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Vorreinigungsbecken einer Kläranlage Die Erfindung betrifft die besondere
Ausführung eines Vorreinigungsbeckens für Kläranlagen, insbesondere für kleinere
Kläranlagen, die aus einem Belebungsbecken und einem Nachklärbecken bestehen.
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In dem Belebungsbecken derartiger Kläranlagen werden die anfallenden
Schmutzstoffe aerob abgebaut -und anschliessend im Nachklärbecken separiert. Um
diesen Schandlungsgang nicht zu stören, sollten aus dem ankmmenden Abwasser die
Grobstoffe wie auch die auf der Schmutzwasser-Oberfläche mitgeführten Schwimmstoffe
aus dem der Belebungsstufe zulaufenden Abwasser entfernt sein.
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Feinere, im Schmutzwasser schwebende Schmutzstoffe, sollen hingegen
zur aeroben Behandlung und zur Beschwerung des sich in der Belebungsstufe bildenden
biologischen Schlammes weiter geführt werden, sollen sich also in der, der Belebungsstufe
vorgeschalteten Stufe nicht ab setzen.
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Um dies mit den bekannten Mitteln zu erreichen, müssen dem Belebungsbecken
noch weitere Bauwerke, und zwar Rechen, Sandfang und Schwimmstoffang vorgeordnet
werden.
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Am Rechen werden die großflächigen und langfasrigen Schmutzteile zurückgehalten.
Um diesen Rechen funktionsfähig zu halten ist stets dafür zu sorgen, daß die sich
am Rechenbauwerk sammehEen Schmutzstoffe regelmäßig entfernt werden. Bei größeren
Kläranlagen
geschieht dies automatisch durch entsprechende Reinigung
maschinen, die jedoch im allgemeinen bei kleineren Anlagen bri Frost versagen. Bei
kleineren Anlagen werden daher die Rechen von Hand gereinigt.
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Der Sandfang besteht bei derartigen Anlagen im allgemeinen aus einer
verhältnismäßig langen Rinne die so auszulegen ist', daß sich wohl der schwere Sand
am.Boden der Rinne absetzt, die leichteren Schmutzstoffe jedoch nicht nach unten
absinken sondern weitergeführt werden. Gerade jedoch bei kleineren KLäranlagen ist
diese Forderung kaum zu erfüllen, da dort kein nahezu kontinuierlicher Zufluss erfolgt
wie bei großen Anlagen, mithin also auch die Strömungsgeschwindigkeit sehr starken
Schwankungen unterworfen ist, sondern ein in seiner Menge sehr stark schwankender
Zufluss, so daß entweder doch noch Sand in die nachfolgende Kläranlage gelangt oder
aber sich Schmutzstoffe im Sandfang absetzen und dort unkontrolliert faulen.
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Die bekannten Schwimmstoffange bestehen in aller Regel aus einem *de
Becken ln*ie Strömungsgeschwindigkeit des anfliessenden Abwassers so stark vermindert
wird, daß die spezifisch leichten Stoffe aufschwimmen und sich vor einer Tauchwand
sammeln können. Das restliche Abwasser unterwandert die Tauchwand und wird dahinter
weitergeführt. Durch die Verringerung der Stromungsgeschwindigkeit ist es nicht
zu vermeiden, daß sich auch schwebende Schmutzteilchen , auf alle Fälle aber grobe
und damit schwere Schmutzstoffe am Boden des Beckens absetzen. Um dies zu verhindern
wird bei derartigen Schwimmatoffängen Luft am Boden des Beckens einige blasen. Die
sich hierbei einstellende aufwärts gerichtete Strömung reisst nicht nur die leichten
Schwimmstoffe an die Oberfläche des Beckens, sondern hält auch die schwereren Schmutzstoffe
in der Schwebe, so daß sie sich nicht am Beckenboden absetzen. Diese Einrichtung
ist jedoch durch den steten Luftbedarf im Betrieb recht teuer.
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Sämtliche drei Bauwerke müssen gewartet werden: der Rechen ist stets
von den zurückgehaltenen Schmutzstoffen zu säubern, der sich im Sandfang absetzende
Sand ist mit dem gegebenenfalls darin enthaltenen Schlamm abzufahren und es sind
auch die Schwimmstoffe aus dem Schwimmstoffang zu entfernen. Bei dem letzten Bauwerk
kommt noch hinzu, daß durch dauernde Wartung dafür zu sorgen ist, daß die Luftversorgung
nicht ausfällt, da sich sonst hier bereits der gesamte Schlamm absetzt.
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Gerade bei derartigen kleineren Kläranlagen muß jedoch davon ausgegangen
werden, daß die Wartung nicht sicher gestellt ist und auch, daß sie - beispielsweise
in starken Schnee- und Frostperioden - garnicht sichergestellt werden kann. Nach
Moglichkeit sollte eine derartige Kläranlage daher-vollkommen wartungsfrei sein
mit Ausnahme des periodisch zu entfernenden Schlammes beziehungsweise der Schwimmstoffe.
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Des weiteren müßte von einer derartigen Kläranlage gefordert werden,
daß sie keinen großen Raum einnimmt. Dieser Forderung stehen die oben angeführten
Bauwerke - Rechen, Sandfang und Schwimmstoffang - selbstverständlich entgegen. Insbesondere
der langgestreckte Sandfang wie aber auch der voluminöse Schwimmstoffang beanspruchen
sehr viel Raum wobei zu beachten ist, daß auch noch die Fahrfläche für die Transportfahrzeuge
mit hinzu gerechnet werden muß.
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Wünschenswert wäre eine Anlage die die Funktionen des Rechens, des
Sandfanges und des Schwimmstoffanges in sich vereinigt, wobei diese Anlage wiederum
möglichst kleinvolumig sein soll. Ein Optimum gerade hinsichtlich des Raumbedarfes
ergäbe sich dann, wenn eine derartige Anlage in einem einzigen Bauwerk zusammengefasst
werden könnte, wobei allerdings dafür zu sorgen wäre, daß tatsächlich nur die Schwimmstoffe,
der Sand und die groben Schmutz(
stoffe aus dem zulaufenden Abwasser
entfernt würden, während die feineren beziehungsweise leichteren im Abwasser schwebenden
Schmutastoffe im Abwasser verbleiben sollten um in der Belebungsstufe behandelt
zu werden.
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Nach der Erfindung wird dieses Optimum erreicht durch ein Vorreinigungsbecken
in dem etwa zentrisch ein mit seiner Oberkante über den höchsten Wasserspiegel hinausragender
Trichter angeordnet ist , der einerseits mit der Zulaufleitung und andererseits
über eine in ihm eingefügte Tauchwand mit der Ablaufleitung verbunden ist, wobei
in der Trichterwandung des Zulaufteils großflächige Fensteröffnungen vorgesehen
sind deren Unterkanten parallel zum Wasserspiegel und in Höhe des niedrigsten Wasserpegels
verlaufen. Vorteilhafterweise wird hierbei die Tauchwand an ihrer Unterseite als
Rechenausgebildet der sich bis nahezu zur Innenwandung des Trichters erstreckt.
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Ein derart ausgeführtes Vorreinigungsbecken vereinigt tatsächlich
die Funktionen der vorgenannten drei Bauwerke, Rechen, Sandfang und Schwimmstoffang.
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Die Strömungsgeschwindigkeit des in den Trichter zulaufenden Abwassers
wird dort so stark vermindert, daß die Schwimmstoffe aufschwimmen und sich auch
die groben und schweren Schmutzstoffe absetzen können. Diese Absetzbewegung wird
dadurch begünstigt, daß die. Strömungsgeschwindigkeit gegen die Trichtermündung
hin, durch die Verengung des QuerschnitXs, wieder vergrößert wird, daß also die
groben Schmutzstoffe tatsächlich in dieser Richtung geführt werden. Da das Abwasser
erst nach Unterwandern der Tauchwand wieder weiterfliessen kann, ergibt sich an
dieser Stelle eine Strömungsumkehr. Durch entsprechende Bemessung des Raumes zwischen
der Tauchwand und der Trichterinnenwandung wird hierbei erreicht, daß die Strömungsgeschwin
digkeit in dem aufsteigenden Schacht
unterhalb von 30 cm pro Sekunde
bleibt, unterhalb der Strömungs geschwindigkeit also, bei der noch eventuell mitgeführter
Sand mitgerissen würde, Der Sand wird sich also mit Sicherheit, selbst wenn er die
Strömungsumkehr mitgemacht hat noch absetzen, und sich durch die Trichteröffnung
am Boden des Vorklärbeckens zisammen mt den Grobstoffen ansammeln. Die im Abwasser
schwebend mitgeführten Schmutzteilchen jedoch folgen der Abwasserströmung, unterwandern
die Tauchwand, steigen im jenseitigen Schacht wieder hoch und werden über die Abwasserleitung
der Belebungsstufe sugeführt. Dadurch ist eine eindeutige Trennung zwischen dem
Sand, den groben und schweren Schmutzstoffen und diesen feineren Schmutzstoffen
durchgeführt, wobei sich der Sand un die groben Schmutzstoffe am Boden des Beckens
in gewünschter Weise ansammeln, die feineren Schmutzteilchen jedoch wie gefordert
der Belebungsstufe zugeführt werden. Hierbei werden die ebenfalls schwebenden großflächigen
und langfasrigen Teile an dem Rechen zurückgehalten wobei, da die Rechenstäbe senkrecht
stehen, eine Selbstreinigung dadurch herbeigeführt wird, daß die zurtickgehaltenen
Schmutzstoffe nach unten absinken und dann ebenfalls über die Trichteröffnung sich
am Beckenboden absetzen. Zu beachten ist hierbei, daß die Rechenstäbe in erfindungsgemäßer
Weise nicht vollkommen bis zur Xrichterwandung reichen, sondern daß hier ein Schlitz
verbleibt, so daß die Schmutzstoffe sich an dieser Stelle tatsächlich von den Rechenstäben
lösen können. Auch herrscht an dieser Stelle praktisch keine Aufwärtaströmung mehr,
so daß sich diese Teile der Schwerkraft folgend auch tatsächlich nach unten absetzen.
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Die Schwimmstoffe schliesslich sammeln sich innerhalb der Trichter.
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mündung. Reicht diese Fläche nicht mehr aus, so drücken sich die Schwimmstoffe
wohl auch über die Unterkante der Fensteröffnungen hinweg auf die Oberfläche des
im Vorklärbecken enthaltenen Abwassers, werden jedoch mit Sicherheit dann durch
die Fensteröffnungen hindurchgespült, wenn ein größerer Wasserschwall eintrifft,
der
durch die Drosselwirkung auf steigenden Schachtes hinter der Tauchwand kurzfristig
den Wasserpegel im Trichter erhöht wodurch ein Ausgleich durch die Fensteröffnungen
hindurch direkt in das Yorklärbecken stattfindet. Die Schwimmstoffe können sich
nunmehr auf der großen Wasseroberfläche zwischen dem Trichter und der Innenwandung
des Vorreiflgungsbeckens ansammeln und von dort von Zeit zu Zeit entfernt werden.
Unbeeinflusst hiervon bleibt jedoch das Absinken der groben Schmutzstoffe wie auch
des Sandes, die durch ihr höheres Gewicht' der Schwerkraft folgend sofort nach Eintreten
des Abwassers in den Trichter nach unten absinken.
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Damit ist ein Vorreinigungsbecken angegeben, daS die eingangs gestellten
Forderungen erfüllt, das also nicht nur platiparend aufzubauen ist und hierbei eindeutig
die schweren, langfasrigen und großflächigen Schmutzstoffe sammelt und die feineren
Schmutzstoffe zur aeroben Behandlung der#Belebungsstufe zuleitet, sondern das auch
gegen "t wen bekannten Bauwerken wesentlich billiger herzustellen ist und vor allem
keiner Wartung mehr bedarf. Der unterhalb des Wasserspiegels angeordnete Rechen
ist selbstreinigend und gegen Frost geschützt. Der sich absetzende Sand kann von
Zeit zu Zeit wie auch der Schlamm aus dem Becken entfernt werden. 9 bedarf jedoch
keiner kontinuierlichen Reinigung. Gleiches gilt für die Schwimmstoffe, die sich
auf der Wasser oberfläche des Vorreinigungsbeckens sammeln können und ebenfalls
wieder von Zeit zu Zeit erst zu entfernen sind. Darüberhinaus werden praktisch alle
schwebenden feinen Schmutzteilchen mit dem weiterfliessenden Abwasser der Belebungsstufe
zugeführt, wodurch die Absetzeigenschaft des Schlammes und damit der Wirkungsgrad
einer derartigen Anlage wesentlich verbessert wird. Außerdem wird der Aufwand, sowohl
hinsichtlich der Kosten als auch der Wartung, für die Belüftung eines besonderen
Schwimmstoffanges nicht mehr benötigt.
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Nach der Erfindung ist eine nochmalige Verbilligung dadurch zu erreichen,
daß der Trichter mit Tauchwand und bis zu der Außenwandung
des
Vorklärbeckens reichenden Zu- und Ablaufleitungsenden als eine in das Becken einfügbare
Baueinheit hergestellt wird. Diese Baueinheit muß dann nur noch an Ort und Stelle
in das Becken-eingesetst und an das Beitungsnetz angeschlossen werden. Eine solche
Maßnahme empfiehlt sich insbesondere bei der ihrer wirtschaftlichen Vorteile wegen
sich immer mehr ausbreitenden Fertigteilbauweise, bei der die Vorreinigungsbecken
vorgefertigt werden, wobei die Abmessungen der einzusetzenden Baueinheit berücksichtigt
werden können.
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Schliesslich kann der Rechen an der Tauchwand noch so angebracht sein,
daß die einzelnen Rechenstäbe oberhalb eines Reinigung kamms verbunden sind und
gemeinsam durch Hochziehen des Rechens von den anhaftenden großflächigen Schmutzteilen
gesäubert werden können. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn in dem ankommenden
Abwasser stets großfiächige leichte Schmutzteile mitgeführt werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Vorreinigungsbecken,
Fig. 2 einen Längsschnitt lurch aera Trichter mit Tauchwand und Fig. 3 eine Draufsicht
auf den Trichter nach Fig. 2.
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In ein Vorreinigungsbecken 1 ist etwa zentrisch ein Trichter 2 eingefügt
der einerseits mit einer Zulaufleitung 3 und andererseits mit einer Ablaufleitung
4 verbunden ist. Eingesetzt in den Trichter 2 ist eine Tauchwand 5 an deren Unterseite
ein Rechen 6 angefügt ist. In der Trichterwandung sind zwei Fensteröffnungen 7 vorgesehen,
deren Unterkante 8 in Höhe des niedrigsten Wasserspiegels liegen.
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Das über die Zulaufleitung 3 zulaufende Abwasser ergießt sich
in
den Trichter 2. Durch die Querschnittsvergrößerung verringert sich hierbei die Strömungsgeschwindigkeit,
so daß mitgeführte Schwimmstoffe aufschwimmen können und sich auf dem Wasserspiegel
innerhalb des Trichters ansammeln. Das Abwasser strömt dann in Richtung der Trichteröffnung
9 wird sodann umgelenkt und über den Rechen 6 einem Schacht 10 zugeleitet, der einerseits
durch die Innenwandung des Trichters 2 und andererseits durch die Tauchwand 5 gebildet
ist. In diesem Schacht 10rbeträgt die Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden
Schmutzwassers maximal 30 cm pro Sekunde, so daß eventuell noch mitgerissener Sand
nach unten absinkt und der Schräge des Trichters folgend durch die Trichterb#ffnung
9 hindurchtritt Durch die Querschnittsverengung des Trichters 2 zur Trichteröffnung
9 hin wird die Geschwindigkeit des nach unten strömenden Abwassers von der Trichtermündung
zur Trichteröffnung 9 hin erhöht, so daß die groben und verhältnismäßig schweren
Schmutzteile dieser Strömung folgend durch die Trichteröffnung 9 hindurch sich auf
den Boden des Vorreinigungsbeckens 1 absetzen. Die leichteren Teile hingegen folgen
der strösluyigsumkehr unter der Tauchwand#5, durch den Rechen 6 hindurch und steigen
in dem Schacht 10 wieder auf. Von dort ergiessen sie sich durch die Ablaufleitung
4 in die Belebungsstufe. Dadurch werden eindautig die groben und verhältnismäßig
schweren Schmutzstoffe von den leichteren schwebenden Schmutzstoffen separiert.
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Bei stärkerem Schmutzwasseranfall steigt kurzfristig der Wasser-Pegel
innerhalb des Trichters 2 an. Dadurch ergiesst sich ein Teil des Schmutzwassers
über die Fensteröffnungen 7 direkt in das Vorreinigungsbecken 1, wodurch die sich
innerhalb des Trichters angesammelten Schwimmstoffe mit auf die Oberfläche des in
dem Becken 1 stehenden Abwassers geachwemmt werden. Dieses ~Ioberflächige" Wasser
führt selbstverständlich keine schweren Schmutzstoffe*bereits an der Trichtermündung
*mit sich , da sich diese Schmutzstoffe * nach unten bewegen und sich durch die
Trichteröffnung 9 hindurch auf dem Boden des Beckens 1 absetzen.