DE19538387A1

DE19538387A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage

Info

Publication number: DE19538387A1
Application number: DE1995138387
Authority: DE
Inventors: Michael Trienes
Original assignee: THEODOR ZINK GmbH
Current assignee: THEODOR ZINK GmbH
Priority date: 1995-10-14
Filing date: 1995-10-14
Publication date: 1997-04-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtung zur Umrüstung von Mehrkammer- Kleinkläranlagen.

In der Literatur sind eine Reihe von Verfahren zur Reinigung von Hausabwässern bzw. kleinerer Abwassermengen bekannt. Neben den noch häufig eingesetzten 3-Kammer- Ausfaulgruben werden auch Mehrkammersysteme beschrieben, die mit Vorklärbecken, Festbettreaktor und Nachklärbecken arbeiten. Hierbei ist z. B. ein Rundbauwerk in 4 Becken unterteilt, welches die Funktionen Vorklärbecken, schwimmender Festbettreaktor, Belüftungsbecken und Nachklärbecken beinhaltet. Dem Vorklärbecken wird hierbei das zu reinigende Abwasser über einen Zulauf zugeführt, wobei im Vorklärbecken die erste Absetzung von groben Verunreinigungen erfolgt. Mittels eines Überlaufes gelangt das vorgeklärte Abwasser in das Becken 2, in welchem sich ein Festbettreaktor befindet, der aus schwimmfähigem Material besteht. Diese Füllmaterialien dienen zur Fixierung anaerober Mikroorganismen, so daß hier das von unten nach oben strömende Wasser weiter gereinigt wird.

Der obere Teil dieses Festbettreaktors enthält gewöhnlich ein gelochtes Rohr, über welches das Abwasser in das Belüftungsbecken strömen kann. Hier wird in bekannter Weise nach dem Belebtschlammverfahren gehandelt. Das hier weiter gereinigte Abwasser geht nun über ein Überlaufsystem in das Nachklärbecken, welchem es mittels einer weiteren Überlaufrinne entnommen werden kann. Das Verfahren ist durch einen relativ hohen Energieverbrauch sowie einen unkontrollierten Durchfluß des zu reinigenden Mediums gekennzeichnet. Ausreichendes Puffervolumen für mögliche Großmengen bzw. Störfälle steht ebenfalls nicht zur Verfügung.

Bei einer weiteren Variante von bekannten Reinigungsverfahren wird als Fließbett-Material Sand verwendet. Der im Regelfall benutzte Quarzsand hat ein recht hohes spezifisches Gewicht und benötigt dadurch viel Energie, um für das Funktionieren des Systems in der Schwebe gehalten zu werden. Darüber hinaus ist die Oberfläche der Sandteilchen glatt und geschlossen, welches den Aufwuchs und die Fixierung von Mikroorganismen erschwert.

Auch die bisher vorwiegend benutzten 3-Kammer-Ausfaulgruben reinigen die Abwässer nach einem anaeroben Verfahren, dessen Reinigungsleistung - nach den heutigen Anforderungen - nicht mehr ausreicht. Diese Systeme arbeiten nach einem zulaufabhängigen, ungesteuerten Durchflußverfahren, wobei die zur exakten Durchführung des Reinigungsverfahrens notwendige definierte Verweil- und Behandlungszeit nicht sichergestellt werden kann. Bei dieser Lösung ist es deshalb nicht auszuschließen, daß durch das ausgetragene, versickernde, unzureichend gereinigte Abwasser Umweltschäden verursacht werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Zwangsverbindung der Kammern aufzuheben und durch Realisierung eines Batchverfahrens und zusätzlich im aeroben Bereich arbeitenden einen in seinen Verfahrensparametern und Ergebnissen kontrollierten und kontrollierbaren Prozeß zu realisieren, der undefinierten Durchfluß und damit Entstehung unzureichend gereinigter Abwässer mit Sicherheit verhindert sowie zur Beschleunigung des Verfahrens beiträgt. Gleichzeitig soll zur Verbesserung von Funktion und Störsicherheit der Einbau beweglicher Teile sowie die Nutzung von stromführenden Kabeln und Pumpen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die in den umzurüstenden Mehrkammer-Systemen vorhandenen Verbindungs- und Überlauföffnungen verschlossen werden, wobei das zu reinigende Abwasser chargenweise und geregelt von Kammer zu Kammer durch pneumatische Pumpen transportiert wird.

In diversen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung werden z. B. die Lufteinspeisungs leitungen aus einer zentralen Steuereinheit mit Druckluft versorgt, wobei die Steuerung sowohl zeit- als auch füllstandsabhängig über eine programmierbare Steuerung erfolgt. Bei einer zu geringen Abwassermenge in der Vorklärkammer verbleiben die nachfolgenden Kammern im jeweiligen Prozeßschritt und die Anlage schaltet von zeitgesteuerter auf zulaufgesteuerte Regelung um. Weitere erfindungsgemäße Varianten, wie z. B. das belüftete Festbett mit ausschließlich aeroben Biomassen, werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens stellt sich wie folgt dar: Das Abwasser gelangt durch die bereits vorhandenen, bauseits installierten Rohre in die Vorklärkammer (5). Hier werden die groben Inhaltsstoffe abgeschieden und unterliegen wie in bekannten Verfahren einem Faulprozeß.

Der ausgefallene Faulschlamm wird, entsprechend den örtlichen Vorschriften, in regelmäßigen Abständen entsorgt. Das vorgeklärte Abwasser gelangt nun, wenn eine bestimmte Menge angefallen ist, über den Druckluftheber (11) in die Kammer mit belüftetem Festbett (6). Hier werden die Inhaltsstoffe von den auf dem Festbett (16) siedelnden Mikroorganismen abgebaut. Dazu wird das Becken belüftet, damit ein aerobes Milieu sichergestellt wird. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne, in der der Abbau der enthaltenen organischen Schmutzfracht sichergestellt ist, wird das Abwasser in die Nachklärkammer (7) über den Druckluftheber (12) gepumpt. Hier findet eine Nachklärung eventuell mitgerissener Schlammteilchen statt und es stellt sich aufgrund der Sauerstoffzehrung wieder ein anaerobes Milieu ein, welches die Voraussetzung für eine Denitrifikation ist.

Ist inzwischen in der Vorklärkammer (5) genügend Abwasser für die nächste Charge vorhanden, wird die Nachklärkammer (7) mittels des Drucklufthebers (10) partiell entleert und das gleiche Volumen aus der Kammer mit belüftetem Festbett (6) nachgefüllt. Sodann kann aus der Vorklärkammer (5) ein entsprechendes Volumen in die Kammer mit belüftetem Festbett (6) umgepumpt werden und der Reinigungsprozeß beginnt von neuem.

Sollte jedoch nicht genügend Abwasser in der Vorklärkammer (5) vorhanden sein, verbleiben die Becken im jeweiligen Prozeßschritt, bis genügend Abwasser zugelaufen ist. Somit wechselt die Steuerung je nach Zulauf zur Anlage von einer zeitgesteuerten auf eine zulaufgesteuerte Regelung.

Um Zulaufschwankungen auszugleichen, verfügt die Vorklärkammer (5) über ein von der Anlagengröße abhängiges erhebliches Puffervolumen (18, 19), damit die vorgegebene Mindestbehandlungszeit für eine Charge immer gewährleistet bleibt.

Der Gegenstand der Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Mehrkammer-Kleinkläranlage im vertikalen Schnitt,

Fig. 2 Horizontaler Schnitt durch Mehrkammer-Kleinkläranlage,

Fig. 3 Druckluftheber.

Der in Fig. 3 dargestellte Druckluftheber besitzt eine Ansaugöffnung (4), welche unterhalb der sogenannten Schwimmschlammschicht, jedoch oberhalb des Bodensatzes - in der Klarzone des zu reinigenden Wassers - ansaugt. Zur Förderung werden grobblasige Luftperlen (3) benötigt, welche über die Lufteinspeisungsleitung (2) am unteren Ende des Drucklufthebers eingeführt werden. Das Hebersteigrohr (1) sollte zur Sicherstellung der notwendigen Förderleistung eine Länge von ca. 1,5 m besitzen.

In Fig. 2 ist der Zulauf (9) in die Vorklärkammer (5) dargestellt. Über den Druckluftheber (11) erfolgt der Transport des Abwassers chargenweise in die Kammer mit belüftetem Festbett (6). Beide Kammern sind getrennt durch die Zwischenwand (14) und werden umfaßt von der Reaktorwandung (13). Innerhalb der Kammer mit belüftetem Festbett (6) ist das untere Belüftungssystem für das Festbett (17) sowie das Festbett (16) zur Fixierung der Mikroorganismen dargestellt.

Die Kammer mit belüftetem Festbett (6) ist über die Zwischenwand (15) zur Nachklärkammer (7) abgeschottet. Mittels des Drucklufthebers (10) wird das saubere Abwasser über den Ablauf (8) in die vorgegebenen Sickernetze abgeleitet.

In Fig. 1 ist die geschlossene Mehrkammer-Kleinkläranlage im Schnitt dargestellt. Die Funktionen des Zulaufs (9), des Ablaufs (8) sowie der Druckluftheber (10, 11, 12) wurden bereits in Fig. 2 näher beschrieben. Die Chargenmenge wird durch den Maximalpegel (18) sowie den Minimalpegel (19) festgelegt.

Bezugszeichenliste

1 Heber-Steigrohr
2 Lufteinspeisung
3 Grobblasige Luftperlen
4 Ansaugöffnung
5 Vorklärkammer
6 Kammer mit belüftetem Festbett
7 Nachklärkammer
8 Ablauf
9 Zulauf
10 Druckluftheber 3
11 Druckluftheber 1
12 Druckluftheber 2
13 Reaktorwandung
14 Zwischenwand Vorklärkammer
15 Zwischenwand Nachklärkammer
16 Festbett
17 Belüftungssystem für Festbett
18 Maximalpegel
19 Minimalpegel

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage, dadurch gekennzeichnet, daß die in den umzurüstenden Mehrkammersystemen vorhandenen Verbindungs- und Überlauföffnungen verschlossen werden, wobei das zu reinigende Abwasser chargenweise und geregelt von Kammer zu Kammer (5, 6, 7) durch pneumatische Pumpen (10, 11, 12) transportiert wird.

2. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinspeisungsleitungen (2) aus einer zentralen Steuereinheit mit Druckluft versorgt werden, wobei die Steuerung sowohl zeit- als auch füllstandsabhängig über eine programmierbare Steuerung (SPS) erfolgt.

3. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu geringen Abwassermengen in der Vorklärkammer (5) die nachfolgenden Kammern (6, 7) im jeweiligen Prozeßschritt verbleiben und die Anlage von zeitgesteuerter auf zulaufgesteuerte Regelung umschaltet.

4. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in die 2. Kammer (6) ein von unten belüftetes Festbett (16, 17) zur Fixierung der Mikroorganismen eingebaut wird.

5. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer mit belüftetem Festbett (6) ausschließlich aerobe Biomassen eingesetzt werden.

6. Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftheber (10, 11, 12) aus Kunststoffrohr bestehen.

7. Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftheber (10, 11, 12) einen Rohrdurchmesser von ca. 3 cm und eine Länge von ca. 1,5 m besitzen.

8. Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftheber (10, 11, 12) mit am unteren Ende angebrachten Lufteinspeisungsleitungen (2) versehen sind.

9. Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinspeisungsleitungen (2) einen maximalen Durchmesser von 1 cm besitzen.

10. Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkammer-Kleinkläranlage 3 Kammern besitzt mit einem Volumenverhältnis von ½ : ¼ : ¼ (5, 6, 7), wobei sich der relative Volumenwert ½ auf die Vorklärkammer (5) zur Sicherstellung eines ausreichend großen Puffervolumens bezieht.

11. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß im Chargenbetrieb gearbeitet wird.

12. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandenen Verbindungsöffnungen zwischen den einzelnen Kammern verschlossen werden und die Kleinkläranlage in 3 voneinander völlig unabhängige Becken aufgeteilt wird.

13. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Abwassers von Becken zu Becken (5, 6, 7) ausschließlich durch die Druckluftheber (10, 11, 12) erfolgt.

14. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftheber (10, 11, 12) mit handelsüblichen Befestigungsclipsen an der Reaktorwandung (13) und/oder den Zwischenwänden (14, 15) befestigt werden.

15. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abwasser in der Nachklärkammer (7) geklärt und/oder einer Denitrifikation unterworfen wird und mittels des Drucklufthebers (10) in vorhandene Sickernetze geführt wird.

16. Verfahren und Vorrichtung zur Umrüstung einer Mehrkammer-Kleinkläranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Denitrifikation in der Nachklärkammer (7) vorzugsweise aufgrund der Sauerstoffzehrung über ein anaerobes Milieu erfolgt.