DE2733044A1

DE2733044A1 - Verbesserte anlage zur abwasserbehandlung

Info

Publication number: DE2733044A1
Application number: DE19772733044
Authority: DE
Inventors: Howard P Peasley
Original assignee: CENTROX CORP
Current assignee: CENTROX CORP
Priority date: 1976-08-04
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2360517A1; GB1541164A; CA1087765A; US4036754A; NL7708160A; JPS5319676A; SE7708823L

Description

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Verbesserte Anlage zur Abwasserbehandlung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Abwasserbehandlung unter Verwendung aerobischer Bakterien zum Klären biologisch abbaufähiger Stoffe und einer verbesserten Einrichtung zum Umwälzen und Belüften des aktivierten Klärschlammes, sowie einer verbesserten Anlage zum Entfernen von Feststoffteilchen aus dem Hauptbehandlungstank zwecks Verhütung einer übermäQigen Ansammlung solcher Feststoffanteile im normalen Betrieb.

Die Prinzipien, auf denen die hier zu behandelnde Anlage beruht, sind in der bisherigen Technik wohlbekannt. Beispielsweise wurde der Plan zur Errichtung einer Behandlungsanlage mit Belüftung zur bakteriellen Klärung von Abwässern für kleine Gemeinden ausführlich in einer Veröffentlichung der NATIONAL SANITiTION FOUNDATION von Ann Arbor, Michigan/ USA, vom Dahre 1966, betitelt "Package Plant Criteria Development" besprochen. Diese beruht auf einer Untersuchung, die für die FEDERAL WATER POLLUTION CONTROL ADMINISTRATION (Bundeswasserverschmutzungs-Überwachungsstelle) , Demonstration Grant Project U/PD-74, durchgeführt wurde, überdies ist der Plan des Einblasens von Luft durch das Abwasser in der U/eise, daß es umgewälzt wird, in der durch die US-PS

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3,348,687 von FOSTER, 3,627,136 von IYIACKRIE, und 3,809,245 won KENNEDY nachgewiesenen älteren Technik bekannt, wobei diese Patente sich einer solchen Umwälzung bedienen, um die Fliehkraftscheidung υοη Feststoffteilchen aus dem Abwasser zu fördern, so daG verhältnismäßig klareres Wasser als vorgereinigtes Abwasser entnommen werden kann. Die gleichzeitige Patentanmeldung von PEASLEY und HfIcKINNEY, Ser.No. 579,176 vom 20. Hflai 1975, mit der Bezeichnung "Abwasserbehandlungsanlage ^M (Sewage Treatment Apparatus) zeigt eine Anlage zur Behandlung von Abwässern mit aerobischen Bakterien unter Verwendung von Druckluft zur Belüftung von mit aktiviertem Klärschlamm vermischtem Abwasser, wobei dieses um einen zylindrischen Klärraum in einem Behälter für Flüssigkeiten umgewälzt wird und mittel vorgesehen sind, um eine Zone relativer Ruhe im umgewälzten Abwasser zu bilden, aus dem der Klärraum Wasser entzieht und weiterhin Feststoffanteile daraus entfernt, schließlich ein gut geklärtes Abwasser liefert, wobei das geklärte Abwasser aus dem Oberteil des Klärraumes oberhalb eines Filterbettes entnommen wird und das vorgeklärte Abwasser praktisch frei von Feststoffanteilen ist. Die parallele Patentanmeldung von HOWARD PEASLEY, Ser.No. 641,867 vom 17. Dezember 1975 mit der Bezeichnung "Abwasserbehandlungsanlage¹¹ fügt unter anderen merkmalen noch den Plan der periodischen l/erwendung von Druckluft zum Ausspülen des Klärraumes und der darin enthaltenen Filter zwecks Reinigung der letzteren und

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Steigerung der betrieblichen Leistungsfähigkeit der Anlage, was zu einer Zeit vor sich gehen soll, u/enn nur ein geringer Zufluß von neu zu behandelndem Abwasser stattfindet.

Die Erfindung schafft nun eine verbesserte Abwasserbehandlungsanlage, in der der Hauptschlammanfall durch bakteriellen Abbau statt durch bloße Abscheidung erzielt u/ird, und in der die mechanische Umwälzung von Abwasser im Hauptbehälter für bakterielle Behandlung zu dem Zu/eck durchgeführt wird, um die Feststoffanteile am Absetzen zu hindern, solange der Faulvorgang fortschreitet, und zu dem Zuieck des Entziehens vorgeklärten Abwassers aus dem Hauptumwälzstrom ohne Neuverschmutzung des geklärten Abwassers durch neu einströmende Feststoffteilchen, die bisher praktisch unbe— handelt sind. Jedoch trotz des bakteriellen Abbaues findet eine ständige Ansammlung von Feststoffanteilen, d.h. nicht abbaufähiger Asche, statt, die entfernt werden muß. Die Erfindung fügt nun einen zusätzlichen Klärraum und damit zusammenwirkende Einrichtungen hinzu, die an den periodischen Reinigungszyklus gebunden sind und in der Weise arbeiten, daß sie Feststoffanteile aus dem Hauptbehandlungsbehälter im Verhältnis zur Konzentration solcher Feststoffe im Behälter und daher im Verhältnis zur Notwendigkeit ihrer Entfernung entziehen.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten

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Abwasserbehandlungsanlage zur Verwendung in kleinen Gemeinden, Priuatwohnungen, abgelegenen Gebäuden, und insbesondere die Schaffung eines in sich geschlossenen Systems für besondere Nutzanwendung in Bereichen mit hohem Grundwasserspiegel und/oder einer Tendenz zu periodischer Überflutung, wie etu/a in Gezeiteniuassergebieten, wobei das System in Fällen der Überflutung leicht abschließbar ist, um einen Überlauf seines Inhalts und dadurch bedingte Verschmutzung zu verhindern.

Ein weiteres größeres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines v/erbesserten Systems für dis Entfernung eines Prozentsatzes der Feststoffe aus einem Hauptbehandlungstank mit einem Klärraum, der in einem U/irbel (Strudel) des umgewälzten Abwassers untergebracht ist und normalerweise in der Weise arbeitet, daß er geklärtes Wasser an dieser Stelle geringster Turbulenz im umgewälzten Abwasser entzieht, jedoch periodisch mit Druckluft durchspült wird, um die Filtermittel im Klärraum zu reinigen. Dieses Durchspülen treibt das Wasser aus dem Klärraum zurück in den Hauptbehandlungsbehälter, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Hauptbehälter angehoben und ein Teil seines Inhalts zum Überlaufen in einen Nebenfaulraum gebracht wird, wo sich der aerobische Abbau fortsetzt, wo jedoch während eines periodisch wiederkehrenden Zyklus die Feststoffanteile sich absetzen und in der Nähe eines Entwässerungsrohres sammeln können. Die sich

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ergebende, oberauf schwimmende Flüssigkeit wird zum Hauptbehandlungsbehälter zurückgeführt.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anlage, in welcher der Nebenfaulraum vom Hauptbehandlungs— behälter durch ein Leitblech mit einem Wehr an seinem oberen Ende oberhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeit im Hauptbehälter getrennt ist. Normale Stoßwellen während des Betriebes bewirken keinen Überlauf aus dem Hauptbehälter in den Faulraum, jedoch tritt ein solcher Überlauf während des Reinigungszyklus auf, wenn der Klärraum mit Druckluft durchspült und dadurch geleert wird. Die Anlage enthält einen zylindrischen Hauptbehandlungsbehälter mit einem im wesentlichen zylindrischen Klärraum, der sich über die Länge des Behälters erstreckt und in der Umwälzwirbelzone im Hauptbehälter untergebracht ist. Die Umwälzung im Raum wird durch ein Belüftungsmittel unterhalten, das einen Luftstrom einleitet, der nach oben hin nach einer Seite des Umwälzbehälters gerichtet ist und dabei eine Drehung des Abwassers um den Raum innerhalb des Behälters herum mit ausreichender Belüftung zur Erhaltung der Bakterienkultur bewirkt. Diese Umwälzung um die waagrechte Achse des Hauptbehälters bewirkt, daß praktisch alle Feststoffteilchen in einem kreisenden Schwebezustand bleiben. Die Belüftung und Umwälzung im Hauptbehälter geht stetig uor sich. lUenn daher das Reinigen des Klärraumes in regelmäßigen Abständen

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einsetzt, führt der entstehende Überlauf am Wehr einen Prozentsatz der Flüssigkeit im Hauptbehälter mit sich und daher geht ein gleicher Prozentsatz der gesamten darin suspendierten Feststoffteilchen mit. Somit uiird bei niedrigem FeststoffgehaIt eine relativ kleinere Menge von Feststoff anteilen dem Hauptbehälter entzogen, als dies der Fall wäre, u/enn der in Umu/älzung befindliche Feststoff geha It hoch ist, luobei der Entzug von Feststoffen proportional der Notwendigkeit für solchen Entzug ist. Die entzogenen Feststoffanteile ujerden nicht in den Hauptbehälter zurückgeleitet, sondern periodisch als UJa rtungsstuf e entfernt, indem sie durch das Abzugsrohr ausgepumpt werden.

Es ist der Zweck der Erfindung, eine Anlage zu schaffen, durch welche die Aschenmenge im Hauptbehälter in der Weise reguliert wird, daß eine ausreichende Glaichgewichtsmenge erreicht wird, und die dann dieses Gleichgewicht trotz der Schwankungen in der zugeführten Feststoffmenge aufrecht zu erhalten strebt. Ein wichtiges Merkmal dieses Nebenfaulraumes besteht darin, daß er den in oben erwähnter Schrift Ser.No. 641,867beschriebenen Reinigungszyklus benutzt, um einen periodischen Zulauf in den Faulraum über dem Wehr zu erreichen, der etwas oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Hauptumwäljtbehälter liegt. Das Uiehr ist auf einen gewählten Abwasserspiegel einstellbar, der etwas über der Höhe des Überlaufrohres liegt. Wenn der Klärraum durchspült oder

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gereinigt iuird, mas periodisch, d.h. einmal alle 24 Stunden, geschieht, uiird alles lüasser im Klärraum durch dessen Boden mittels in das Oberteil des Klärraumes eingeleiteter Druckluft ausgetrieben. Demzufolge steigt die Flüssigkeit im Hauptbehälter entsprechend der Flüssigkeitsmenge im Klärraum. Ehe der Klärraum leer ist, iuird der Spiegel im Hauptbehälter bis zum Überlaufpunkt des Wehres und darüber hinaus angestiegen sein, so daß eine vorgegebene (Yl_Bnge des Klärgemisches im Hauptbehälter über das Wehr und in den Faulraum geflossen sein wird. Dies ist ein Hauptunterscheidungsmerkmal der Erfindung, nämlich daß ungleich vielen älteren Systemen,die Feststoffe dem Hauptbehandlungsbehälter an einer Stelle ruhiger Konzentration dieser Feststoffe entziehen, im vorliegenden System die Flüssigkeit, die aus dem Hauptbehälter in den Nebenfaulraum übergeleitet u/ird, das Klärgemisch ist, das stetig im Hauptbehälter umgewälzt iuird und dies immer mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um praktisch alle Feststoffteilchen in der Schwebe zu halten. Der Vorteil des Überieitens won Klärgemisch anstelle konzentrierter Feststoffanteile von einer Stelle natürlicher Ansammlung besteht darin, daß nach der vorliegenden Anordnung die Menge der in den Nebenfaulraum übergeleiteten Feststoffanteile mit der Gesamtmenge von suspendierten Feststoffen und daher mit der Notwendigkeit einer solchen Überleitung schwankt. Würde die Anlage die überzuleitenden Feststoffanteile einer Stelle der Feststoffkonzentration im Hauptbehälter stetig entnehmen,

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dann würde die Wirkung die sein, daß die Anlage immer praktisch eine konstante lYlenge Feststoffe jedesmal, d.h. bei jedem Reinigungszyklus, überleiten würde, ohne Rücksicht darauf, ob die Notwendigkeit für eine solche Überleitung groG oder klein ist. Daher besteht in der gegenwärtigen Anlage eine Wechselbeziehung zwischen der Notwendigkeit zum Entzug und der entzogenen Menge, und durch sorgfältige Einstellung der verschiedenen Verhältnisse und Parameter ist es möglich, einen in einem gewünschten Bereich liegenden Gleichgewichtsgrad zu erreichen.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, einen Klär- oder Faulraum zu schaffen, der fortgesetzt das Klärgemisch, das in den Raum zur Zeit der letzten Reinigung eingeleitet wurde, durch stetiges Umwälzen und Belüften unter Einleitung von Luft am Boden durch Verwendung eines Diffusors (Leitapparates) klärt. Diese Luft steigt durch ein lotrechtes Saugrohr aufwärts, das sich bis zu einer Stelle nahe dem Boden des Klär- oder Faulraumes erstreckt und so bestrebt ist, Feststoffteilchen vom B^den des Behälters abzusaugen und sie nach oben in der (YIitte des Raumes und nach unten um dessen Seiten in Umwälzbewegung zu halten. Wenn das Einbauzeitschaltwerk sich einem Reinigungszyklus nähert, etwa während der letzten zwei Stunden vor der Reinigung, wird die Luftzufuhr zum im Nebenfaulraum angebrachten Diffusor abgesperrt und die Feststoffteilchen suchen sich abzusetzen,

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wobei sie eine obenauf schwimmende Flüssigkeit hinterlassen, die im wesentlichen geklärt ist und sich im oberen Teil des Faulraumes befindet. Nach mehreren Stunden Absetzzeit uiird eine Pumpe für das Faulraumwasser in Gang gesetzt und diese pumpt den oberen Raum aus, wobei sie das geklärte Faulraumwasser über das Wehr in den Hauptbehälter zurückleitet, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Nebenfaulraum gesenkt wird, bis er auf den Spiegel reduziert wist, bei dem sich der Faulwasserpumpeneinlaß befindet. Unterhalb des Spiegels des Faulraumwassers befindet sich eine Schicht abgesetzter Feststoffteilchen, auf der sich nach Abstellen des Belüftungsgebläses die Feststoffteilchen im Faulraum sammeln. Während eines Zeitraumes uon Monaten nimmt die Höhe dieser Schlammablagerung am Boden des Nebenfaulraumes zu und wenn der Raum so mit Feststoffen angefüllt ist, daß sie von der Faulwasserpumpe angesaugt zu werden beginnen und in den Hauptbehandlungsbehälter gepumpt werden, dann wird es notwendig, eine Pumpe an das Abzugsrohr anzuschließen und die Feststoffablagerungen auszupumpen, damit ihr Spiegel wieder niedriger wird.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung erhellen bus der folgenden Besprechung der Zeichnungen, und zwar zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Ansicht einer Abwasserbehandlungsanlage gemäß der Erfindung mit dem

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zugeordneten Zeitschaltwerk und Regelmitteln, Fig. 2 eine Stirnansicht der Anlage teilweise im Querschnitt,

Fig. 3 eine Ansicht der Anlage im Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Tabelle mit einem typischen, zeitlich gesteuerten Zyklus für wechselweise Einschaltung normalen Betriebes mit dazwischen liegenden Reinigungs\/orgängen der Anlage nach Fig. 1, 2 und 3, und

Fig. 5, 6, 7 und 8 teilweise schematische Ansichten der Anlage mit der Darstellung ihrer Betriebsweise während der vier verschiedenen Zeitfolgen, die in der Tabelle in Fig. 4 aufgeführt sind.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Abwasserbehandlungsbehälter 10 in im wesentlichen zylindrischer Form, wenn auch nicht notwendigerweise υοη kreisrundem Querschnitt, der eine geflanschte Öffnung 12 an seinem oberen Ende aufweist, die normalerweise durch ein geeignetes Mittel abgedeckt ist, z.B. mit einem (nicht gezeichneten) abnehmbaren Mannlochdeckel, oder durch einen Rost 14 mit einem diesen umgebenden Geländer 16. Der Rost weist Öffnungen auf, damit Luft und Gase durch diese entweichen können und die Flüssigkeit im

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Behälter unter Luftdruck bleibt. Am Behälter befindet sich ein Abwassereinlaß in der Nähe des linken Endes des Behälters 10 und abseits worn Nebenfaulraum 11, der sich rechts von der Trennwand 13 befindet, wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht. Das Einlaßrohr 18 ist mit der (nicht gezeichneten) Rohabiuasseranlage einer kleinen Gemeinde, ländlichen Schule oder eines einzelstehenden Wohnhauses verbunden. Geklärtes Wasser wird aus der Anlage durch das Auslaßrohr 20 abgelassen, das durch eine Seite des Behälters verläuft, wobei die Hohe des Rohres 20 so gewählt ist, daß der lYlindestwasserstand, bis zu welchem die Flüssigkeit im Behälter abgelassen werden kann, der Spiegel im Wasserrohr 20, Fig. 2, ist, obwohl dar Wasserspiegel WL innerhalb der Schwellzone am Oberteil des Behälters während Zeiten des Spitzenbetriebes der Abwasseranlage höher ansteigen kann, wie nachstehend noch eingehender beschrieben wird.

Innerhalb des Behälters 10 befindet sich ein Klärraum 22, der ein im wesentlichen zylindrisches, über die volle Länge des Behälters 10 reichendes und an seinen Enden verschlossenes Gehäuse umfaß, wobei in einer Öffnung durch die linke Stirnwand des Behälters als Verschluß eine Elastomer-Dichtungsscheibe und eine kreisrunde Stirnplatte 23 benutzt wird. Das rechte Ende des Raumes 22 ist zur Trennwand 13 hin verschlossen, welche den Hauptumwälzbehälter 15 von einem Nebenfaulraum 11 abteilt. Der Raum 22 umfaßt etwa 10 % des

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Rauminhaltes des Hauptbehälters 10, d.h. ar ist groß genug, so daG die Geschwindigkeit des durch den Raum 22 strömenden Abwassers unterhalb erkannter Absetzgeschwindigkeiten bleibt

Der Klärraum 22 ist an seiner Außenfläche rund, so daß nur minimale Gegenströmungen (Wirbel) in der Flüssigkeit auftreten, wenn sie um dun Raum im Behälter umgewälzt wird. Innerhalb des Klärraumes 22 befindet sich ein gelochter Einsatz 24, der zum Stützen eines Filters, z.B. eines Sandoder Kiesbettes 26 dient, wobei der Einsatz etwas oberhalb der IKlitte des Raumes 22 und weiter oberhalb des Schlitzes 28 angeordnet ist, der sich über die volle Länge durch den Boden des Raumes erstreckt. Das Filterbett 26 nimmt einen Teil des R_aumes oberhalb der (Ylitte des Raumes 22 ein, läßt jedoch eine Zone 25 oberhalb des Bettes frei, aus der geklärtes UJasser entnommen wird.

Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ragt ein Steigrohr 30 oberhalb der oberen Zone 25 des Klärraumes 22 bis zu einer Höhe etwas unterhalb des Oberteils des Behälters 20. Das Steigrohr 30 wird an seinem oberen Ende durch ein von Hand verstellbares Ventil 31 entlüftet und ihm schließt sich ein ujaagrechtes Rohr 20 für vorgeklärtes Abwasser an, womit geklärtes Wasser aus dem Klärraum 22 entzogen und einem Ablaßhahn 32 zugeführt wird, wie nachstehend im einzelnen besprochen wird. Das Ventil 31 wird gerade so weit geöffent,

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um ein Leerhebern der Anlage durch das Rohr 20 für vorgeklärtes Abwasser und das UJasserabzugsrohr 32 zu verhindern, mas bei Fehlen des Ventils 31 den Wasserspiegel im Behälter 1G unter den Spiegel, unter die gewünschte Mindestwasserlinie UJL drücken würde.

Das rechte Ende des HauptumwMlzbelüftungstanks 15 wird virtuell durch eine Trennwand 13 geschlossen, die, wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, ein ausgespartes oberes Ende mit einem Wehr 17 aufweist, über das die gemischte Kläre aus dem Hauptbelüftungsbehälter 15 in den Nebenfaulraum während des Reinigungszyklus überlaufen kann, wie schematisch in Fig. 8 gezeigt wird. Die Höhe des wTires 17 wird durch eine Platte 19 mit darin vorhandenen Schlitzen einstellbar gemacht, so daß es in eingestellter Höhenlage auf der Trennwand 13 verschraubt werden kann, wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, wodurch der Prozentsatz der gesamten umgewälzten Feststoffanteile, die durch Überlauf aus dem Hauptbehälter 15 in den Nebenfaulraum 11 während jedes Reinigungszyklus übergeleitet werden, wahlweise eingestellt werden kann. Der Nebenfaulraum 11 weist eine durch ihn hindurch nach unten ragende Druckluftleitung 33 auf, die in ein Luftdiffusorrohr 34 endigt, das Luft in Blasenform durch den Inhalt des Faulraumes 1 aufsteigen IaQt, um ihn zu belüften und eine Umwälzung der Flüssigkeit im Raum 11 zu bewirken, wie durch Pfeile in Fig. 3 angedeutet wird. Der Raum 1 weist ein

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Saugrohr 35 auf, das in einer Lage oberhalb des Diffusorrohres 34 angebracht ist, so daß die Umwälzung der Flüssigkeit und der Luftblasen aufwärts innerhalb des Saugrohres 35 und abwärts außerhalb davon erfolgt. Am Boden des Nebenfaulraumes 11 befindet sich ein Entwässerungsrohr 36, das nach oben bis zum Oberteil des Behälters 10 außerhalb desselben ragt und normalerweise durch eine abnehmbare Kappe 37 verschloss-en ist. Eine obenauf schwimmende Pumpe 38 ist an einer höhenverstellbaren Kette 39 aufgehängt, wobei der Ausgang der Pumpe mittels eines Schlauches 40 durch die Trennwand 13 verläuft, so daß, wenn die elektrischen Leitungsdrähte 41 der Pumpe unter Strom stehen, die Pumpe 38 Flüssigkeit aus dem Faulraum 11 abzieht und sie durch das Rohr 40 zurück in den Hauptumwälzbehälter 15 befördert, wie Fig. 7 schematisch darstellt; dabei wird der Spiegel L¹ der Flüssigkeit in der Kammer 11 auf die Höhe herabgedrückt, auf der die Pumpe 38 an der Kette 39 angehängt ist.

Eine Druckluftquelle 42, etwa eine Luftpumpe, fördert Druckluft durch die Rohre 43 zu einem Schlauch 44, der in der U/eise eingesetzt wird, daß er nach unten innerhalb eines feststehenden starren Rohres 45 geschoben wird, wobei dieses Rohr sich waagrecht über die ganze Länge des Hauptbehälters 15 erstreckt und mit einer Reihe von Löchern 46 versehen ist, die über den uiaagrechten Oberteil des Rohres hin angeordnet sind. Druckluft aus der Druckluftquelle dringt durch

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die Rohrleitung 44, tritt durch die Löcher 46 aus, die sich nur auf dem waagrechten Teil des Rohres 45 befinden, und sprudelt aufwärts durch die Flüssigkeit im Behälter, wie die Figuren 1, 2, 5, 6, 7 und 8 zeigen. Diese Sprudeltechnik ist natürlich ein mittel, dessen sich auch ältere Verfahren bereits weitgehend bedienten. Im gegenwärtigen aerobischen Abuiasserbehandlungssystem dienen die Luftblasen zweierlei Zwecken: Erstens dem biologischen Zweck der Zuführung won Sauerstoff zur Erhaltung der Bakterien im Behälter, und zweitens dem mechanischen Zweck der Durchmischung des Behälterinhaltes und dessen Umwälzung in Richtung der Pfeile nach Fig. 2, die Umwälzung im Uhrzeigersinn angeben, während die Richtung willkürlich gewählt ist.

Zu bemerken ist, daß der Klärraum 22 sich etwa im Zentrum der Umwälzung im Behälter 1G befindet und im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, um die Turbulenz in der Nähe der U/irbelzone der Abwasserumwälzung zu verringern. Die normale Funktionsweise dieses Klärraumes und seiner Filtermittel, sowie die Art der Durchführung der Reinigung ist im einzelnen in der parallelen US-Anmeldung Ser.lMo. 641,867 beschrieben. Wie in der Fachwelt wohlbekannt ist, muß ein Kies- oder Sandfilter, wie Filter 26, periodisch durchgespült werden, um ungehinderten Durchfluß wiederherzustellen. Sonst würde es verstopft und läßt einige wenige Kanäle nit hoher Durchflußgeschwindigkeit entstehen, wodurch

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es für dsn Filtervorgang praktisch unbrauchbar würde. Rückspülung ist daher vorgesehen, um das Filterbett 26 zu reinigen und Feststoffe zu entfernen. Der obere Teil von Fig. 1 zeigt ein solches System, das drei solenoidbetätigte Ventile 50, 52 und 54 sowie die obenauf schwebende Pumpe verwendet. Zwischen den ReinigungszyHen ist das Ventil 50 normalerweise geöffnet, um Druckluft an das Diffusorrohr34 anzuschließen und die Kläre (Fa uliuasser) im Nebenf aulraum 11 zu belüften und umzuwälzen, jedoch kann dieses Ventil wahlweise geschlossen werden, wenn sein Solenoid 51 durch ein Zeitschaltwerk 47, Fig. 6 und 8, unter Strom gesetzt wird. Das Ventil 54 ist ebenfalls normalerweise offen und verbindet das Vorklärabwasserrohr 20 mit dem Entwässerungsrohr 32. U/ird jedoch das Solenoid 55 während des Reinigungsvorganges unter Strom gesetzt (Fig. 8), öffent sich das Ventil 52 und schaltet die Druckluftquelle 42 auf Durchspülung des Rohres 20 und Versprühen dessen Inhaltes nach unten durch Düsen in das waagrechte Verteilerrohr 48 auf die Oberseite des Filterbettes, wodurch der ganze Inhalt des Klärraumes 22 durch die Filterbettschicht 26 und nach außen durch den Schlitz 28 im Boden des Raumes 1 gespült wird. Dieser Reinigungsvorgang findet solange statt, als das Zeitscha ltiuerk alle drei Solenoide 51, 53 und 55 gleichzeitig unter Strom setzt. Siehe letzte Zeile der Tabelle in Fig. 4. Das Zeitschaltwerk ist so eingestellt, daß es die Reinigung in periodischen Abständen, d.h. einmal am Tage oder nach Bedarf

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durchführt. Der Austritt won Luft durch die Entlüftungsöffnung 31 am oberen Ende des Steigrohres 30 ist gering im Vergleich mit dem Druckluftvolumen, das in das Steigrohr gedrückt uiird, so daß die Entlüftungsöffnung die Spüluiirkung der in das Steigrohr 30 durch das Ventil 52 eingeleiteten Luft nicht behindert. UJenn das Solenoid 53 zum Schließen des Ventils 52 wieder außer Strom gesetzt wird, hört die Spülluirkung auf. Der Klärraum füllt sich dann von neuem mit Wasser, wenn die Luft diesem durch die Entlüftungsöffnung 31 entströmt, wobei das UJasser durch den Schlitz 28 und das Filter ansteigt. Die Entlüftungsöffnung 31 ist klein und begrenzt die Geschwindigkeit der Neufüllung des Raumes auf einen allmählich ansteigenden Strom. Die Solenoide 51 und 55 bringen ihre Ventile 50 und 54 wieder in geöffneten Zustand, nachdem das Zeitschaltwerk das Solenoid 53 außer Strom gesetzt hat, wodurch der Reinigungszyklus beendet wird. Die Druckluft strömt stetig und jederzeit aus dem Rohr 45 aufwärts in den Hauptumwälztank.

Betrieb .

Die Abwasserbehandlungsanlage nach der Erfindung arbeitet nach einem wohlbekannten Prinzip, das auf der Verwendung von serobischen Bakterien im Behälter beruht, die in dem im Abwasser gelösten Schmutz leben und durch den von der Druckluftquelle 42 zugeführten Sauerstoff erhalten werden. Die Bakterien digerieren und beseitigen praktisch das

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gesamte Abwasser und lassen nur eine relativ/ kleine Menge Ablagsrungen S zurück, die aus von den Bakterien nicht abbaufähiger Materie bestehen. Diese Ablagerungen S werden periodisch aus dem Hauptbehälter 15 entfernt, indem ein Teil derselben über das UJehr 17 in die Nebenkammer 11 übergeführt u/ird, aus der sie gelegentlich durch Anbringen einer Pumpe an das obere Ende des Abzugsrohres 36 und Auspumpen des Bodens des Raumes 11 entfernt werden.

Der Behälter 15 bleibt gewöhnlich jederzeit mit Flüssigkeit bis zum Spiegel der Wasserlinie UJL nach Fig. 5 gefüllt, obwohl dieser Spiegel in Zeiten der Spitzenbelastung des Abwasserklärsystems ansteigen kann, z.B. während den Pausenzeiten in einer Schule, da eine solche verstärkte Benutzung der Einrichtungen den Wasserspiegel höher und in die obere Auffang- oder Ausgleichszone 21 des Hauptbehälters 15 ansteigen läßt. Die Austrittsgeschwindigkeit von klarem Wasser aus dem Vorklärabwasserrohr 20 schwankt nur gering bei hohen Flüssigkeitsspiegeln, da die Durchmesser der Rohre 20, 30 und 32 so gewählt wurden, um diB Strömungsgeschwindigkeit des vorgeklärten Abwassers derart zu begrenzen, daß die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Anlage unterhalb erkennbarer Absetzgeschwindigkeiten gehalten wird, ehe das geklärte Wasser abgelassen wird. Während dieser Zeit treibt die Druckluftquelle 42 Luft durch das Kunststoffrohr 44 und durch die Löcher 46 und läßt die Luft

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nach oben aus dem Diffusorrohr 45 ausströmen, wie dies durch die Fig. 1 und 2 veranschaulicht iuird. Dieses Aufu/ärtsströmen der austretenden Luft bewirkt die Umu/älzung der Flüssigkeit innerhalb des Hauptbehälters 15, und dies fortlaufend, da der Luftstrom zur Leitung 44 nie abgesperrt iuird. Jedoch ist die Umu/älzgeschiuindigkeit niedrig genug, damit die Uiirbelstromgeschu/indigkeiten in der Ruhezone Q unterhalb erkannter Absetzgeschwindigkeiten für die Arten v/on Schlamm bleiben, deren Anfall zu erwarten ist.

Die Ruhezone Q befindet sich in der Nähe des Schlitzes 28 und unmittelbar unterhalb desselben. Demzufolge neigt schwerer Schlamm zum Absetzen in die Hauptumwälzbahn unterhalb der Ruhezone Q. Das geklärte lljasser oberhalb des Filterbettes 26 sammelt sich in der Nähe des waagrechten Rohres 48, das an das Steigrohr 30 im Oberteil des Klärraumes angeschlossen ist. Im Filterbett 26 des Klärraumes setzt der Bakterienschlamm auf dem Aggregat (gehäuft) den Abbau von Feststoffteilchen fort. Jede Ansammlung u/ird entweder vom Bett nach unten und aus dem Klärraum am Schlitz 28 gespült oder wird von den Bakterien vollständig abgebaut. Die fortgespülten Feststoffteilchen setzen sich nach unten durch den Klärraumschlitz 28, durch die Ruhezone Q hindurch und zurück in die Ha uptumwälzbahn der Flüssigkeit im Behälter 15 ab. Jede Luft oder Gasansammlung im Klärraum 22 uiird natürlich durch die Entlüftungsöffnung 31 ausgetrieben.

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Fig. 5 zeigt den "normalen" Betriebszustand der Anlage, wie er mährend des größten Teiles der Zeitperiode nach der Tabelle, erste Zeile, der Fig. 4 eintritt. Luft wird stetig dem Belüftungsrohr 45 im Hauptbehälter 15 zugeführt und geklärtes Wasser wird im Klärraum 22 gesammelt und durch das Vorklärwasserrohr 30, 20 und 32, Fig. 1 und 2, abgelassen. Luft uiird auch während dieses "normalen" Betriebes dem Diffusorrohr 34 zugeführt, das die Belüftung des materials im Nebenfaulraum 11 betuirkt, woraus sich dann die Umwälzung des materials durch das Saugrohr 35 ergibt. Das Saugrohr ist so angeordnet, daß es die Feststoffe, Asche und Schlamm im Raum aufnimmt und diese in Umwälzbewegung hält, während die Luft dem Diffusor 34 durch das Ventil zugeführt wird. Die Tabelle nach Fig. 4 kann entweder einen 24 Stunden-Zeitraum darstellen oder einen Arbeitszyklus beinhalten, der weniger oft, d.h. einmal wöchentlich oder monatlich, je nach Bedarf stattfindet.

Mehrere Stunden vor der Reinigung (Fig. 4, Zeile 2) wird die Luftzuführung zum Nebenfaulraum 11 durch des Zeitschaltwerk 47 abgesperrt, das das Ventil 50 schließt. Demzufolge hört die Umwälzung im Nebenfaulraum 11 auf und die Feststoffteilchen setzen sich zum Boden des Nebenfaulraumes und unter den Spiegel der Pumpe 38 (Fig. 6) ab.

Kurze Zeit v/or dem Reinigungsuorgang nach Fig. 4, Zeile 3,

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ujird bei noch geschlossenem Luftventil 50 die obenstehende Pumpe 38 durch das Zeitscha ltwerk 47 in Gang gesetzt und pumpt dia überschüssige Flüssigkeit bis auf den Stand L' (Fig. 7) aus, d.h. die klare Flüssigkeit wird in den Hauptbehälter 15 zurückgepumpt, um im Nabenfaulraum 11 für einen neuen Überlauf won Fauliuassergemisch während des darauffolgenden Reinigungszyklus Platz zu schaffen, u/ie aus Fig. 8 hervorgeht und in Zeile 4 der Tabelle von Fig. 4 angegeben wird.

Das Reinigen des Klärraumes 22 und des darin untergebrachten Filterbettes wird durch das oben in Fig. 1 aufgeführte Zeitschaltwerk 47 veranlaßt. In den normalen, stromlosen Stellungen der Ventile 52 und 54 fördert die Druckluftquelle 42 Druckluft nur zu den Rohren 33 und 44, um den Klärschlamm zu belüften und umzuuiälzen, mährend geklärtes UJasser über den Entuiässerungshahn 32 durch das geöffente Ventil54 abgelassen wird. Während des Reinigungszeitraumes, der durch das Zeitschalttuerk 47 gewählt uiird, werden jedoch die Ventile 52 und 54 umgestellt, wobei das Ventil 54 den Vorklärwasserablaßhahn 32 schließt, während gleichzeitig das Ventil 52 Druckluft in das Steigrohr 30 durch das waagrechte Rohr 48 und nach unten durch das Filterbett 26 in den Raum 22 geleitet wird. Das Rohr 48 weist nach unten gerichtete Düsenöffnungen auf, so daß Luft- und Wasserstrahlen direkt auf die Oberfläche des Filterbettes nach Fig. 1 gerichtet werden,

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wodurch Feststoffe aus dem Filterbett und durch den Schlitz 28 in den Hauptumiuälzbehälter 15 gespült werden. U/enn das Zeitschaltwerk diesen Reinigungszeitraum abschließt, ujird zunächst das Solenoid 53 ausgeschaltet, dadurch das Ventil 52 und der Luftstrom in den Klärraum abgesperrt, so daß der Raum sich allmählich mit U/asser durch den Schlitz 28 bei niedriger Geschwindigkeit neu füllen kann, die durch die Größe der Öffnung durch das Entlüftungsventil vorgegeben ist. Dann setzt das Zeitschaltu/erk das Solenoid 55 außer Strom, um das Ventil 54 in Normalstellung zurückzubringen und wieder den normalen Betriebszyklus der Anlage zu beginnen, wie er in der ersten Zeile der Tabelle nach Fig. 4 aufgeführt ist. Als Ergebnis der v/ier in Fig. 5, 6, 7 und 8 veranschaulichten und in der Tabelle nach Fig. 4 aufgezeichneten vier Verfahrensschirtte wird Feststoffteilchen einschließlich Asche und aktivierten Klärschlamm mit sich führendes Faulwassergemisch aus dem Hauptbehälter 15 über das Uiehr in den Nebenfaulraum während jedes Reinigungsvorganges geleitet, jedoch nur geklärte Flüssigkeit wird wieder aus dem Nebenfaulraum 1 in den Hauptumwälzbehälter, d.h. wenn die Pumpe 38 läuft, übergeführt (Fig. 7). Infolgedessen entzieht jeder Reinigungsvorgang einige der Feststoffanteile aus dem Hauptbehälter 15. Durch Einstellen der Höhe des verstellbaren U/ehrbleches 19 wird der Prozentsatz der tatsächlich dem Hauptbehälter 15 durch jeden Reinigungsvorgang entzogenen Feststoffanteile beliebig verändert, wodurch

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eine Einstellung erreichbar ist, die zu einem einwandfreien Gleichgewicht der im Hauptbehälter 15 belassenen Feststoffe führt. Die Höhenlage der Pumpe 38 wird durch Anheben oder Absenken der Kette 39 eingestellt, wodurch sich der Stand L¹ einpegelt (Fig. 7), um Platz im Raum 11 für die Aufnahme des nächsten Überlaufes «on Fauliuassergemisch aus dem Behältar 15 zu schaffen (Fig. 8).

Die Erfindung ist nicht auf die genauen Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen beschränkt und im Rahmen der Ansprüche Abwandlungen zugänglich.

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Claims

DR. ING. G. RfEBLING

PATENTANWALT 273304$

MfH, Z..„.h. n

C 3B1-20/10/HU

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ihr α nhen ihn-N:u-hiichi vom 899 Lindau (Bodensee)

Rc-nnefk' If) Postf.ii h .!160

18. Juli 1977

Be.-« CENTROX CORPORATION,

7923 Choujning Road, Richmond, Virginia 23229 / USA

Patentansprüche

f 1.1 Anlage zur Behandlung eines Klärwassergemisches aus Abwasser und Feststoffteilchen durch bakteriellen Abbau zur Rückgewinnung won geklärtem Wasser, von der Ausführung mit einem Hauptbehandlungsbehälter mit mitteln zürn Einleiten von Abwasser in den Behälter und ersten mitteln zum Belüften und Umwälzen des Klärwassergemisches und einem kleineren inneren Klärraum, der mit dem Hauptbehälter an einer Stelle in Verbindung steht, um die das Kläriuasser umgewälzt wird, und mit einem mit dem Klärraum in Verbindung stehenden Vorklärwasserrohr zum Ablassen geklärten Abwassers aus dem Klärraum, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Klärraum die

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Fernsprecher ι 691? Fernschreibef- Sprechzeit iruncj Bankkonten B..I ■. Ή ..■/'8 9 L'O l'oststheckkonlo Lindau ιΟ8.'.8:-' 05 -1374 nach Vereirb. B^yi.'r Veremsbank Lindau'Bt miau il München 29525-809 Ba ,-er Hypotheken-u Wechsel '. ■'"> - r.k L B. Nr

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Auslaufhöho des Rohras erreicht hat, gekennzeichnet durch

einen Nebenfauiraum neben dem Hauptbehandlungsbehälter und von diesem durch ein Uehr getrennt, das höher liegt als die Auslaufhöhe dos Rohres und so angeordnet ist, daß ein Teil des im Heup tbehä 1 te r umgewälzten Kläriua sse rgemisches über das Wehr in den Nebenfauiraum strömt, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Hauptbehältor bis zur Höhe des Uiehres angestiegen ist, ferner

Mittel zum periodischen Ausspülen des Inhaltes des Klärraumes zwecks l/erlagerung des Inhaltes in den Ha uptbehälter und Anheben des Flüssigkeitsspiegels im Behalter oberhalb der Höhe des Uiehres zum Überlaufenlassen des Kläriuassergemisches in den Nebenfaulraum, uiobei ein zwischen jeder periodischen Durchspülung wirkendes zweites Mittel zum Belüften und Umwälzen des Inhaltes des Nebenfaulraumes und mit einem weiteren Mittel zur Außerbetriebsetzung des zweiten Belüftungsmittels, um das Absetzen uon Feststoffteilchen zu ermöglichen und überschüssige Flüssigkeit im Nebenfaulraum zu belassen, und weiterhin Mitteln zum Zurückbefördern überschüssiger Flüssigkeit in den Hauptbehälter.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein automatisches Zeitscha 1 tiuerk mit folgegebunden durchzuführenden Stufen, deren Reihenfolge sich in zeitlichen

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Abständen wiederholt, ujobei das Zeitschs ltiuerk ein mit dem zuleiten Belüftungsmittel gekoppeltes erstes Stufenmittel und das IYIi11θ 1 zum Außerbetriebsetzen desselben für einen vorgegebenen Zeitraum enthält, um das Absetzen der Feststoffteilchen im Nebenfaulraum zu ermöglichen, ein zu/eites Stufenmittel in Verbindung nit dem IYIitte 1 zum Verlagern überschüssiger Flüssigkeit, das gegen Ende des vorgegebenen Zeitraumes wirkt, um das Vorlagerungsmittel u/ährend eines Zeitraumes in Betrieb zu setzen, und ein am Ende des genannten Zeitraumes wirkendes drittes Mittel, um dem Spülmittel genügend Zeit zu lassen, den Inhalt des Klärraumes auszuspülen.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtbetriebszeit der ersten, zweiten und dritten Stufe klein ist im l/ergleich mit dem Zeitraum der Michtdurchführung dieser Stufenfolge.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des U/ehres oberhalb des Entujässerungsspiegels verstellbar ist, um den Anteil des darauf überlaufenden Klärgemisches einzustellen, wenn der Inhalt des Klärraumes in den Hauptbehälter gespült wird.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zum Verlagern überschüssiger

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ORIGINAL INSPECTED

Flüssigkeit ein Pumpenmittel im Nebenfaulraum mit einem Ansaugstutzen und einem in den Hauptbehälter mündenden Abflußrohr, sowie ein IYIitte 1 zum Einstellen der Höhe des Ansaugstutzens im Nebenfaulraum enthält, so daß das Pumpenmittel genug überschüssige Flüssigkeit wegbefördern kann, um Platz für das Klärgemisch zu schaffen, das das U/ehr während der nächsten Spülstufe überläuft.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zum Ausspülen des Klärraumes eine Druckluftquelle, eine in den Klärraum einmündende Druckluftleitung und ein mit der Druckluftquelle und Druckluftleitung verbundenes Regelmittel enthält, das Luft unter Druck in den Klärraum einströmen läßt, um dessen Inhalt in den Hauptbehälter zu v/erlagern.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittel zum Belüften und Umwälzen des Inhaltes des Nebenfaulraumes einen Diffusor zum Sprudelnlassen won Luft aufwärts vom Boden des Nebenfaulraumes her, sowie ein Saugrohr innerhalb des Nebenfaulraumes enthält, das in lotrechter Stellung befestigt ist, von einer Stelle direkt oberhalb des Diffusorsinach oben ragt und unmittelbar unterhalb des mittels zum Verlagern überschüssiger Flüssigkeit mündet.

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θ. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch IYIittθ 1 im Boden des Nebenfaulraumes zum Abziehen abgesetzter Feststoffteilchen, mährend das zweite Belüftungsmittel stillgesetzt ist.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein normalerweise zum Vorkläriuasserrohr geöffentes Entwässerungsuentil enthält, das den UJasserspiegel im Behälter durch Entzug von Uorklärwasser aus dem Oberteil des Klärraumes auf der Höhe der Entwässerung hält und wahlweise schließbar ist, und daß das Mittel zum periodischen Durchspülen Druckluftmittel zum Einleiten uon Luft in den Oberteil des Klärraumes zwecks Reinigung desselben durch Ausspülen seines Inhaltes durch einen Schlitz im Boden des Raumes und Verlagerung desselben in den Hauptbehälter aufweist, wobei der Rauminhalt des Klärraumes ausreicht, damit, wenn sein Inhalt in den Behälter übergeführt wird, ein Teil des Inhaltes des Hauptbehälters über das Wehr in den Faulraum strömt.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Klärraum ein den Raum teilweise ausfüllendes und in einer Höhe unterhalb des Oberteils des Raumes endendes Filter enthält.

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11. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine obenstehende Pumpe im Faulraum unterhalb des Wehres, die klares UJasser durch die Trennwand in den Hauptbehälter pumpt, wenn sich Feststoffe unterhalb des Pumpenniveaus abgesetzt haben.

12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Zeitschaltiuerk zum periodischen Außerbetriebsetzen des zweiten Belüftungsmittels und dann nach einer Absetzzeit zum Ingangsetzen der Pumpe zwecks Zurückpumpens von klarem Uiasser aus dem Faulraum in den Hauptbehälter, wobei das Zeitschaltwerk danach das Schließen des Entwässerungsventils und die Betätigung des Druckluftmittels bewirkt, um Luft in den oberen Teil des Klärraumes einzublasen und seinen Inhalt in den Hauptbehälter zu spülen, sowie seinen Inhalt zum Überlauf über das llJehr und zum Einleiten neuen Abwassers in den Klärraum zu veranlassen.

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