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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwasser sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Gemäss dem derzeitigen Stand der Technik erfolgt die biologische Reinigung von Abwasser in Abwasserreinigungsanlagen im Trennsystem (ÖNORM B2502). Die Im Abwasser enthaltenen organischen Substanzen werden durch Einwirkung von Kleinlebewesen und Zusatz von Sauerstoff abgebaut, dabei werden Stickstoffverbindungen zu Nitraten umgewandelt (Nitrifikation). In Grosskläranlagen ab 10. 000 Einwohnergleichwerte (EGW) wird auch die Denitrifikation zur Reinigung des Abwassers eingesetzt. Dabei wird unter anaeroben Bedingungen Nitrat über Nitrit und Distickstoffoxid zu Stickstoff reduziert.
Aus der DE-A1-41 33 954 ist eine Anlage zur biologischen Phosphor- und Stlckstoffeliminierung aus Abwasser unter Anwendung anoxischer, anaerober und aerober Verfahrensstufen bekannt, die aus einer Grobstoffentfernung, einem nachgeordneten Speicherbecken, einem ersten Denitrifikationsbecken, einem PFreisetzungsbecken, einem zweigeteilten Denitrifikationsbecken, einem Nitrifikationsbecken, einem Zwischenbelüftungsbecken und einem Nachklärbecken besteht. Abwasserzuläufe münden über die Grobstoffentfernung In das Speicherbecken, In das erste Denitrifikationsbecken, In das P-Freisetzungsbecken und in den zweiten Beckenteil des zweiten Denitrifikationsbeckens. Das Speicherbecken ist mit dem ersten Denitrifikationsbecken und dem Nachklärbecken verbunden.
Der erste Beckenteil des zweiten Denitrifika- tionsbeckens Ist über das Zwischenbelüftungsbecken mit dem Nachklärbecken und dem zweiten Beckenteil des zweiten Denitrifikationsbeckens gekoppelt. Der zweite Beckenteil des zweiten Denitrifikationsbeckens Ist
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istist eine Tauchwand so angeordnet, dass enthaltene schwimmfähige Aufwuchsträger von unten In das P- Frelsetzungsbecken eingetragen und oben wieder ausgetragen werden können. Der Schlammvoreindicker ist mit dem Nitnfikationsbecken und dem Nachklärbecken verbunden.
Aus der EP-A1-497 114 ist ein Verfahren zur Reinigung von Phosphate und Stickstoffverbindungen enthaltenden Abwässern bekannt, wobei man das Abwasser in einem Vorklärbecken durch Zugabe einer Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle zunächst chemisch vorklärt, bis das Verhältnis zwischen biologischem Sauerstoffbedarf (BSBs) und Gesamtstickstoff weniger als 4, 5 beträgt. Das vorgeklärte Abwasser unterzieht man In einem anaeroben Bereich des ersten Teils eines zweiteiligen Belebungsbeckens, in einem anaeroben Zwischenbecken oder in einem anaeroben Bereich des Vorklärbeckens zusammen mit belebtem Rücklaufschlamm aus einer Fest-Flüssig Trenneinrichtung, gegebenenfalls einer biologischen Phosphatfreisetzung.
Eine Mischung aus dem so erhaltenen Abwasser und nitrathaltigem Rücklaufwasser mit Belebtschlamm, die durch eine Öffnung in der Trennwand zwischen den beiden Teilen des Belebungsbeckens direkt aus dem zweiten aeroben Teil des Belebungsbeckens gepumpt werden, unterzieht man in einem an den anaeroben Bereich anschliessenden anoxischen Bereich des Belebungsbeckens einer Denitrifikation. Die demtriftzterte Schlamm-Abwasser-Mischung unterzieht man in einem getrennten aeroben Bereich Im ersten Tell des Belebungsbeckens einer Nitrifikation und dem Abbau der organischen Fracht.
Die nitrathaltige Schlamm-Abwasser-Mischung leitet man unmittelbar in den zweiten, aeroben Teil des Belebungsbeckens und führt dort die Nitnfikatlon und den Abbau der organischen Fracht weiter Einen grösseren Teil des erhaltenen nitrathaltigen Abwassers mit Belebtschlamm pumpt man durch eine Öffnung In der Trennwand zwischen den beiden Teilen des Belebungsbeckens als Rücklaufwasser in den anoxischen Bereich des ersten Belebungsbeckens zurück und leitet einen kleineren Teil des Abwassers zusammen mit Belebtschlamm in eine Fest-Flüsslg-Trenneinnchtung.
In den Zulauf der Fest-Flüsslg-Trennelnnchtung speist man eine Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle zur Phosphatfällung ein und trennt den ausgeflockte Schlamm von geklärten Abwasser
In der DE-C1-36 44 770 ist ein Verfahren zur Reinigung phosphathaltiger Abwässer mittels biologischer Phosphorelimination beschneben, bei dem das Abwasser, das noch einen hohen Anteil an absetzbaren Stoffen aufweist, in aufeinanderfolgenden Behandlungsbecken zuerst unter anaeroben und dann unter aeroben Bedingungen mit Belebtschlamm behandelt und danach In ein Nachklärbecken eingeleitet wird und bel dem ein belebter Rücklaufschlamm aus dem Nachklärbecken In das unter anaeroben Bedingungen betnebene Becken zurückgeführt wird.
Die Behandlung unter anaeroben Bedingungen erfolgt hiebei in einem Absetzbecken, In dem die Verweilzeit des Belebtschlammes die Verweilzelt des Abwassers übersteigt
In der DE-A1-35 34 957 ist ein Verfahren zur Denitrifikation von Tnnkwasser beschrieben. wobei das nitratbeladene Rohwasser, gegebenenfalls nach Zugabe von Dos ! erungssubstanzen, In eine biologische Demtnfikatlonsstufe sowie das behandelte Gemisch aus Wasser und Mikroorganismen In eine Nachklärstufe eingeführt werden, aus der das Reinwasser einem Trinkwassernetz zugeführt wird, wobei ausserdem Rückführschlamm aus der Nachklärstufe In die Denltnflkatlonsstufe eingeführt werden kann.
Das Rohwasser wird hiebei unmittelbar In die Denltnflkatlonsstufe eingeführt und das behandelte Gemisch aus der
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tung für eine aerobe Nachbehandlung und danach in die Nachklärstufe eingeführt. In der Denitnfikationsstufe wird eine hohe Biomassedichte aufrechterhalten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens mit welchem es möglich 1St, auch bei kleinen Kläranlagen für beispielsweise 6 EGW die Denitrifikation zur Reinigung des Abwassers einzusetzen. Ausserdem soll das Verfahren den Bau von Kleinkläranlagen ermöglichen.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwasser erreicht, bei dem erfindungsgemäss das Abwasser im Anschluss an ein mechanisches Reinigen in einem ersten Absetzbecken vorerst mindestens teilweise durch eine erste anaerobe Zone in ein zweites Absetzbecken und wieder zurück über die erste anaerobe Zone in das erste Absetzbecken geführt wird und sodann einer zweiten anaeroben Zone zugeführt wird, wonach es, wie bekannt, einem aeroben Abbau unterworfen wird. Durch die spezielle Führung des Abwassers durch zwei anaerobe Zonen wird die erforderliche Verweilzeit für eine Denitrifikation erreicht. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht auch den Bau von Kleinkläranlagen.
Demgemäss betrifft die Erfindung auch eine biologische Kläranlage, die bei einem Abwasseranfall von z. B. nur 6 EGW einsetzbar ist.
Die biologische Kläranlage mit mindestens einem Absetzbecken, einem Belebungsbecken und einem Nachklärbecken ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass dem an den Zulauf anschliessenden ersten Absetzbecken unmittelbar eine erste Klammer zum anaeroben Abbau nachgeordnet ist, die in ein weiteres, allfälligen Zulaufschwankungen ausgleichendes Absetzbecken führt, dass mit den ersten Absetzbecken eine zweite Kammer zum anaeroben Abbau verbunden ist, an deren Ende ein Saugrohr zum Einleiten der zu klärenden Flüssigkeit in das Belebungsbecken mit Lufteintrageinrichtungen, wie z.
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Belebungsbeckens wie bekannt mit den Nachklärbecken in Verbindung steht, von dessen Füllungsniveau eine Ablaufrinne wegführt und dass der Bodenbereich des Nachklärbeckens zur Rückführung von Schlamm durch eine Leitung mit dem ersten Absetzbecken verbunden ist. Die erfindungsgemässe Kläranlage kann wie bereits gesagt für sehr kleine Anfallmengen von Abwasser dimensioniert werden, ohne daS ihre einwandfreie Funktionsweise beeinträchtigt wäre.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anlage als vorzugsweise quaderförmige Baueinheit ausgebildet, die Behälteraussenwände aufweist, innerhalb welcher eine Trennwand zur Abtrennung der nebeneinander angeordneten beiden Absetzbecken von der zweiten Kammer zum anaeroben Abbau und der in dieser eingeschachtelten ersten Kammer zum anaeroben Abbau sowie dem über den beiden Kammern angeordneten Belebungsbecken vorgesehen ist, wobei die Trennwand im Bereich der ersten Kammer zum anaeroben Abbau Durchlässe zum ersten Absetzbecken und Durchlässe zum zweiten Absetzbecken aufweist. Die so ausgebildete Kläranlage stellt eine sehr kompakte Baueinheit dar, die auch zur Klärung des Abwassers von einzelnen Häusern eingesetzt werden kann, was besonders zur Klärung des Abwassers von Einschichthäusern uns-öfen von Bedeutung ist.
Vorzugsweise ist die erste Kammer zum anaeroben Abbau innerhalb der zweiten Kammer zum anaeroben Abbau als dreiseltiges Pnsma ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird das angestrebte Ziel, eine Kleinkläranlage als kompakte Baueinheit herzustellen, besonders gut erreicht.
Für den biologischen Abbau der im zu klärenden Abwasser enthaltenen Substanzen umfasst die erfindungsgemässe biologische Kläranlage einerseits beispielsweise einen Rotationstauchkörper zur Sauerstoffeinbringung und mit Bewuchsflächenfür aerobe Mikroorganismen, der in das Belebungsbecken eintaucht, in dem zusätzlich Kontaktflächen für die Mikroorganismen in Form von Lamellen untergebracht sind, und anderseits die beiden Kammern für den anaeroben Abbau mit jeweils grosser Oberfläche für die Denitnfizierung.
Für Container-Fertiganlagen bis 200 EGW wird der die quaderförmige Baueinheit bildende Behälter aus nicht umweltschädigenden Kunststoffen (z. B. Recyclingmaterialien) gefertigt. Für Anlagen über 200 EGW werden die einzelnen Becken vorort aus Beton gefertigt. Die erforderlichen Wellen, Lagerböcke. Lager usw. bestehen aus rostfreien Metallen. Bei den verwendeten Motoren und Pumpen handelt es sich um handelsübliche, besonders energiesparende Geräte, die mit nur 24 Volt betrieben werden und sich somit künftig auch für den Einsatz im Photovoltaik-Bereich eignen.
Die Anlage ist zum Einsatz in einem Trennsystem bestimmt, das heisst, Regenwasser darf nicht eingebracht werden Das Abwasser gelangt durch den Zulauf In das erste Absetzbecken (Vorklärbecken), wo absetzbare und aufschwimmende Abwassennhaltsstoffe durch einen Rost zurückgehalten werden Die erste anaerobe Zone stellt eine Verbindung zwischen dem ersten Absetzbecken und dem zweiten Absetzbecken (Pufferbecken) her. Durch Zulauf, dosierter Abgabe in das Belebungsbecken und Rezirkulation, ergeben sich verschiedene Niveauunterschiede.
Diese bewirken eine ständige Schaukelbewegung, wobei der Grossteil des Abwassers die erste anaerobe Zone wiederholt durchfliesst Durch eine Pumpe wird das
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vorgereinigte Abwasser aus dem ersten Absetzbecken durch die zweite anaerobe Zone geschleust und gelangt in das Belebungsbecken. Dort erfolgt durch die gleichmässige Bewegung der teilweise eintauchenden rotierenden Walze (Biokontaktor) und intensive Belüftung die aerobe Reinigung. Über eine Überlaufkante fliesst das Wasser in ein Nachklärbecken, wo sich der Belebtschlamm absetzt. Das so gegereinigte Wasser fliesst über eine Ablaufrinne aus der Anlage ab.
Der abgesetzte Belebtschlamm gelangt durch eine
Rohrleitung gesteuert durch Schwimmschalter (Niveauregelung) und einer Rezirkulationspumpe in das erste Absetzbecken und anschliessend wieder in die anaerobe Zonen, wo der Vorgang des Klärprozesses erneut beginnt. Durch die beiden Absetzbecken werden Abwasser-Stossbelastungen abgepuffert. Die Entsorgung des Klärschlammes und die Ableitung des geklärten Abwassers in einen Vorfluter oder in ein Pflanzenbeet oder Sickerbecken erfolgt In üblicher Weise gemäss den behördlichen Vorschriften.
Die Überwachung aller beweglichen Baukomponenten erfolgt über eine elektrische Fernalarmemnch- tung. Der Ausfall einzelner Funktionselemente kann mittels optischer bzw. akkustischer Warnanlagen erfolgen. Eine individuell gestaltete Abdeckung der Anlage sorgt für Entlüftung und Wärmeschutz. Die Container-Fertiganlagen werden ab 20 EGW durch zusätzliche Aufmauerung (Druckausgleich) gesichert.
Im folgenden Ist das Berechnungsergebnis für 6 EGW angegeben. Die Flächen berechnen sich aus 57 m2 aerobe Bewuchsflächen und der Hälfte des anaeroben Teils, das sind 25 m2, in Summe ergibt das 82 m2. Durch die mechanische Vorreinigung und entsprechenden günstigen Temperaturen (bis plus 10. C) finden die Mikroorganismen ideale Bedingungen und Aufwuchsflächen in der Anlage vor.
Spezifische BSB-Belastung : 6 EGW x 60g/d = 360g/BSB/82 m2 das ergibt : 4, 4g BSB/m2/d Spezifische Stickstoffbelastung : 6 EGW x 10g N/d = 60g N/82m2 das ergibt : 0, 73g N/m2/d
In einer Abwasser-Kläranlage ausgeführt als Container-Fertiganlage für sechs E) nwohnerg ! eichwerte (Abwasseranfall 150 lid pro EGW) beträgt die Aufenthaltszeit des Abwassers In der Anlage bel voller Ausnutzung der EGW (sechs) 59 Stunden. Durch die kurze Aufenthaltszeit des Abwassers im Vorklärbecken kommt es zu keiner Fäulnisbildung und daher zu keiner Geruchsbelästigung. Die Rezirkulation vom Nachklär- in das Vorklärbecken Ist mit 1500 I dimensioniert.
Die Bewuchsfläche im aeroben Bereich beträgt wie bereits gesagt 57 m2, die Kontaktfläche Im anaeroben Bereich 50 m2.
Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Durchsichtdarstellung einer erfindungsgemässen Kläranlage, Fig. 2 eine Seitenansicht der Anlage, Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage, Fig. 4 eine Lufte ! ntragungse ! nnchtung in Stirnansicht und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V mit in die Schnittebene gedrehten Kunststoffschläuchen.
Die Anlage umfasst ein erstes Absetzbecken 2, auch Vorklärbecken genannt, eine erste Kammer 4 und eine zweite Kammer 7 zum anaeroben Abbau, ein zweites Absetzbecken 5, auch Pufferbecken genannt, ein
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schen Reinigung des zu klärenden Abwassers angeordnet. Ausserdem mündet in das Vorklärbecken 2 der Zulauf 1. Die an das Vorklärbecken 2 angrenzende erste Kammer 4 zum anaeroben Abbau Ist als gleichseitiges Prisma ausgebildet und weist in der Wand 24, die sie vom Vorklärbecken 2 trennt, Durchlässe 3 auf. Die erste Kammer 4 ist innerhalb der zweiten Kammer 7 zum anaeroben Abbau angeordnet, welch letzter über eine Rohrleitung 6 mit dem Vorklärbecken 2 In Verbindung steht.
Angrenzend an die Kammer 4 zum anaeroben Abbau ist das zweite Absetzbecken 5 angeordnet, wobei die Kammer 4 mit dem Absetzbecken 5 über Duchlässe 3'verbunden ist. Oberhalb der belden Kammern 4,7 ist das Belebungsbecken 10 angeordnet, das über ein an eine Saugpumpe 9 angeschlossenes Saugrohr 8 mit der Kammer 7 In Verbindung steht. Durch die Pumpe 9 wird das Schmutzwasser durch die Saugleistung gezwungen, die zweite Kammer 7 zum anaeroben Abbau zu passieren. In den beiden Kammern 4,7 zum anaeroben Abbau können zusätzlich Bewuchsflächen In Form von Kunststoffschläuchen vorgesehen sein. Die Pumpe 9 zur Beförderung des Abwassers in das Belebungsbecken 10 ist eine Dosierpumpe.
Im Belebungsbecken 10 können zusätzliche Bewuchsflächen für aerobe Mikroorganismen angeordnet sein In das Belebungsbecken 10 taucht eine Luftelntragungselnnchtung 11 in Form einer um eine Welle 12 rotierenden Walze (Biokontaktor) ein. Wie aus den Flg. 4 und 5 ersichtlich ist, weist der Biokontaktor 11, der als Bewuchsfläche für die aeroben Mikroorganismen und gleichzeitig der Sauerstoffeintragung dient, Im Inneren als Bewuchsflächen Scheibentauchkörper 25 auf.
Aussen sind gerippte und gelochte Kunststoffschläuche 26 angebracht, die In erster Linie dem Sauerstoffeintrag durch Rotation und In zweiter Urne Im wesentlichen als Bewuchsfläche dienen Zur Erhöhung der Effektivität sind Insgesamt drei dieser Kunst-
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stoff schläuche ineinander geschoben. Der gesamte Biokontaktor 11 kann für Reinigungszwecke aus dem Belebungsbecken 10 gehoben werden. Das Belebungsbecken 10 ist mit einer Überlauföffnung 13 versehen, an die ein Rohr 14 angeschlossen ist, wodurch die Verbindung zum Nachklärbecken 22 hergestellt ist. Das Rohr 14 mündet in der Nähe des Bodens des Nachklärbeckens 22 in letzteres. Das Nachklärbecken 22 ist durch eine lotrechte Wand 27, die knapp oberhalb des Bodens des Beckens endet unterteilt.
Ausserdem weist das Nachklärbecken 22 einen Ablauf 17 auf, der in eine Ablaufnnne 15 mündet. Zu beiden Seiten de Ablaufrinne 15 Im Nachklärbecken 22 angeordnete Tauchwände 16 dienen zur Vermeidung der Ausschwemmung von aufschwimmenden Schlamm in die Ablaufrinne 15. Ein gelöchertes Rezirkutionsrohr 18 am Boden des Nachklärbeckens 22 ist zur Absaugung des Belebtschlammes aus dem Nachklärbecken 22 vorgesehen ; hiezu dient eine Rezlrkulationspumpe 19. Zur Entlüftung der Kammern 4, 7 sind Entlüftung- rohre 20 vorgesehen. Zur Entlüftung des Nachklärbeckens 22 ist ein Entlüftungsrohr 21 vorgesehen. In Fig.
2 und 3 Ist der Wasserlauf in der Kläranlage durch Pfeile angedeutet. Das Abwasser gelangt über den Zulauf 1 In das erste Absetzbecken 2. Von dort fliesst das Abwasser durch den Gitterrost 23 und die Durchlässe 3 in die erste Kammer 4 zum anaeroben Abbau. Von der Kammer 4 fliesst Abwasser durch die Durchlässe 3'in das zweite Absetzbecken 5 und durch die Durchlässe 3'wieder zurück in die Kammer 4 und weiter zurück durch die Durchlässe 3 in das erste Absetzbecken 2. Aus dem ersten Absetzbecken 2 fliesst das Abwasser über die Rohrleitung 6 in die zweite Kammer 7 zum anaeroben Abbau. Mittels des Saugrohres 8 und der Dosierpumpe 9 wird das Abwasser von der Kammer 7 in das Belebungsbecken 10 gepumpt.
Das Zirkulieren des Abwassers vom ersten Absetzbecken 2 über die Kammer 4 in das zweite Absetzbecken 5 und wieder zurück über die Kammer 4 in das erste Absetzbecken 2 und von dort in die Kammer 7 ergibt sich einerseits durch unterschiedliche Füllhöhen in den einzelnen Kammern und Becken aufgrund unterschiedlicher Zuläufe und anderseits duch ein dosiertes Abpumpen des Abwassers aus der Kammer 7 mittels der Pumpe 9. Das gereinigte Abwasser gelangt schliesslich aus dem Belebungsbecken 10 über die Überlauföffnung 13 und das Rohr 14 In das Nachklärbecken 22, aus dem es durch den Ablauf 17 und über die Ablaufrinne 15 entfernt wird.