Kläranlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kläranlage zur biologischen Reinigung von Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren, mit einem Belebungsraum und einem nachgeschalteten Nachklärraum.
Bei den bekannten Anlagen dieser Art ist sowohl der Belebungsraum wie auch der Nachklärraum in offenen Becken verschiedenster Formen untergebracht. Diesen Becken ist gemeinsam, dass sie, gerade weil sie offen sind, in der Regel als in den Erdboden eingelassene Betonbecken ausgeführt sind. Abgesehen von hohen Erstellungskosten benötigt diese Bauweise verhältnismässig viel Grundfläche, weil die zwei Becken zwangsläufig mit einem grösseren oder kleineren Abstand nebeneinander angeordnet werden müssen.
Ausserdem lassen sich die Vorgänge, die sich im aktiveren , nämlich im Belebungs- oder Belüftungsbekken abspielen, nur mit der darin wirksamen Belüftungseinrichtung beeinflussen, da der Flüssigkeitsspiegel in diesem Becken mit der Umgebungsluft in Berührung steht. Dies wurde zwar bisher als Vorteil angesehen, weil von der Annahme ausgegangen wurde, dass je grösser die mit der Umluft in Berührung stehende Fläche sei, desto besser müsse auch die Durchlüftung sein. Die bisherige Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass der Anteil der im Belebungsbecken durch die mit der Umluft in Berührung stehende Fläche des Flüssigkeitsspiegels allein erzielbare Belüftung gegenüber dem mit der Belüftungseinrichtung erzielbaren Durchlüftung verschwindend klein ist.
Von dem Gesichtspunkt der Durchlüftung aus gesehen gibt sich somit bei dieser Sachlage die offene Bauweise der Belebungsbecken als kaum gerechtfertigt zu erkennen.
Abgesehen davon birgt diese Bauweise gewisse Gefahren insofern in sich, als es trotz Umzäunung der Becken immer wieder vorkommt, dass Wildtiere, z.B. Katzen, Nager, oder sogar Menschen bei eingeschalteter Belüftung in das Becken fallen, was ein Stillsetzen der Belüftungseinrichtung, somit einen unerwünschten Betriebsunterbruch zur Folge hat. Schliesslich soll nicht unberücksichtigt bleiben, dass offene Belebungsbecken eine Immissionsquelle für Lärm, oftmals unangenehme Gerüche und für Wasserstaub bilden, wobei letzterer in der kalten Jahreszeit zu störenden Eisbildungen führen kann.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Anlage der eingangs genannten Art, die sich in ihrer Bauweise wesentlich vom bisher üblichen unterscheidet.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Belebungsraum derart auszugestalten, dass einerseits alle Einflüsse auf dessen Inhalt unter Kontrolle bleiben und dass andererseits der Inhalt des Belebungsraumes keinen Einfluss auf die Umgebung ausüben kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorgeschlagene Kläranlage erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Belebungsraum in einem allseits abgeschlossenen Raum untergebracht ist, in den die Verbindungsleitungen zum Nachklärraum sowie mindestens eine Zu führleitung für ein sauerstoffhaltiges Gas münden.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischem Vertikalschnitt eine Kläranlage mit rechteckigem Nachklärbecken,
Fig. 2 die Anlage der Fig. 1 in schematischem Aufriss, und
Fig. 3 in schematischem Vertikalschnitt eine zweite Ausführungsform.
Man erkennt in den Fig. 1 und 2 eine Kläranlage mit einem rechteckigen, langgestreckten Nachklärbecken 1, das umgeben ist von einem Belebungsraum 2, der in einem ringförmigen, im Querschnitt kreisrunden Rohrtunnel 3 unterirdisch rund um das Nachklärbecken 1 herum verlegt ist. Der Tunnel kann, wie im Grundriss der Fig. 2 angedeutet ist, aus aneinander angeschlossenen Rohrsegmenten aus Kunststoff (z.B. glasfaserverstärktes Polyesterharz), Asbestzement, Beton oder Stahl zusammengesetzt sein.
Die in diesen Tunnel mündenden Leitungen sind nur schematisch angegeben. Es sind dies: ein Schlammablauf 4 vom Belebungsraum 2 in das Nachklärbecken 1 und zwar in dessen Stirnseite, die als Sedimentationsraum 5 mit einem Schlammsumpf 6 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass in den Schlammablauf 4 eine Pumpe sowie Ventile (beide hier nicht dargestellt) eingebaut sein können, damit das Umfüllen vom Belebungsraum 2 in das Nachklärbecken 1 gesteuert werden kann. Vom Schlammsumpf 6 führt eine (gegebenenfalls auch mit einer Pumpe versehene) Schlamm-Rückführleitung 7 in die Nähe der Saugseite eines Propellers 15, der noch zu beschreiben sein wird.
Vom Flüssigkeitsspiegel im Nachklärbecken führt eine Rückführleitung 9 für Schwimm- und Schwebestoffe ebenfalls zurück in den Belebungsraum 2. Der Eingang zu dieser Rückführleitung 9 befindet sich zwischen zwei Wänden 11, 12, die im Nachklärbecken 1 eine Beruhigungszone definieren, in die auch ein Kettenräumer 13 mündet, der den am Boden des Nachklärbeckens 1 sich ansammelnden Schlamm dem Schlammsumpf 6 und über die Leitung 7 wieder dem Belebungsraum zuführt. An dem dem Sedimentationsraum 5 gegenüberliegenden Ende des Nachklärbeckens 1 sind Ablaufrinnen 10 vorhanden, die das nachgeklärte Wasser aus dem Becken ausfliessen lassen.
Damit die Zirkulation der Flüssigkeit im Belebungsraum sichergestellt bleibt, ist eine Umwälzpumpe in der Art eines angetriebenen Propellers 15 vorgesehen, der über eine Motor-Getriebeeinheit 14 angetrieben ist. Die Zufuhr von Luft zum Belebungsraum erfolgt über eine Leitung 16, die von einer Luftaufbereitungsanlage 17 ausgeht, die in diesem Fall ein über einen Filter 19 ansaugendes Gebläse 18 aufweist. Die Leitung 16 mündet auf der Druckseite des Propellers 15 in den Belebungsraum 2.
Die Leitung 16 kann auch oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Belebungsraum 2 münden. Falls sie, wie dargestellt, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einmündet, erfolgt bereits in diesem Bereich eine mit der Druckluftbelüftung vergleichbare Belüftung, die noch durch die Wirkung des Propellers 15 unterstützt wird. Dies schliesst jedoch eine zusätzliche Oberflächenbelüftung nicht aus, da der Belebungsraum 2 ja ringförmig ausgebildet ist und wegen des Propellers 15 einen steten Flüssigkeitsumlauf aufweist. So kann z.B. an einer von der Einmündung Leitung 16 in den Belebungsraum 2 entfernten Stelle ein herkömmlicher Oberflächenbelüfter 20 (gestrichelt eingezeichnet) eingebaut werden, der eine zusätzliche Belüftung der Flüssigkeit mit dem allenfalls über dem Flüssigkeitsspiegel befindlichen Luftpolster bewirkt.
Es versteht sich, dass der Belebungsraum 2 für allfällige Kontrollgänge zugänglich ist, z.B. über Einstiegluken 21, in die auch die Entlüftungsöffnungen eingebaut sein können, die notwendig sind, damit überhaupt dem Belebungsraum Luft zugeführt werden kann. Bedenkt man, dass der Belebungsraum 2 vollständig unterirdisch und abgedeckt angelegt wird, so werden die Vorteile der dargestellten Anlage offensichtlich. Die Grundfläche über dem Tunnel 3 bleibt weitgehend, d.h. mit Ausnahme der Stellen wo Antriebsmotoren, Einstiegluken und die Luftaufbereitungsanlage angeordnet sind, nutzbar. Die Vorgänge im Belebungsraum sind vollständig beherrschbar, weil ein unkontrollierter Kontakt mit der Umgebungsluft nicht vorhanden ist. Die Temperaturen im Belebungsraum sind von den atmosphärischen Temperaturen weitgehend unabhängig.
Es entsteht kaum ein von aussen hörbarer Lärm, Immissionen in die Atmosphäre in Form von Wasserstaub und von Gerüchen sind unterbunden.
Dazu kommt noch eine verhältnismässig billige und dennoch bezüglich Festigkeit einwandfreie Bauweise, die keiner weiteren Schutzmassnahmen (Umzäunung) be darf.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, das sich von der ersten Anlage vor allem durch ein zentralsymmetrisches Nachklärbecken 22 (z.b.
quadratisch, vieleckig oder kreisrund) unterscheidet. Um das Nachklärbecken herum und unterirdisch ist wiederum in Form eines ringförmigen Tunnels 23 der Belebungsraum 24 angelegt, der über eine Leitung 24 mit einem Dükerrohr 25 in der Mitte des Nachklärbeckens verbunden ist, welches seinerseits von einem Sedimentationsrohr 26 umgeben ist. Nicht dargestellt sind allfällige in der Leitung 24 eingebaute Ventile und/oder Förderpumpen.
In der Mitte der Sohle des Nachklärbeckens ist ein Schlammsumpf 27 vorgesehen von dem eine Schlamm Ablauf- oder -Rückführleitung 28 ausgeht. Im Nachklärbecken ist auch eine drehbare und zentripetal wirkende Schlammräume 29 angeordnet.
Von einer oberidisch angeordneten Luft- oder Gasaufbereitungsanlage 30 geht eine Leitung für den im Belebungsraum 24 notwendigen Gasbedarf aus und mündet bei 32 unter dem Flüssigkeitsspiegel in den Tunnel 23. Dabei ist die Mündung 32 das Ende eines Rohrkrümmers 33, so dass die von der Anlage 30 unter Druck zugeführte Luft nicht nur durch die Flüssigkeit hochperlt sondern allmählich eine Zirkulation im Tunnel 23 hervorruft. Auch hier kann die Belüftung mittels eines die Tunnelwand durchstossenden Oberflächenbelüfters unterstützt werden.
Aus dem vorstehend Gesagten dürfte hervorgehen, dass die erfindungsgemässe Anlage dem Fachmann grössere als bisher übliche Möglichkeiten lässt, die vorhandene Grundfläche auszunützen, den Betrieb der Anlage genau auf die anfallenden Abwässer einzustellen und im wesentlichen ohne auf Witterungseinflüsse Rücksicht nehmen zu müssen.
Die vorgeschlagene Anlage kann mit Belebungs- und Nachklärräumen beliebiger Form ausgelegt werden. Die Belüftung kann in der Art einer Druckbelüftung mit Luft oder sauerstoffangereicherter Luft, oder aber auch mit einem oder mehreren Oberflächenbelüftern erfolgen.
Sewage treatment plant
The present invention relates to a sewage treatment plant for the biological purification of waste water using the activated sludge process, with an activation room and a downstream clarification room.
In the known systems of this type, both the activation room and the final clarification room are housed in open tanks of various shapes. What these basins have in common is that, precisely because they are open, they are usually designed as concrete basins sunk into the ground. Apart from the high construction costs, this type of construction requires a relatively large amount of floor space because the two basins inevitably have to be arranged next to one another with a greater or lesser distance.
In addition, the processes that take place in the more active, namely in the aeration or ventilation basin, can only be influenced with the ventilation device that is effective therein, since the liquid level in this basin is in contact with the ambient air. This has so far been seen as an advantage because it was assumed that the larger the area in contact with the circulating air, the better the ventilation must be. However, previous experience has shown that the proportion of aeration that can be achieved in the aeration tank by the surface of the liquid level in contact with the circulating air is negligibly small compared to the aeration that can be achieved with the aeration device.
From the point of view of ventilation, the open construction of the aeration basins is hardly justified in this situation.
Apart from that, this type of construction harbors certain dangers insofar as it happens again and again that wild animals, e.g. Cats, rodents or even people fall into the pool when the ventilation is switched on, which causes the ventilation device to be shut down and thus results in an undesirable interruption in operation. Finally, it should not be disregarded that open aeration basins are a source of immission for noise, often unpleasant smells and for water dust, whereby the latter can lead to disruptive ice formation in the cold season.
The present invention now aims to create a system of the type mentioned at the outset, which differs significantly in its construction from the hitherto customary.
The object of the invention is to design the activation room in such a way that, on the one hand, all influences on its content remain under control and, on the other hand, the content of the activation room cannot exert any influence on the surroundings.
To solve this problem, the proposed sewage treatment plant is characterized according to the invention in that the activation room is accommodated in a space which is closed on all sides and into which the connecting lines to the secondary clarification room and at least one feed line for an oxygen-containing gas open.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 in a schematic vertical section a sewage treatment plant with a rectangular secondary clarifier,
FIG. 2 shows the system of FIG. 1 in a schematic elevation, and FIG
3 shows a second embodiment in a schematic vertical section.
1 and 2 show a sewage treatment plant with a rectangular, elongated secondary clarifier 1, which is surrounded by an activated sludge chamber 2, which is laid underground around the secondary clarifier 1 in an annular pipe tunnel 3 with a circular cross section. As indicated in the plan of FIG. 2, the tunnel can be composed of pipe segments made of plastic (e.g. glass fiber reinforced polyester resin), asbestos cement, concrete or steel that are connected to one another.
The lines opening into this tunnel are only shown schematically. These are: a sludge drain 4 from the activation chamber 2 into the secondary clarifier 1, specifically in its end face, which is designed as a sedimentation chamber 5 with a sludge sump 6. It goes without saying that a pump and valves (both not shown here) can be built into the sludge drain 4 so that the transfer from the activation chamber 2 into the secondary clarifier 1 can be controlled. A sludge return line 7 (possibly also provided with a pump) leads from the sump 6 to the vicinity of the suction side of a propeller 15, which will be described later.
From the liquid level in the secondary clarifier, a return line 9 for swimming and suspended matter also leads back into the activation room 2. The entrance to this return line 9 is located between two walls 11, 12, which define a calming zone in the secondary clarifier, into which a chain scraper 13 also opens , which feeds the sludge that collects on the bottom of the secondary clarifier to the sludge sump 6 and via the line 7 back to the activation room. At the end of the secondary clarification basin 1 opposite the sedimentation space 5 there are drainage channels 10 which allow the clarified water to flow out of the basin.
So that the circulation of the liquid in the activated sludge chamber is ensured, a circulation pump in the form of a driven propeller 15 is provided, which is driven by a motor-gear unit 14. The supply of air to the activation room takes place via a line 16 which originates from an air treatment system 17, which in this case has a fan 18 sucking in via a filter 19. The line 16 opens into the activation chamber 2 on the pressure side of the propeller 15.
The line 16 can also open into the activation chamber 2 above the liquid level. If, as shown, it opens below the liquid level, ventilation comparable to compressed air ventilation already takes place in this area, which is also supported by the action of the propeller 15. However, this does not rule out additional surface aeration, since the aeration space 2 is of ring-shaped design and, because of the propeller 15, has a constant liquid circulation. E.g. A conventional surface aerator 20 (shown in dashed lines) can be installed at a point remote from the confluence of the line 16 into the aeration chamber 2, which causes additional aeration of the liquid with the air cushion possibly above the liquid level.
It goes without saying that the activation room 2 is accessible for any inspection rounds, e.g. Via access hatches 21, in which the ventilation openings can also be built, which are necessary so that air can be supplied to the aeration space at all. If one considers that the activation room 2 is laid out completely underground and covered, the advantages of the system shown become obvious. The area above the tunnel 3 remains largely, i.e. with the exception of the places where drive motors, access hatches and the air treatment system are arranged, can be used. The processes in the activation room are completely controllable because there is no uncontrolled contact with the ambient air. The temperatures in the activation room are largely independent of the atmospheric temperatures.
There is hardly any noise that can be heard from outside, and immissions into the atmosphere in the form of water dust and odors are prevented.
In addition, there is a relatively cheap, yet impeccable construction in terms of strength, which does not require any further protective measures (fencing).
In Fig. 3, a second embodiment is shown schematically, which differs from the first system mainly by a centrally symmetrical secondary clarifier 22 (e.g.
square, polygonal or circular). Around the secondary clarifier and underground, the activation chamber 24 is again in the form of an annular tunnel 23, which is connected via a line 24 to a culvert pipe 25 in the middle of the secondary clarifier, which in turn is surrounded by a sedimentation pipe 26. Any valves and / or feed pumps built into the line 24 are not shown.
In the middle of the bottom of the secondary clarifier, a sludge sump 27 is provided from which a sludge drainage or return line 28 extends. A rotatable and centripetally acting sludge chamber 29 is also arranged in the secondary clarifier.
A line for the gas requirement required in the activation chamber 24 emanates from an air or gas processing system 30 arranged above the floor and opens into the tunnel 23 at 32 below the liquid level. The opening 32 is the end of a pipe bend 33 so that the system 30 Air supplied under pressure not only bubbles up through the liquid but gradually creates a circulation in the tunnel 23. Here too, the ventilation can be supported by means of a surface ventilator piercing the tunnel wall.
From what has been said above, it should be evident that the system according to the invention gives the person skilled in the art greater options than previously usual to utilize the available floor space, to adjust the operation of the system precisely to the wastewater occurring and essentially without having to take into account the effects of the weather.
The proposed system can be designed with activation and secondary clarification rooms of any shape. The ventilation can take place in the form of pressure ventilation with air or oxygen-enriched air, or else with one or more surface aerators.