DE2163283C3 - Verfahren und Anlage zur Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen

ίο Reinigung von stark verunreinigtem, insbesondere Schwebstoffe und ölige Verunreinigungen enthaltendem Abwasser unter Verwendung von Filterbeeten, welche mit Pflanzen bewachsen sind, die ein starkes Wurzelsystem, ein starkes Sproßsystem und Knoten an

'S den Stengeln aufweisen. Die Erfindung betrifft des weiteren eine Anlage zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Ein Verfahren dieser Art ist durch die deutsche Auslegeschrift 12 46 598 bekannL Bei diesem bekannten Verfahren wird das Abwasser durch drei hintereinander geschaltete Filtrationsbeete geleitet Hierdurch wird jedoch nur eine unvollkommene Reinigung erreicht, da die gelösten Stoffe nur in geringem Umfang entfernt werden. Hinzu kommt, daß die Filtrationsbeete häufig durch Rückspülen gereinigt werden müssen, um ein Verstopfen durch die stark verunreinigten Abwässer zu vermeiden, was jedoch betrieblich aufwendig ist

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bei geringerem betrieblichem Aufwand eine bessere Reinigungsleistung ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe grobe Schwebstoffe sedimentieren und spezifisch leichteres Material aufschwimmen gelassen werden, Abwasser einem Niveau zwischen Sediment und Oberfläche entnommen und in zweiter Stufe durch eines von wenigstens zwei parallel geschalteten Filterbeeten geleitet wird, welche abwechselnd mit dem Abwasser beaufschlagt und periodisch trockengelegt werden, bis die abfiltrierte Schlammschicht getrocknet ist, und in dritter Stufe das vom Boden des Filterbeetes entnommene, nitrierte Abwasser derart durch den Wurzelraum wenigstens eines Eliminationsbeetes geleitet wird, dessen Pflanzen die restlichen Verunreinigungen als Nährstoffquclle ausnützen können, daß im wesentlichen nur der Wurzelraum unter der Beetoberfläche durchströmt wird.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung erfolgt keine Rückspülung, sondern durch das mit einer bestimmten Pflanzenart bewachsene Filtermaterial und die periodische Trockenlegung des Filters erfolgt eine derartige Umwandlung der abfiltrierten Schlammschicht daß sie die weitere Filtration nicht mehr stört Überraschenderweise ergab sich dabei, daß der abfiltrierte Schlamm jahrelang nicht entfernt werden muß.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, insbesondere gemischte Abwässer, die viele Schwebstoffe, Faserstoffe, öle und andere Schlammstoffe enthalten, in überraschend guter Weise zu reinigen.

Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Beruhigungsbecken durchgeführt, wel ches so eingerichtet ist daß sedimentierter schwerer Schlamm vom Boden des Beckens und oben schwimmende Verunreinigungen, wie beispielsweise teerartige Substanzen und dergleichen, von der Oberfläche abgezogen werden können, während zur weiteren Verarbeitung die Mittelschicht getrennt entnommen wird, welche gelöste Verunreinigungen oder feinteilige

Schwebstoffe enthält

Der aus dem Beruhigungsbecken am Boden abgezogene Schlamm kann in beliebiger Weise beseitigt oder gegebenenfalls vererdet werden, beispielsweise durch Aufbringen auf Schlammschilfbeete.

Das in der ersten Stufe von seinen verschiedenartigen Schlämmen weitgehend befreite Abwasser wird nun in der zweiten Stufe durch Filterbeete filtriert Diese Filterbeete sind mit Pflanzen bewachsen, die ein starkes Wurzelsystem haben, ein starkes Sproßsystem aufw eisen und an den Stengeln Knoten tragen. Das starke Wurzelsystem ist erforderlich, um das Filtermaterial, welches beispielsweise aus Kies, Sand, Kohleteilchen und dergleichen besteht, offenzuhalten. Das starke Sproßsystem ist erforderlich, damit viel Wasser verdunstet Die Stengel müssen Knoten (Nodien) haben, damit sie, sobald sie von der Schlammschicht auf der Filterbeetoberfläche erfaßt werden, aus diesen Knoten Wurzeln in die Schlammschicht schicken und diese »aufarbeiten« können. Besonders bevorzugt wird als Pflanze Schilf. Es können aber auch andere Pflanzen mit den oben angegebenen Merkmalen verwendet werden, wie z. B. Bambus und Riesenschilf (Amndo donax).

Erfindungsgemäß müssen wenigstens zwei derartige Filterbeete vorhanden sein, die parallel geschaltet sind und abwechselnd mit dem Abwasser beaufschlagt werden. Jeweils ein Schilfbeet wird austrocknen gelassen, so daß die auf der Filtermaterialoberfläche abgesetzte Schwebstoffschicht austrocknen, reißen und sich ringeln kann, bevor neues Abwasser aufgegeben wird. Die Zahl der parallel geschalteten Filterbeete hängt hierbei von der Menge des zu verarbeitenden Abwassers ab.

In der dritten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Eliminationsbeete angewendet, die eine 3s gewisse Ähnlichkeit mit den Filterbeeten der zweiten Stufe aufweisen, bei denen das körnige Beetmaterial jedoch mit Pflanzen bewachsen ist, welche die gelösten Verunreinigungen als Nährstoffe ausnützen können. Von besonderer Bedeutung für die Durchführung der dritten Stufe des Verfahrens ist es, daß das Abwasser durch den Wurzelraum der Pflanzen läuft und möglichst wenig über der Oberflächenschicht, beispielsweise der Sandschicht, steht Hierdurch wird es möglich, alle gelösten Verunreinigungen mit den Pflanzenwurzel in Kontakt zu bringen und damit ihre Verarbeitung zu sichern. Außerdem wird hierdurch die Algenbildung vermieden und Pflanzenreste können leicht entfernt werden. Außerdem kann hierbei Regenwasser noch zusätzlich aufgenommen werden, ohne daß der Wirkungsgrad der Anlage nachläßt

Besonders günstige Ergebnisse werden im Eliminationsbeet erzielt, wenn dieses zusätzlich von unten belüftet wird. Hierdurch läßt sich die Aktivität der Bakterien im Beet steigern. Geeignete Pflanzen für die Eliminationsbeete sind beispielsweise Scirpus lacustris, Carex stricta, Iris pseudacorus, Typha-Arten, Glyceria aquatica, Phragmites communis, Acorus calamus, Sparganium erectum, Myosotis palustris und Mentha aquatica und Juncus-Arten. Besonders gute Ergebnisse werden mit der Flechtbinse Scirpus lacustris erzielt

Weitere geeignete Pflanzen für die Eliminationsbeete können je nach den gelösten Verunreinigungen herausgefunden werden, wobei es darauf ankommt, daß die Pflanzen die jeweiligen Verunreinigungen als Nährstoffquelle ausnützen können und damit beseitigen.

Das Verfahren der Erfindung kann bei Abwassern, die einen hohen Gehalt an Begleitsalzen aufweisen, zweckmäßig mit dem in der deutschen Patentanmeldung P 21 29 660.6 beschriebenen »Ebbe und Flut«-Verfahren kombiniert werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzen im Wurzelbereich mit einer solchen Abwassermenge versorgt werden, daß noch keine Pflanzenschädigung und kein Nachlassen der Reinigungswirkung eintritt und anschließend der Abwasserzustrom unterbrochen und in gleicher Richtung unbelastetes Wasser mit einer tür Auflösung gegebenenfalls gebildeter Salzkristalle ausreichenden Menge und Temperatur geleitet und dieser Vorgang cyclisch wiederholt wird Dieses Verfahren kann dabei sowohl bei den Filtrationsbeeten der zweiten Verfahrensstufe als auch bei den Eliminationsbeeten der dritten Verfahrensstufe oder bei beiden angewendet werden.

Enthält das zu reinigende Abwasser pathogene Keime, so werden zweckmäßig in der dritten Stufe allein oder zusammen mit anderen Pflanzen Pflanzen mit Knöllchenbakterien angewendet Bevorzugt werden als Pflanzen zu diesem Zweck Alnus-Arten. Besonders gute Ergebnisse bei der Elimination von pathogenen Keimen ergeben sich mit der Kombination von Alnus-Arten mit Mentha aquatica, Iris pseudacarus, Alisma plantago, Juncus effusus, Scirpis lacustris oder/und Phragmites communis. Insoweit wird in diesem Falle das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 21 48 9963 kombiniert

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens enthält Filterbeete, welche mit Pflanzen bewachsen sind, die ein starkes Wurzelsystem, ein starkes Sproßsystem und Knoten an den Stengeln aufweisen, und ist gekennzeichnet durch wenigstens ein Beruhigungsbecken mit einem Gefälle entgegen der Fließrichtung, welches zur getrennten Entnahme des Abwassers an der Oberfläche, am Boden und dazwischen eingerichtet ist, wenigstens zwei dem Beruhigungsbecken in Fließrichtung nachgeordnete, parallelgeschaltete und zur abwechselnden Beaufschlagung mit dem Abwasser und periodischen Trockenlegung eingerichtete Filterbeete, die unter dem Filtermaterial Drainagerohre enthalten, und wenigstens ein in Fließrichtung den Filterbeeten nachgeordnetes Eliminationsbeet, welches ein körniges Beetmaterial, das mit Pflanzen bewachsen ist, enthält.

Das Beruhigungsbecken enthält vorzugsweise quer zur Fließrichtung angeordnete, mit Durchlässen versehene Trennwände, die unter der Abwasseroberfläche liegen und nicht bis zum Beckenboden reichen. Hierdurch wird sichergestellt, daß sowohl die aufschwimmenden als auch die sich absetzenden Verunreinigungen ungehindert passieren können, andererseits wird das Wasser im Zwischenniveau zu einem verlängerten Strömungsweg gezwungen, so daß sowohl das Absetzen von Schlamm als auch das Aufschwimmen von Verunreinigungen unterstützt wird. Die erfindungsgemäße Anlage kaiin auch mehr eis ein Beruhigungsbecken aufweisen. Vorzugsweise weist das Beruhigungsbecken eine lichtabstoßende Schicht auf oder über der Oberfläche auf.

Die dem Beruhigungsbecken in Fließrichtung nachgeordneten Filterbeete haben zweckmäßig eine Unterschicht aus Kies oder einem anderen ähnlichen Material, wie z. B. Kohle, Koks oder Schlacke mit einer Körnung von 1 bis 5, vorzugsweise 1,5 bis 3 cm, und eine Oberschicht aus Sand oder einem anderen inerten Material vergleichbarer Eigenschaften mit einer Kör-

nung von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 mm. Die Körnung der Oberschicht wird dabei je nach den zu filtrierenden Schwebstoffen gewählt und soll einerseits so fein sein, daß im wesentlichen alle feinen Schwebstoffe zurückgehalten werden, andererseits aber eine Verstopfung vermieden wird. Im allgemeinen wird man daher die feinkörnige Oberflächenschicht relativ dünn, beispielsweise 2 bis 10 cm, und die gröbere Unterschicht entsprechend stärker, beispielsweise 20 bis 50 cm, wählen.

Wie oben bereits erwähnt, werden wenigstens zwei Filterbeete parallel geschaltet angeordnet. Es ist aber natürlich auch möglich, mehr als zwei Filterbeete parallel zu schalten, wenn die Menge des anfallenden Abwassers dies zweckmäßig erscheinen läßt.

Das Eiiminationsbeei weist zweckmäßig mehrere in verschiedener Höhe am Ende des Beetes angeordnete und absperrbare Ausläufe zur Regelung des Abwasserdurchlaufes auf. Eine derartige Regelungsmöglichkeit erleichtert die Einhaltung eines Abwasserspiegels, welcher normalerweise die Beetoberfläche nicht übersteigt, so daß praktisch das gesamte Abwasser durch den Wurzelbereich der Pflanzen läuft.

Im allgemeinen werden mehrere Eliminationsbeete hintereinander nach Art einer Kaskade angeordnet. Die verschiedenen Eüminationsbeete können dabei mit gleichen oder mit verschiedenen Pflanzen bewachsen

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung näher. Ein gemischtes Abwasser, welches insbesondere Abwässer aus Bleicherei- und aus Druckereibetrieben enthielt und sehr viele Schweb-, Faser-, öl- und Schlammstoffe aufwies, wurde unter Verwendung der in der Zeichnung dargestelten Anlage, auf die im folgenden Bezug genommen wird, erklärt

Das Abwasser wurde einem Beruhigungsbecken I zugeleitet, welches eine Länge von 5 m, eine Breite von 1 m und eine Tiefe von etwa 50 cm aufwies. Das Beruhigungsbecken hatte ein Gefälle entgegengesetzt der Fließrichtung. Es wies an der Stirnwand einen Einschnitt für den Überlauf des ölschlammes und der Übermengen an Abwasser und am Boden ein Ventil zum Ablassen des schweren Schlammes auf.

Um eine möglichst gute Beruhigung und damit Trennung der oberen ölschlammschicht, der unteren Schwerschlammschicht und des mittleren, weiter zu behandelnden Abwassers zu erzielen, war das Becken durch zwei eingehängte Trennwände in drei Kammern unterteilt. Diese Trennwände reichten nicht ganz bis zum Beckenboden und nicht ganz bis zur Wasseroberfläche und enthielten Schlitze für einen freien und verteilten Durchlauf des Wassers.

Aus dem Beruhigungsbecken wurde der abgesetzte Schlamm abgezogen und auf spezielle Schlammschilfbeete aufgebracht und vererdet

Das von den verschiedenen Schlämmen weitgehend befreite Abwasser wird nun aus dem Beruhigungsbekken in halber Höhe abgezogen und täglich wechselweise auf die Filtrationsbeete 2a und 2b einlaufen gelassen. Die Filtrationsbecken hatten ebenfalls eine Länge von 5 m, eine Breite von 1 m und eine Tiefe von etwa 50 cm. Die Beete waren mit einer Unterschicht aus Kies einer Körnung von 1,5 bis 3 cm und einer Dicke von 25 cm und einer Oberschicht aus Sand einer Körnung von 2 bis 3 mm und einer Dicke von 20 cm gefüllt Der Pflanzenbewuchs bestand aus Schilf. Im Boden der Filtrationsbeele war ein Drainagerohr von etwa 12 bis 15 cm Durchmesser eingelegt, welches eine Reihe von Löchern aufwies und in seiner gesamten Länge mit ίο einem feinen Gitternetz aus Metall umwickel war. Der Auslauf befand sich an der Stirnseite an der tiefsten Stelle und wies ein verstellbares Ventil auf. Eine Leitung führte von diesem Auslauf zum darauffolgenden Eliminationsbecken.

Die beiden Filtrationsbecken 2a und 2b wurden täglich abwechselnd mit dem Abwasser beaufschlagt, das jeweils einen Tag abgeschaltete Filtrationsbecken trocknete aus. Die auf der Sandoberfläche abgesetzte Schwebstoffschicht bildete vor Aufgabe neuen Abwassers Risse und begann sich zu verwerfen und aufzuringeln. Sobald dieses Stadium erreicht ist, wird das parallelgeschaltete zweite Beet trockengelegt und das Abwasser aus dem Beruhigungsbecken 1 in das getrocknete Beet eingeleitet.

Der Auslauf der beiden Beete 2a und 2b wird nacheinander in die drei kaskadenartig hintereinander geschalteten Eliminationsbeete 3, 4 und 5 geleitet Die Eliminationsbeete weisen ebenfalls eine Länge von 5 m, eine Breite von 1 m und eine Tiefe von etwa 50 cm auf. Sie sind mit einer Unterschicht aus Kies der gleichen Korngröße wie die Filtrationsbecken 2a und 2b und einer Sandschicht von 25 cm, die gleichfalls eine Korngröße von 1 bis 3 mm aufweist gefüllt Die Eliminationsbeete sind mit Typha- und Juncus-Arten bewachsen. In den Eliminationsbecken wird das Wasser durch den Wurzelraum laufen gelassen, wobei darauf geachtet wird, daß das Wasser möglichst wenig über der Sandschicht steht Hierdurch wird Algenbildung vermieden. Pflanzenreste können entfernt werden und auch Regenwasser kann zusätzlich aufgenommen werden.

Der Auslauf aus den Eliminationsbecken wies je drei

in verschiedener Höhe angebrachte Auslaufventile auf,

die in der Zeichnung mit 6a, ft und c, 7a, b und cund 8a, b

und c bezeichnet sind. Sie ermöglichen die Regulation

des Wasserniveaus im Eliminationsbecken.

Die Filtrations- und Eliminationsbecken wurden in einer Reihe angeordnet Gegen zu kaltes Wetter oder sonstige Witterungsunbilden sind gewächshausartige Abdeckungen vorgesehen, die aus mit Folien bespannten tunnelartigen Gerüsten gebildet sind und bei Bedarf über die Becken gelegt werden.

Nach Durchlauf von Eliminationsbecken 5 wurde ein Wasser mit einem Reinheitsgrad erhalten, welcher dem des Leitungswassers entsprach, welches die abwassererzeugenden Betriebe ursprünglich eingesetzt hattea Daher konnte das erhaltene Wasser entweder ohne weiteres in das übliche Entwässerungssystem eingeleitet werden oder im Kreislauf wieder direkt in die Betriebe als Frischwasser zurückgeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprache:

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von stark verunreinigtem, insbesondere Schwebstoffe und ölige Verunreinigungen enthaltendem Abwasser unter Verwendung von Filterbeeten, welche mit Pflanzen bewachsen sind, die ein starkes Wurzelsystem, ein starkes Sproßsystem, und Knoten an den Stengeln aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe grobe Schwebstoffe sedimentieren und spezifisch leichteres Material aufschwimmen gelassen werden, Abwasser einem Niveau zwischen Sediment und Oberfläche entnommen und in zweiter Stufe durch eines von wenigstens zwei parallel geschalteten Filterbeeten geleitet wird, welche abwechselnd mit dem Abwasser beaufschlagt und periodisch trockengelegt werden, bis die abfiltrierte Schlammschicht getrocknet ist, und in dritter Stufe das vom Boden des Filterbeetes entnommene, filtrierte Abwasser derart durch den Wurzelraum wenigstens eines Eliminationsbeetes geleitet wird, dessen Pflanzen die restlichen Verunreinigungen als Nährstoffquelle ausnützen können, daß im wesentlichen nur der Wurzelraum unter der Beetoberfläche durchströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Eliminationsbeet von unten belüftet wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 oder 2, enthaltend Filterbeete, welche mit Pflanzen bewachsen sind, die ein starkes Wurzelsystem, ein starkes Sproßsystem und Knoten an den Stengeln aufweisen, gekennzeichnet durch wenigstens ein Beruhigungsbecken (1) mit einem Gefälle entgegen der Fließrichtung, welches zur getrennten Entnahme des Abwassers an der Oberfläche, am Boden und dazwischen eingerichtet ist, wenigstens zwei dem Beruhigungsbecken in Fließrichtung nachgeordnete, parallelgeschaltete und zur abwechselnden Beaufschlagung mit dem Abwasser und periodischen Trockenlegung eingerichtete Filterbeete (2a, 2b), die unter dem Filtermaterial Drainagerohre enthalten, und wenigstens ein in Fließrichtung den Filterbeeten (2a, 2b) nachgeordnetes Eliminationsbeet (3, 4, 5), welches ein körniges Beetmaterial enthält, das mit Pflanzen bewachsen ist

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beruhigungsbecken (1) quer zur Fließrichtung angeordnete, mit Durchlässen versehene Trennwände enthält, die unter der Abwasseroberfläche liegen und nicht bis zum Beckenboden reichen.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beruhigungsbecken (1) eine lichtabstoßende Schicht auf oder über der Oberfläche aufweist

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbeete (2a, Ib) eine Unterschicht aus Kies mit einer Körnung von 1 bis 5, vorzugsweise 1, 5 bis 3 cm, und eine Oberschicht aus Sand mit einer Körnung von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 mm, aufweisen.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eliminationsbeete (3,4, S) in verschiedener Höhe am Ende des Beetes angeordnete und absperrbare Ausläufe (z. B. 6a, 6b, 6c)zur Regelung des Abwasserdurchlaufs aufweisen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eliminationsbeete kaskadenartig hintereinander angeordnet sind.