relativ geringem Bau- und Kostenaufwand herstellbar. Dies ist wesentlich dar­ auf zurückzuführen, daß innerhalb des sich an die Vor­ klärung 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 biologi­ schem Wege drastisch vermindert. Weiterhin sind keine Pumpen mit eigenen Antriebsmotoren erforderlich, sondern lediglich ein gemeinsames Gebläse, das im In­ tervallbetrieb über entsprechende Leitungen mit zeitge­ steuerten Ventilen den erforderlichen Luft- bzw. Sauer­ stoffeintrag, den Abtransport des Überschußschlammes und die grobblasige Spülung des Festbettes vornimmt Insgesamt ist mit der neuen Vorrichtung ein wirtschaft­ licher Betrieb der weiteren Klärung ermöglicht.

In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung in einem von einer Vorkläranlage räum­ lich getrennten eigenen Becken für das zu klärende Ab­ wasser betrieben. Es ist jedoch auch möglich, die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung in einer Kammer der Vor­ kläranlage vorzusehen. Die vorzugsweise schwimmer­ gesteuerte Ablaufeinrichtung stellt sicher, daß nur vor­ schriftgemäß geklärtes Abwasser aus der Vorrichtung konstant abfließen kann. Das optimale Puffervolumen in der Vorrichtung stellt sicher, daß eine Stoßbelastung der Vorrichtung, das heißt eine momentan stark erhöhte Zuflußmenge an vorgeklärtem Abwasser z. B. aufgrund einer in die Vorkläranlage gelangenden Badewannen­ menge, möglich ist, ohne jedoch eine Beeinträchtigung des konstant abfließenden, nachgeklärten Abwassers hervorzurufen.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausfüh­ rungsformen angegeben. Nach diesen Merkmalen ist eine einfach aufgebaute und kostengünstig herstellbare Ablaufeinrichtung zur Verfügung gestellt. Des weiteren besteht die Möglichkeit, wenigstens einen Teil des Ab­ wassers ohne Überschußschlamm aus der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung in die Vorkläranlage zurückzufüh­ ren, um eine Nitrifikation bzw. Denitrifikation zu errei­ chen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles er­ läutert. 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 Ausfüh­ rungsbeispiel.

Nach Fig. 1 besteht ein Ausführungsbeispiel haupt­ sächlich aus einem Becken 1 zur Aufnahme von vorge­ klärtem, aus einer vorgeordneten, allgemein bekannten Vorkläranlage stammenden, weiter zu klärenden Ab­ wasser, 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 Bele­ bungskläraktion maßgeblich beteiligt ist, aus einem mit Abstand oberhalb des Festbettes vorgesehenen, räum­ lich abgegrenzten, beruhigten Nachklärbereich 4, in welchem die eigentliche Nachklärung stattfindet, wenn das Abwasser den Belebungsklärbereich nach oben ver­ läßt, wobei der Bereich 4 teilweise in den Belebungsbe­ reich 3 hineinragt und im übrigen daraus nach oben aus dem Abwasser herausragt, und aus einer Belüftungsein­ richtung 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 versehen, derart, daß zwischen diesen beiden Teilen 6, 7 ein vorbestimm­ ter Höhenunterschied besteht, wodurch in dem Becken, das heißt einschließlich des Bereiches 4, ein variables Puffervolumen P ausgebildet ist, um Stoßbelastungen 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 abge­ deckt.

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 zickzackför­ migen Strömungsweg, um einen intensiven Sauerstoff­ eintrag in das Abwasser zu erreichen. Solche bekannten Körper weisen z. B. eine Vielzahl von zickzackförmigen Lamellen auf, die voneinander beabstandet sind und da­ durch dementsprechende Strömungswege bilden, wie Fig. 1 zeigt.

Im oberen Bereich des Beckens 1 ist mit vorbestimm­ tem Abstand zum Reaktor 2 der Nachklärbereich 4 in Form eines oben und unten offenen Gehäuses 9 vorge­ sehen, das an seinem Unterende mit dem Belebungsbe­ reich 3 kommuniziert und über einen Auslaufkanal 8 an den Ablauf 7 des Beckens angeschlossen ist. Das Gehäu­ se 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 L B. zwei untere umgekehrt V-förmig zueinander verlaufende Einlaufka­ näle 10 und 11, so daß die Eintrittsöffnungen 12, 13 dieser Kanäle voneinander beabstandet sind. Diese Öff­ nungen 12, 13 befinden sich jeweils ferner an einem Ort, der - in vertikaler Projektion betrachtet - etwa seit­ lich neben dem Festbett 2 liegt. Durch diese Konstruk­ tion der Kanäle gelangen keine Luftblasen aus dem Re­ aktor 2 in das Gehäuse. Um eine ruhige Strömung in den Kanälen 12, 13 zu erlangen, weisen die Kanäle zueinan­ der parallele und in Längsrichtung der Kanäle verlau­ fende 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 ver­ meiden.

Das Gehäuse 8 besitzt in seinem Innern ferner eine sich selbsttätig hebende und senkende Auslaufeinrich­ tung 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 Erdboden verlegte Verrieselungslei­ tungsanordnung abfließt. Die Auslaufeinrichtung be­ steht im wesentlichen aus einem gelenkig bei 16 mit dem Kanal 8 verbundenen Leitungsabschnitt 15, der in Nähe eines anderen Endes einen Schwimmer 15a aufweist so daß sich die Einlauföffnung 15b des Abschnittes 15 im­ mer im Bereich des Wasserpegels befindet und sich mit diesem hebt und senkt, wodurch der Wasserablaufvor­ gang 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 Zeit­ steuerung 24, 25 und 26 aufweisen. Die Ventile, die Zeit­ steuerung und das Gebläse sind in einem gesonderten vorzugsweise schallisolierten Gehäuse 27 unterge­ bracht das außerhalb des Beckens 1 vorgesehen ist. Die Rohrleitungen 18 und 19 führen zu dem Festbett 2, wo­ bei die Leitung 19 in eine unterhalb des Reaktors be­ findliche Rohrverzweigungsanordnung 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 durchge­ führten Luftdurchspülung 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 be­ darfsweise und zumindest teilweise über einen Rücklauf 30 der Entnahmeleitung 29 in die (nicht gezeigte) Vor­ kläranlage zurückgeführt werden kann. Um eine Deni­ trifikation in der Vorkläranlage betreiben zu können, ist die Entnahmeleitung zumindest in ihrem unteren Ab­ schnitt U-förmig ausgebildet und weist somit wieder einen nach oben verlaufenden Rohrabschnitt 31 auf. Die Entnahmeleitung 29 mit ihrem Endabschnitt 31 ist mit Abstand von einem oben und unten offenen Hüllrohr 32 umgeben, wie Fig. 1 zeigt. Das Hüllrohr erstreckt sich oben über den maximalen Wasserstand hinaus. Unten endet das Hüllrohr an einer Stelle, an der der Eintritt von Belebtschlamm aus dem unteren Beckenbereich am günstigsten ist, was durch Erprobungen leicht festge­ stellt werden kann. Die vom Gebläse 17 kommende Luftleitung 20 mündet, beispielsweise nach Durchdrin­ gung 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 Rohrab­ schnittes 31 befindet sich im Hüllrohr 32 nachgeklärtes Abwasser ohne Schlamm. Bei Lufteinführung in die Ent­ nahmeleitung über die Luftzuführleitung 20 wird nach dem Prinzip des sogenannten Air-Liftes zunächst der Feststoffteilchen, im wesentlichen jedoch Mikroorga­ nismen aufweisende Belebtschlamm aus der Entnahme­ leitung über den Rücklauf 30 abgeführt, vorzugsweise in eine Vorkläranlage. Dann wird nachgeklärtes Abwasser aus dem oberen Abschnitt des Hüllrohres 32 angesaugt und ebenfalls über den Rücklauf in erforderlicher Men­ ge in die Vorkläranlage geleitet. In das Hüllrohr 32 strömt dann von unten Belebtschlamm-Abwasser nach, welches jedoch erst beim nächsten Rückführungsvor­ gang abgeleitet wird und bis zu dem betreffenden Zeit­ punkt dem Nachklärvorgang unterliegt. Die für die ge­ samten Rückführungsvorgänge erforderliche intervall­ mäßige Betriebsdauer der als Fördermittel dienenden Luftzuführung durch die Leitung 20 wird durch das zeit­ gesteuerte Ventil 23 geregelt, um dementsprechend Druckluft aus dem Gebläse 17 zu entnehmen.

Der gesamte Klärungsvorgang in dem Becken 1 läuft wie folgt ab. Das vorgeklärte Abwasser läuft über den so Zulauf 6 in das Becken 1 ein und unterliegt der durch die feinblasige Belüftung über die Rohre 19, 28 hervorgeru­ fenen Durchmischung, wobei die eingeführte Luft das Festbett 2 von unten nach oben durchströmt. Durch den im wesentlichen ständigen Eintrag feinblasiger Luft in das Festbett entsteht ein vertikaler Schleifenstrom im Bereich des Festbettes gemäß den Pfeilen 33, der einen Umlauf des weiter zu klärenden Abwassers im Bele­ bungsbereich 3 des Beckens erzwingt, währenddessen sich ein erster Klärvorgang vollzieht. Nach der ersten Klärphase gelangt das Abwasser zur Nachklärung bzw. Nachklärreaktion in den durch das Gehäuse 9 gebilde­ ten Nachklärbereich 4, und zwar über die Einlaufkanäle 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 Klärvor­ gänge wird der Lufteintrag in das Becken 1 über die Leitungen 18, 19 und 20 zeitgesteuert durchgeführt, so daß genügend Sauerstoff für die Klärvorgänge bzw. für Abförderzwecke von Belebtschlamm zur Verfügung steht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur weiteren Klärung von vorge­ klärtem Abwasser, bestehend aus einem das vorge­ klärte Abwasser aufnehmenden Becken mit einem Zulauf und einem Ablauf, aus einem in das Abwas­ ser des Beckens eingetauchten Festbett und aus einer Belüftungseinrichtung zur Versorgung mit Luft beziehungsweise Sauerstoff und zur Umwäl­ zung des Abwassers zumindest im Bereich des Festbettes, dadurch gekennzeichnet, daß ober­ halb des im unteren Beckenbereich angeordneten, die Belebungsklärreaktion unterstützenden Fest­ bettes (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 unter­ schiedliche Höhenanordnung von Zulauf (6) und Ablauf (7) des Beckens und kommunizierender Ein­ beziehung 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 Auslaufeinrich­ tung (8, 15, 16) vorgesehen ist und daß die Belüf­ tungseinrichtung (5) ein zeitgesteuertes Gebläse (17) aufweist.

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

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlaufkanäle (10, 11) mit Leit­ wänden (14) zur Strömungsberuhigung versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufeinrichtung zur Er­ zielung eines konstanten Wasserablaufes aus einem ortsfesten Ablaufkanal (8), einem damit gelenkig verbundenen Leitungsabschnitt (15) und einem an diesem und in Nähe seiner Einlauföffnung (15b) an­ geordneten Schwimmer (15a) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, ′daß eine Entnahmelei­ tung (29) für Überschußschlamm aus dem Becken (1) vorgesehen ist, die vorzugsweise als in eine vor­ geordnete Vorkläranlage mündende Rückfüh­ rungsleitung ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsein­ richtung (5) mehrere, an das Gebläse (17) ange­ schlossene Luftleitungsrohre (18, 19, 20) aufweist, die je mit zeitgesteuerten, mit dem Gebläse zusam­ mengeschalteten Ventilen (21, 22, 23) versehen sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gebläse (17) und die zeitgesteuerten Ventile (21, 22, 23) mit ihrer Zeit­ steuerung (24, 25, 26) in einem gesonderten Gehäu­ se (27) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an die Belüftungseinrichtung (5) angeschlossene Entnahmeleitung (29) in ihrem un­ teren Bereich U-förmig ausgebildet und von einem oben und unten offenen Hüllrohr (32) mit Abstand umgeben ist.