DE19908781A1 - Verfahren zur Wasserreinigung und biologische Wasseraufbereitungsanlage - Google Patents
Verfahren zur Wasserreinigung und biologische WasseraufbereitungsanlageInfo
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Abstract
Die beschriebene Wasseraufbereitungsanlage soll sich u. a. zur Reinigung von Swimmingpools, Teichen, Fischaufzuchtbecken oder Aquarien eignen, deren Wasser bisher im Kreislauf über Filteranlagen gereinigt wird. DOLLAR A Vorgeschlagen wird ein Verfahren, bei dem mindestens die Kammer für die biologische Klärung nach außen hin geschlossen wird und das Wasser beim Durchlauf durch diese Kammer(n) während aerober Betriebsphasen mittels Luft unter Überdruck gehalten wird. Bei einer entsprechenden Kläranlage mit mindestens einer Vorklärkammer (2), einer Tauchbettkammer (6) und einer Nachklärkammer (11), die durch Überläufe (5, 10) miteinander verbunden sind, soll mindestens die Tauchbettkammer (6) nach außen hin geschlossen ausgeführt sein. Diese soll einen Einlaß (9) für die Zuführung von Druckluft aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserreini
gung sowie eine zu dessen Durchführung geeignete biolo
gische Wasseraufbereitungsanlage. Sie ist insbesondere
anwendbar im Kreislaufbetrieb zur Reinigung von Swim
mingpools, Teichen, Fischaufzuchtbecken oder Aquarien.
Zum Sauberhalten und Reinigen von Aquarien, Teichen
oder Swimmingpools werden zur Zeit Anlagen eingesetzt,
mit denen das Wasser mittels Pumpe im kontinuierlichen
Umlauf durch einen bzw. mehrere Filter gefördert wird.
Diese Filtertätigkeit reicht allerdings nicht aus, um
insbesondere Ballaststoffe des Wassers wie Nitrate und
Phosphate, die zu einem großen Algen- und Kleinlebewe
senwachstum führen, in genügender Weise zu reduzieren.
Es muß daher zu zusätzlichen Maßnahmen gegriffen wer
den. Bei Aquarien, ggf. auch bei Swimmingpools, führt
man von Zeit zu Zeit neben einer mechanischen Reinigung
einen generellen Wasserwechsel durch. Bei Teichen wer
den wie auch bei Swimmingpools Chemikalien zugesetzt,
im Fall von Swimmingpools teilweise sogar keimtötende
Mittel.
Eine notwendige Maßnahme hierbei ist das regelmäßige
Säubern und Erneuern der Filtersubstrate, was auf
Dauer sowohl Zeit- als auch kostenintensiv ist.
Bei Teichen werden auch Belüftungsanlagen eingesetzt,
um den natürlichen Abbau der Verunreinigungen zu unter
stützen. Der dabei anfallende Klärschlamm sinkt zu Bo
den und stellt dann ebenfalls ein Problem dar, da er in
gewissen Zeitabständen kostenaufwendig entfernt werden
muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine zu dessen Durchführung geeignete Wasseraufbe
reitungsanlage anzugeben, die das bisherige Filtern
oder andere, nicht ausreichende Methoden ersetzen bzw.
vorteilhaft ergänzen kann. Bei der Aufbereitung sollen
die im Wasser enthaltenen überschüssigen Nährstoffe wie
Nitrate und Phosphate, Schwebeteilchen und andere bio
logische Belastungen in höherem Umfang als bei Fil
teranlagen und ohne regelmäßige Filtermaterial
wechselung kontinuierlich aus dem Wasser entfernt oder
in einen Zustand überführt werden, der in einfacher
Weise eine Extraktion dieser Stoffe aus dem Wasser
kreislauf ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk
male im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 in
Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff.
Zweckentsprechende Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen enthalten.
Im Gegensatz zu bekannten kommunalen und biologischen
Kleinkläranlagen arbeitet die erfindungsgemäße Anlage
unter Überdruck. Die Wasseraufbereitungsanlage ist dazu
geschlossen ausgeführt, die Einlauföffnung ist gegebe
nenfalls mit einem Absaugsystem des zu reinigenden Was
serreservoirs verbunden. Überraschenderweise wurde ge
funden, daß auch unter Druckverhältnissen die biologi
sche Reinigung unter Druckluftzufuhr effektiv arbeitet,
wobei die Effektivität sich sogar steigern läßt, und
die Anlage bis in extrem kleine Volumina bis minimal
ca. 4 bis 8 Liter verringert werden kann. Mittels ein
gepreßter Luft, die den Wasserdruck überwinden muß, in
die biologische Klärstufe wird die biologische Reini
gung aktiviert. Der erhöhte Druck führt zu erhöhter
Sauerstoffaufnahme des Wassers und damit zu einer bes
seren Sauerstoffversorgung der Reinigungsbakterien, die
wiederum eine bessere Reinigungsleistung erbringen. Dem
Wasser werden bei jedem Durchlauf Belastungsstoffe ent
zogen. Es wird, sofern im Kreislaufbetrieb gearbeitet
wird, wieder zurück in das Wasserreservoir befördert.
Oberhalb des Bioreaktors entsteht ein Luftpolster, das
die Wasseroberfläche zurückdrückt und genutzt werden
kann, um die eingeblasene Luft ohne Wasseranteile in
einen Injektor entweichen zu lassen und damit den Was
serkreislauf zu dem zu säubernden Wasserreservoir in
Gang zu setzen.
Die Unterbringung der Wasseraufbereitungsanlage kann
z. B. unter oder neben dem Wasserreservoir, also bei
spielsweise einem Aquarium, einem Gartenteich oder ei
nem Swimmingpool, und so, wenn erforderlich, unsichtbar
erfolgen.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Wasser
aufbereitungsanlage ist erfindungsgemäß folgendermaßen
aufgebaut:
Das zu reinigende Wasser gelangt als erstes in ein Vor klärbecken, in dem sich die gröberen Schwimm- und Mulm teile absetzen. Über eine Tauchwand gelangt das Wasser in eine biologische Klärstufe, in der sich ein Festbett mit einer großen Oberfläche zum Aufwachsen von Bakte rienkulturen befindet. Diese Kulturen werden durch die aufperlende Luft, die unter Überdruck in die biologi sche Klärstufe eingepreßt wurde, und damit durch ange regte Wasserwirbelströme ständig gereinigt und binden entsprechend den bekannten Prozessen Nitrate, Phosphate und andere organische Bestandteile des Wassers, insbe sondere Harnstoffe aus dem Fischurin. Die Bindung er folgt durch Umwandlung in Bakterienmasse bzw. Umwand lung in Nitrate, Nitrite usw., die in Abhängigkeit vom Temperatur und Nährstoffangebot weiter zu Stickstoff und Kohlendioxid abgebaut werden können. Das Wasser mit den abgespülten und eventuell abgestorbenen Bakterien kulturen, die den Klärschlamm bilden, werden über eine Überlauf- und Tauchwand in ein Nachklärbecken über führt. Im Nachklärbecken kann sich der Klärschlamm ab setzen.
Das zu reinigende Wasser gelangt als erstes in ein Vor klärbecken, in dem sich die gröberen Schwimm- und Mulm teile absetzen. Über eine Tauchwand gelangt das Wasser in eine biologische Klärstufe, in der sich ein Festbett mit einer großen Oberfläche zum Aufwachsen von Bakte rienkulturen befindet. Diese Kulturen werden durch die aufperlende Luft, die unter Überdruck in die biologi sche Klärstufe eingepreßt wurde, und damit durch ange regte Wasserwirbelströme ständig gereinigt und binden entsprechend den bekannten Prozessen Nitrate, Phosphate und andere organische Bestandteile des Wassers, insbe sondere Harnstoffe aus dem Fischurin. Die Bindung er folgt durch Umwandlung in Bakterienmasse bzw. Umwand lung in Nitrate, Nitrite usw., die in Abhängigkeit vom Temperatur und Nährstoffangebot weiter zu Stickstoff und Kohlendioxid abgebaut werden können. Das Wasser mit den abgespülten und eventuell abgestorbenen Bakterien kulturen, die den Klärschlamm bilden, werden über eine Überlauf- und Tauchwand in ein Nachklärbecken über führt. Im Nachklärbecken kann sich der Klärschlamm ab setzen.
Dadurch, daß der Luftsauerstoff unter Überdruck in die
biologische Klärstufe eingebracht wird, wird ein viel
höherer Anteil des Sauerstoffs im Wasser gelöst als üb
licherweise unter normalem Druck. Durch das somit viel
höhere Sauerstoffangebot sind die Bakterienkulturen
sehr viel leistungsfähiger, d. h. der Abbauprozeß er
folgt schneller als im drucklosen Zustand.
Zur Unterstützung einer effektiven Absetzung wird nach
einer bevorzugten Ausführung ein Schrägklärer an der
Oberfläche des Nachklärbeckens angeordnet. Das Wasser
muß über die Schrägklärerplatten an die Oberfläche
steigen, wobei die vorhandenen Schlammpartikel nach un
ten fallen. Über einen Überlauf kommt das Wasser in ei
nen Saubertank, von dem es mittels einer Injektorpumpe
wieder zurück in das zu reinigende Wasserreservoir ge
pumpt werden kann.
Durch eine sensor- bzw. zeitgesteuerte Umschaltung kann
die Luftzufuhr unterhalb des Festbettes abgebrochen und
das Wasser entweder mittels Injektorpumpe oder einer
anderweitig angetriebenen Pumpe weiter gefördert wer
den. In diesem Falle setzt im Bioreaktor ein anaerober
Klärprozeß ein, der u. a. aus den vorher gebildeten Ni
triten freien Stickstoff und Kohlendioxid erzeugt, die
dann freigesetzt werden, was zu einer starken Entla
stung des Wassers führt. Der Stickstoff und das Kohlen
dioxid werden über den Injektorpumpenausgang in die Um
gebungsluft befördert.
Sowohl im Nachklärbecken als auch im Vorklärbecken sind
Schrägen eingebaut, die zum Sammeln des Mulms bzw. des
Klärschlamms an der tiefsten Stelle führen. Dort sind
Abflußhähne zum einfachen Entnehmen vorgesehen.
Das Verfahren und die nach diesem Verfahren arbeitende
Wasseraufbereitungsanlage läßt sich vorteilhaft in Be
reichen einsetzen, wo das Wasser bisher nur durch Fil
teranlagen gereinigt wurde, so bei Aquarien oder Tei
chen und Swimmingpools, aber auch bei Fischaufzucht-
oder Fahrzeugwaschanlagen und kleinen kommunalen oder
industriellen Abwasseranlagen, wo der Kreislauf inner
halb der Anlage durch eine Verbindung von Nachklär
becken und Vorklärbecken realisiert wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehöri
gen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin
dungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage als
Draufsicht,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Wasseraufbereitungs
anlage gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A und
Fig. 3 eine Variante der Wasseraufbereitungsanlage
mit einer speziell angepaßten Injektoranord
nung.
Wie Fig. 1 zeigt, gelangt das zulaufende Wasser über
einen Einlaß 1 zunächst in eine Vorklärkammer 2, in
welcher sich die gröberen Bestandteile als Schlamm ab
setzen können. Der Boden 3 der Vorklärkammer 2 ist zur
außen liegenden Ecke hin schräg abfallend gestaltet, so
daß sich der Schlamm hier sammeln kann. Er kann dann
nach gegebener Zeit über einen absperrbaren Auslaß 4
abgelassen werden. Durch den Überdruck in der Anlage
wird der Schlamm aktiv und schnell ausgespült.
Über einen Überlauf 5 gelangt das Wasser dann in die
Tauchbettkammer 6. Die Tauchbettkammer 6 ist mit Poly
ethylenkörpern 7 oder anderen Körpern aus insbesondere
für Bakterien aufwuchsfreundlichen Materialien gefüllt,
die ein ständig getauchtes Festbett bilden. Das Fest
bett wird zwangsbelüftet über Luftdüsen 8, die über ei
nen Lufteinlaß 9 mit Druckluft beaufschlagt werden.
Auf den Polyethylenkörpern 7 können sich Bakterienkul
turen ansiedeln, die infolge des Nährstoffangebotes und
der Sauerstoffversorgung eine biologische Reinigung des
Wassers vornehmen, wobei sich als Rückstand ein Klär
schlamm bildet, der mit dem Wasser über einen Überlauf
10 in die nachfolgende Nachklärkammer 11 transportiert
wird.
In der Nachklärkammer 11 ist ein Schrägklärer 12 ange
ordnet, auf dessen Platten sich der Klärschlamm ab
setzt, dann nach unten rutscht und auf den Boden der
Kammer fällt, der wiederum schräg abfällt. Über einen
weiteren Auslaß 13 kann dieser Klärschlamm von Zeit zu
Zeit entnommen und entsorgt werden. Das Wasser läuft
über einen weiteren Überlauf und sammelt sich in einer
Klarwasserkammer 14.
Wie Fig. 2 anschaulich zeigt, baut sich über dem Was
serspiegel in der Tauchbettkammer 6 ein Luftpolster 15
auf. Die Luft aus diesem Luftpolster 15 wird mit einem
Schwanenhalsrohr 16 zu einem Injektorrohr 17 geleitet,
das in die Klarwasserkammer 14 eintaucht. Beide bilden
zusammen eine Injektorpumpe 18, mit der das gereinigte
Wasser im Kreislauf zurück in das Wasserreservoir ge
fördert wird, aus dem es im verunreinigten Zustand ent
nommen wurde.
In Fig. 3 ist eine Variante der Injektoranordnung dar
gestellt. Die normalerweise über den Lufteinlaß 9 und
die Luftdüsen 8 in die Tauchbettkammer 6 eingelassene
Luft kann mittels eines 3/2-Wegeventils 19 umgeleitet
werden und gelangt dann unmittelbar zur Injektorpumpe
18. Die Tauchbettkammer 6 wird dann anaerob betrieben,
das gereinigte Wasser aber weiterhin mittels der Injek
torpumpe 18 befördert.
Abhängig von der Injektoranordnung und -auswahl wird
dem Wasser mehr oder weniger Sauerstoff zugemischt, so
daß im Wasser ein relativ konstanter Sauerstoffgehalt
eingestellt wird.
1
Einlaß
2
Vorklärkammer
3
Boden
4
Auslaß
5
Überlauf
6
Tauchbettkammer
7
Polyethylenkörper
8
Luftdüsen
9
Lufteinlaß
10
Überlauf
11
Nachklärkammer
12
Schrägklärer
13
Auslaß
14
Klarwasserkammer
15
Luftpolster
16
Schwanenhalsrohr
17
Injektorrohr
18
Injektorpumpe
19
3/2-Wegeventil
Claims (20)
1. Verfahren zur Wasserreinigung in einer in vonein
ander getrennten Kammern mindestens mit mechani
scher Vorklärung, biologischer Klärung und Nach
klärung unter Absetzen des Klärschlamms arbeitenden
Wasseraufbereitungsanlage
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens die Kammer für die biologische Klärung
nach außen hin geschlossen wird und das Wasser beim
Durchlauf durch diese Kammer(n) sowohl während
aerober Betriebsphasen als auch während anaerober
Betriebsphasen unter Überdruck gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wasseraufbereitungsanlage mit dem zu reinigen
den Wasserreservoir im Kreislauf betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kreislauf mittels der unter Überdruck stehenden
Luft nach dem Injektorprinzip aufrechterhalten
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kreislauf in anaeroben Betriebsphasen durch
Pumpen aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Luft der Kammer für die biologische Klärung von
unten zugeführt wird.
6. Biologische Wasseraufbereitungsanlage mit minde
stens einer Vorklärkammer (2), einer Tauchbettkam
mer (6) und einer Nachklärkammer (11), die durch
Überläufe (5, 10) miteinander verbunden sind, vor
zugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach ei
nem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens die Tauchbettkammer (6) nach außen
hin geschlossen ausgeführt ist und einen Einlaß (9)
für die Zuführung von Druckluft aufweist.
7. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch
6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nachklärkammer (11) eine Klarwasserkammer (14)
nachgeordnet ist.
8. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch
6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nachklärkammer (11) oder die Klarwasserkammer
(14) einen nach dem Injektorprinzip arbeitenden
Wasserauslaß aufweisen, bestehend aus einem in die
Kammer eintauchenden Injektorrohr (17) mit einer
Injektordüse, die mit einem sich über dem Wasser
spiegel in der Tauchbettkammer (6) bildenden Luft
polster (15) in Verbindung steht.
9. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch
8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Injektordüse zusätzlich wahlweise direkt mit
einem Luftdruckerzeuger in Verbindung steht.
10. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach einem
der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Tauchbettkammer (6) ein Festbett mit Körpern
aus einem für Bakterien aufwuchsfreundlichen Mate
rial enthält.
11. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch
10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Tauchbettkammer (6) ein Festbett aus Polyethy
lenkörpern (7) enthält.
12. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach einem
der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
im oberen Bereich des Nachklärbeckens (11) ein
Schrägklärer (12) angeordnet ist.
13. Biologische Wasseraufbereitungsanlage nach einem
der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Funktionsträger wie Schrägklärer, Rohre, Über
läufe, Trennwände, Böden aus für Bakterien auf
wuchsunfreundlichen Materialien bestehen.
14. Verwendung einer biologischen Wasseraufbereitungs
anlage mit mindestens einer Vorklärkammer (2), ei
ner Tauchbettkammer (6) und einer Nachklärkammer
(11), die durch Überläufe (5, 10) miteinander ver
bunden sind, wobei die Kammern (2, 6, 11, 14) ins
gesamt nach außen hin geschlossen ausgeführt sind
und unter Überdruck arbeiten und die Tauchbettkam
mer (6) einen Einlaß (9) für die Zuführung von
Druckluft aufweist, für ein Wasserreservoir mit
stehenden, im Kreislauf zu reinigenden Wasser.
15. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage nach
Anspruch 14 für ein Aquarium.
16. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage nach
Anspruch 14 für einen Teich.
17. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage nach
Anspruch 14 für einen Swimmingpool.
18. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage nach
Anspruch 14 für industrielle Teichwirtschaften.
19. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage nach
Anspruch 14 für Fahrzeugwaschanlagen.
20. Verwendung einer geschlossenen und unter Überdruck
arbeitenden biologischen Wasseraufbereitungsanlage
für kommunale oder industrielle Abwasseranlagen.
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DE1999108781 DE19908781A1 (de) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Verfahren zur Wasserreinigung und biologische Wasseraufbereitungsanlage |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19908781A1 true DE19908781A1 (de) | 2000-08-31 |
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ID=7899240
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19908781A1 (de) |
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