DE3244787A1

DE3244787A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abwaessern

Info

Publication number: DE3244787A1
Application number: DE19823244787
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: EGL ENTWICKLUNG und GESTALTUNG VON LANDSCHAFT GmbH; Egl Entwicklung und Gestaltung; Egl Entwicklung und Gestaltung Von Landschaft 3500 Kassel GmbH
Current assignee: Arnim Koch and Co 34121 Kassel De GmbH
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-07
Anticipated expiration: 2002-12-04
Also published as: CH661717A5; ATA399583A; AT393116B; DE3244787C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abwässern
mit Hilfe von Pflanzen, deren Wurzeln im Zusammenwirken mit Bodensubstraten und Mikroorganismen im Abwasser enthaltene Schmutzsubstanzen binden und abbauen.
Bisher wurde diese Möglichkeit der Abwasserreinigung nach zwei Verfahren durchgeführt, die verschiedene Durchflußrichtungen des Abwassers durch ein von den Pflanzen erzeugtes Wurzelwerk zum Inhalt hatten. Bei dem einen Verfahren durchströmt das Abwasser mehrere bepflanzte und mit Kies gefüllte Becken in lotrechter Richtung von oben nach unten. Bei dem anderen Verfahren durchströmt das Abwasser eine bepflanzte und absorptionsfähige Bbdenmatrix in horizontaler Richtung. In diesem Falle ist die Bodenmatrix in einer leicht geneigten Ebene angelegt.
Wenn das Abwasser die Filterschicht in lotrechter Richtung von oben nach unten durchströmt, besteht die Gefahr, daß in der Filterschicht durchflußhindernde Verdichtungen entstehen. Um derartige Verdichtungen zu vermeiden, kann zur Herstellung der Filterschicht nur grobporiges Filtermaterial Verwendung finden. Dem Filtermaterial kann daher kein toniges und schluffiges Material für Absorptionsleistungen hinzugefügt werden. Dieses tonige und schluffige Material würde zusammen mit im Abwasser enthaltenen Abwasserinhaltsstoffen schnell dazu führen, daß das bepflanzte Filtermaterial mindestens teilweise unduchlässig würde. Für eine ständige Auf locke-Ang der Filterschicht muß Sorge getragen werden. Darüber hinaus besteht aber auch die Gefahr, daß die Pflanzen mindestens teilweise vertrocknen, wenn zeitweise der Zustrom von Abwasser bezogen auf die Größe des Abwasserbeckens verringert oder sogar unterbunden wird. In diesem Falle sinkt der Abwasserpegel in der Filterschicht schnell ab, so daß mindestens einige Pflanzen nicht genügend bewässert werden. Schließlich kann der Durchfluß des Abwassers im Hinblick auf die Grobporigkeit der Filterschicht und deren Durchwurzelung nur so gesteuert werden, daß im Abwasser überall aerobe Verhältnisse vorherrschen. Die Möglichkeit, parziell anaerobe Verhältnisse zu schaffen, besteht nicht, so daß insoweit auch eine Denitrifikation des Abwassers nicht stattfinden kann.
Diese Nachteile werden zwar bei der horizontalen Durch strömung der Filterschicht teilweise aufgehoben. In der horizontal durchströmten Bodenmatrix können tonige und schluffige Materialien angeordnet werden, die bei parziell anaeroben Verhältnissen eine Denitrifikation des Abwasser ermöglichen. Jedoch läßt sich die Hydrologie eines horizontalen Durchflusses nur in Lysimeterversuchen nachweisen, berechnen, kontrollieren und steuern. Bei Großanlagen, die für die praktische Anwendung in Betracht kommen, läßt sich eine gleichmäßige horizontale Durchströmung auf einer größeren Fläche nicht kontrollieren und steuern. Insbesondere ergeben sich bei schwankenden Abwassermengen, , bei denen mit Spitzenbelastungen gerechnet werden muß, keine Möglichkeiten, die horizontale Durchströmung zu kontrollieren und zu steuern, insbesondere dann nicht wenn mit einem mehr oder weniger starkem Regenniederschlag gerechnet werden muß Wenn sehr viel Wasser anfällt, besteht bei horizontaler Durchströmung der Boden matrix die ständige Gefahr daß das Abwasser auf die Oberflache der Filterschicht austritt und über die Oberfläche ungereinigt abfließt. Darüber hinaus können sich an der Oberfläche Rinnsale bilden, durch die das Abwasser ungereinigt abfließt. Derartige Rinnsale können jedoch auch unterhalb der Oberfläche im Wurzelraum in unterschiedlichen Tiefen entstehen, so daß die für den Reinigungseffekt notwendige gleichmäßige Durchströmung des Wurzelraumes und damit eine bestimmte optimale Durchflußæeit , während der der das Abwasser im Bereich der Filterschicht verweilt, in der Praxis nicht garantiert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß das Abwasser gleichmäßig durch eine Filterschicht unterschiedlicher Porigkeit hindurchdringen tSann7 ohne daß die Gefahr besteht, daß ein Teil des Abwassers ungereinigt bleibt.
Diese Aufgabe ~#ird erfindungsgemäß durch ge#öst, daß das Abwasser a Las einem einem sich unterhalb der Wurzeln erstreckenden Bereich durch die Wurzeln hindurch in einen oberhalb der Wurzeln liegenden Bereich eingeleitet wird.
Bei dieser Durchströmrichtung werden die einzelnen Filterschichten durch das durchgeleitete Abwasser nicht aufeinander gepreßt.
Vielmehr wird das Eigengewicht der das Filter bildenden Bestandteile im aufsteigenden Abwasser herabgesetzt, so daß das durch die Filterschicht hindurch tretende Wasser auflockernd auf die einzelnen Filterbestandteile wirkt. Wegen ihres Eigengewichtes lassen sich jedoch die einzelnen Filterbestandteile in der Strömung des Abwassers nicht in der Weise verschieben, daß sich bevorzugte Durchtrittsrinnsale innerhalb der Filterschicht ausbilden, durch die das Abwasser ungereinigt hindurchtreten kann. Insbesondere leichte Filterbestandteile verlieren in der durchtretenden Abwasserströmung an Eigengewicht, so daß sie nicht zum Dichtsetzen der Filterschicht neigen, sondern für einen konstanten Durchströmwiderstand sorgen. Daher können auch feinkörnige Filterbestandteile wie z. B. toniges und schluffiges Material Verwendung finden.
Diese Anordnung befördert unter dtr Filterschicht die Ausbildung von partiell anaeroben Verhältnisse, so daß mit einer Denitrifikation des Abwassers in diesem Bereich gerechnet werden kann.
Abwasseranlagen, die mit einer durchwurzelten Filterschicht arbeiten, konnten bisher nur von einem oberhalb der Filterschicht liegenden Bereich in einen in lotrechter Richtung unterhalb der Filterschicht liegenden Bereich durchströmt werden. Dabei ergaben sich häufig Schwierigkeiten dadurch, daß die Filterschichten sich zusetzten, so daß unerwünschte Stauungen in den Abwasserbecken entstanden. Diese Stauungen führten sehr häufig dazu, daß das Abwasser ungereinigt und unkontrollierbar abfloß, so daß erhebliche Kosten für die Regeneration der vom ungereinigten Abwasser verunreinigten Bereiche aufgewendet werden mußten. Derartig bepflanzte Abwasserbecken galten daher als unzuverlässig. Auch horizontal durchströmte Filterschichten führten nicht zu einer sicheren Säuberung von Abwässern. Bei der horizontalen Durchströmung der Filterschichten bilden sich an deren Oberfläche Rinnsale ungereinigten Abwassers, die sich unkontrolliert mit dem gereinigten Abwasser verniischen und damit den Erfolg der gesamten Abwasserreinigung in Frage stellen.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anlage zum Reinigen von Abwässern mit Hilfe von Pflanzen, deren Wurzeln im Zusammenwirken mit Bodensubstraten und Mikroorganismen im Abwasser enthaltene Schmutzsubstanzen binden und abbauen so zu verbessern, daß eine von der jeweils anfallenden Abwassermenge unabhängige sichere Reinigung des Abwassers gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wurzeln mit Kies eine vom Abwasser in lotrechter Richtung von unten nach oben durchströmte Filter- und Absorpitonsschicht bilden.
Diese Filterschicht ist einerseits dicht genug, daß keine ungereinigten Abwassermengen uo kontrolliert durch sie hindurchtreten können, andererseits werden die einzelnen Filterschichten durch das durchströmende Wasser so weit aufgelockert gehalten, daß sich die Filterschicht nicht zusetzen kann. Mit einem gleichmäßigen Durchtritt des Abwasser durch die Filterschicht kann mit hinreichender Sicherheit gerechnet werden. Selbst wenn die einzelnen Filterschichten aus Material unterschiedlicher Körnung bestehen, ist dafür Sorge getragen, daß die mit der keinen Körnung versehenen Filterschichten die mit der Grobkörnung versehenen Filterschichten nicht dicht setzen und damit den Durchfluß durch die gesamte Filterschicht verhindern.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
in den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abwasserreinigungsanlage im Querschnitt, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Abwasserreinigungsanlage in Draufsicht und Fig. 3 einen Schnitt durch ein llauptreinigungsbecken mit eingelegter Filterschicht.
Ein Verfahren zum reinigen von Abwässern wird zweckmäßigerweise mit einer Anlage der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art durchgeführt. Diese Anlage besteht aus einem Hauptreinigungsbecken 1, einem Vorreinigungsbecken 2, einem ersten Nachreinigungsbecken 3 sowie einem zweiten Nachreinigungsbecken 4. Dem Hauptreinigungsbecken 1 ist das Vorreinigungsbecken 2 in Flußrichtung 5 eines Abwassers 6 vorgeschaltet, während die beiden Nachreinigungsbecken 3, 4 in Flußrichtung 5 des Abwassers 6 dem Hauptreinigungsbecken 1 nachgeschaltet sind. Dabei mündet das aus dem liauptreinigungsbecken 1 austretende Abwasser 6 zunächst unmittelbar in das erste Nachreinigungsbecken 3, aus dem es in das zweite Nachreinigungsbecken 4 eintritt. Dieses zweite Nachreinigungsbecken 4 ist mit einem Auslauf 7 versehen, aus dem das gereinigte Abwasser 6 in eine die Abwasseranlage umgebende Umwelt entlassen werden kann.
Das Hauptreinigungsbecken 1 besteht aus im wesentlichen lotrecht verlaufenden Wandungen 8, 9, lo, 11, die einander bei einem rechteckigen Querschnitt paarweise parallel verlaufen. Dabei begrenzen die Wandungen lo, 11 als Stirnwandungen das Hauptreinigungsbecken 1 gegenüber dem Vorreinigungsbecken 2 einerseits und dem ersten Nachreinigungsbecken 3 andererseits. Zu diesen beiden Stirnwandungen verlaufen die Wandungen 8, 9 als Längswandungen rechtwinklig. Diese sind im Regelfall enger als die Stirnwandungen lo, 11.
Es ist jedoch auch möglich, dem Hauptreinigungsbecken 1 andere Gestaltungen als die mit einem rechteckigen Querschnitt zu geben.
Beispielsweise bietet sich fUr das Hauptreinigungsbecken 1 auch ein kreisförmiger Querschnitt an.
Innerhalb der Wandungen 8, 9, lo, 11 ist ein Gitter 12 angeordnet, das an den Wandungen 8, 9, lo, 11 befestigt ist. In lotrechter Richtung unterhalb dieses Gitters 12 ist e ln von einem Boden 13 begrenzter Beruhigungsraum 14 angeordnet, in den das Abwasser 6 aus einer Zulaufleitung 15 eintritt. Der Beruhigungsraum 14 ist trichterförmig ausgebildet und besitzt dfl zeine tiefsten Stelle 16 einen Auslauf 17, der mit einer Saugleitung 18 beispielsweise über einen Flansch 19 verbunden ist. Zur Ausbildung förmigen Beruhigugsraumes 14 besitzt der Boden eine lelt Ne -gung in Richtung <itif auf die die tiefste Stelle 16.
Im Bereich der tiefsten Stelle 16 sammelt sich Schlamm JO, der aus dem Abwasser 6 ausfällt. Dieser Schlamm 2o kann durch div Saugleitung 18 von einer Pumpe 21 abgesaugt werden. Diese ist über eine Druckleitung 22 mit dem Vorreinigungsbecken 2 verbunden in das die Druckleitung 22 mündet.
Darüber hinaus ist das Vorreinigungsbecken 2 über die Zulaufleitung 15 mit dem Beruhigungsraum 14 verbunnten. Die Zulaufleitung 15 mündet unterhalb des Gitters 12 in den Beruhigungsraum 14 in einem Bereich 23, der in Richtung auf das Gitter 12 oberhalb einer sich im Auslauf 17 bildenden Schicht des Schlamms 20 liegt. Dieser Schlamm 20 wird mit Hilfe der Pumpe 21 aus dem Beruhigungsraum 14 ausgepumpt, falls die von ihm ausgebildete Schicht bis in den Bereich 23 vordringt und damit den Zulauf des Abwassers 6 aus der Zulaufleitung 15 behindern kann.
Der trichterförmige Beruhigungsraum 14 wird auf seiner der tief sten Stelle 16 gegenüberliegenden Oberseite von dem Gitter 12 abgeschlossen. Auf einer dem Beruhigungsraum 14 abgewandten Oberseite 24 des Gitters 12 ist eine Filterschicht 25 aufgeschichtet, die aus mehreren Schichten 26, 27, 28, 29 besteht. Fs ist auch möglich, in der Filterschicht 25 weniger oder mehr Schichten 26, 27, 28, 29 anzuordnen. Die Schichten 26, 27, 28, 29 bestehen aus Kies 30 verschiedener Körnung. Unmittelbar auf dem Gitter 12 liegt ein Kies 30 grober Körnung. Auf diese Schicht 26 folgt die Schicht 27 mit einem Kies weniger grober Körnung, der sich die Schicht 28 mit einem Kies feiner Körnung anschließt. Die Filterschicht 25 wird an ihrer dem Gitter 12 abgelegenen Oberseite 31 von einem tonigen oder schluffigen Material abgeschlossen. Oberhalb dieser Schicht 29 bildet das Abwasser 6 einen Pegel 32 aus, dessen Höhe von einer Rinne 33 bestimmt wird, aus der das Abwasser 6 in Richtung auf das erste Nachreinigungsbecken 3 austreten kann. Diese Rinne 33 ist in der dem ersten Nachreinigungsbecken 3 benachbarten Stirnwand 11 des Hauptreinigungsbeckens 1 befestigt. Sie kragt mit einem gewissen Abstand 34 über das erste Nachreinigungsbecken 3.
Auf der Oberseite der Filterschicht 25 wachsen Pflanzen 35 empor, die mit ihren Wurzeln 36 in die Filterschicht 25 eindringen. Die einzelnen Wurzeln 36 der verschiedenen Pflanzen 35 durchdringen einander und bilden ein dichtes Wurzelwerk 37.
Das Gitter 12 ist mit einzelnen Durchlässen 38 versehen, die einander parallel verlaufen und sich von dem Beruhigungsraum 14 in Richtung auf die untere Schicht 26 der Filterschicht 25 erstrecken.
Die Durchlässe 38 sind in ihrem Querschnitt so bemessen, daß sie das Abwasser 6 beim Einströmen in die Filterschicht 25 ausrichten.
Dabei ist es möglich, durch eine entsprechende Ausrichtung der Durchlässe 38 bevorzugte Strömungsrichtungen für das Abwasser 6 festzulegen.
Das durch die Zulaufleitung 15 in den Beruhigungsraum 14 eintreten~ de Abwasser 6 steigt durch das Gitter 12 in Richtung auf die Filterschicht 25 auf. Es steigt durch sämtliche Schichten 26, 27, 28, 29 bis es den Pegel 32 erreicht hat. Anschließend fließt es über die Rinne 33 in Richtung auf das erste Nachreinigungsbecken 3 ab. Das durch die Filterschicht 25 hindurchtretende Abwasser 6 kommt in innige Berührung mit dem Wurzelwerk 37. Dabei wird dem Abwasser 6 durch die Wurzeln 36 im Zusammenwirken mit Bodensubstraten und Mikroorganismen, die sich einerseits im Kies 30 und andererseits in dem tonigen und schluffigen Material der Schicht 29 finden, ein wesentlicher Teil s einer Schmutzfracht entzogen. Diese wird innerhalb der Filterschiclit 25 von dem Wurzelwerk 37 gebunden und abgebaut. Ein wesentliciitr Teil des dabei entstehenden Schlamms 20 sammelt sich an der tiefsten Stelle 16 des Beruhigungsraumes 14. Ein besonders guter Ellekt wird erzielt, wenn die untere Schicht 26 aus einem Drainkies mit einer Körnung von 32 mm Durchmesser gebildet wird. Die obere Schicht 29 besitzt eine Körnung von 2 mm Durchmesser, während sämtliche Schichten 27, 28, die zwischen der unteren Schicht 26 und der oberen Schicht 29 liegen, eine von unten nach oben abnehmende Körnung aufweisen.
Die gesamte Filterschicht hat eine Schichtstärke von mindeslells 4o cm und höchstens loo cm. Die tonig-scI#]##ffigen Mincralgemische der oberen Schicht 29 sind sorptionsfähia. Diese Mineralgemische sind in ihrer Zusammensetzung abgestimmt auf die Art der Verunreinigung des zu reinigenden Abwassers. Die Mineralgemische bestehen vorzugsweise aus Tonmineralien sowie aus Eisen- uncl Aluminiumoxyden.
Bei den Pflanzen 25 handelt es sich bevorzugt um Arten der Röhricht-Gesellschaft. Mit diesen wird die Filterschicht 25 dicht bepflanzt. Vorzugsweise wird als Pflanze 35 die Phragmitis australis gewählt, die die gesamte Filterschicht 25 durchwurzelt.
Der im Beruhigungsraum 14 sedimentierte Schlamm 20 fällt bei der Vorreinigung des Abwasser 6 aus. Im Beruhigungsraum 14 herrschen planmäßig gesteuerte schwach-anaerobe Verhältnisse, die eine Denitrifikation ermöglichen. Der Grad der anaeroben Verhältnisse wird dadurch gesteuert, daß die Pumpe 21 in Abständen Schlamm 20 und anaerobes Abwasser 6 in Richtung auf das Vorreinigungsbecken 2 abpumpt. Dabei wird dem von der Pumpe 21 geförderten Gemisch Luftsauerstoff beigemischt, bevor es in das Vorreinigungsbecken 2 eintritt. Die Einschaltabstände der Pumpe 21 richten sich nach Art und Zusammensetzung de#s Abwasser 6, d. h. nach seiner Fäulnisbereitschaft. Je nach der Fäulnisbereitschaft das Abwassers 6 können zwischen der Einschaltung der Pumpe 21 zeitliche Intervalle liegen, die sich nach Stunden, bei geringer Fäulnisbereitschaft nach mehreren Tagen berechnen.
Die Zulaufleitung 15 mündet in einen das Vorreinigungsbecken 2 in lotrechter Richtung nach unten abschiießenden Boden 39. Auf diesem Boden 39 liegt eine Filterschicht Lo, die eine Stärke von mindestens 40 cm und höchstens loo cm aufweist. Auch diese Filterschicht 40 besteht aus mehreren Schichten von Drainkies, die nach der jeweiligen Körnung voneinander abgestuft sind. Unmittelbar auf dem Boden 39 liegt ein Drainkies grober Körnung mit einem Durchmesser von etwa 46 mm. An ihrer dem Boden 39 gegenüberliegenden Oberfläche 41 liegt eine Schicht Drainkies von einer Körnung von etwa 2 mm Durchmesser. Zwischen diesen beiden Schichten liegen andere Schichtet von Drainkies, dessen Durchmesser in Richtung aul die Oberfläche 41 schicEltweise abnimmt.
Die Filterschicht 40 ist dicht bepflanzt mit Plfanzen 42, die den Röhricht-Gesellschaften angehören. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Pflanzen 42 um die Phragmitis australis, die die gesamte Filterschicht 4o durchwurzelt. Im Bereich des dem Boden 39 benachbarten unteren Viertels 43 besteht in der Filterschicht 40 ein Dauerwasserpegel 44. Dieser korrespondiert über die Zulaufleitung 15 im Sinne der kommunizierenden Röhren mit dem Pegel 32, der im Hauptreinigungsbehälter 1 mit Hilfe der Rinne 33 eingestellt ist Außer der Druckleitung 22 mündet ein Abwasserzulauf 45 in das Vorreinigungsbecken 2, durch den zu reinigendes Abwasser 6 der Anlage zugeführt wird. Dieses Abwasser 6 sowie das aus der Druckleitung 22 austretende Gemisch werden auf die Oberfläche 41 der Filterschicht 4o geleitet und durchdringen diese in lotrechter Richtung von oben nach unten. Durch die Festlegung des sich im Hauptreinigungsbecken 1 einstellenden Pegels 32 wird verhindert, daß der Dauerwasserpegel 24 sich abhängig vom Abwasserzulauf 45 hebt oder senkt. Auf diese Weise wird verhindert, daß einerseits bei zu starkem Zulauf von Abwasser 6, dieses unkontrolliert aus dem Vorreinigungsbecken 2 in die Umwelt eintritt und andererseits bei zu geringem Zulauf von Abwasser 6 die Pflanzen 42 austrocknen Das Nachreinigungsbecken 3 schließt sich unmittelbar an das Hauptreinigungsbecken 1 im Sinne der Flußrichtung 5 des Abwasser 6 an. Es kann mit dem Hauptreinigungsbecken 1 eine gemeinsame Stirnfläche 46 aufweisen. Ähnlich wie das Hauptreinigungsbecken 1 und das Vorreinigungsbecken 2 kann das erste Nachreinigungsbecken 3 einen rechteckigen Querschnitt, aber auch andere Querschnittsformen aufweisen. Der Stirnfläche 46 liegt eine dem zweiten Abwasserbecken 4 zugewandte zweite Stirn fläche 47 gegenüber, die untereinander durch Längswände 48, 49 verbunden sind. Das erste Nachreinigungsbecken 3 wird durch einen die Stirnflächen 46, 47 und Längswände 48, 49 miteinander verbindenden Boden So in lotrechter Richtung nach unten hin abgeschlossen. Auf dem Boden So liegt eine Filterschicht 51, die in ihrem Aufbau weitgehend der Filterschicht 4o gleicht, die im Vorreinigungsbecken 2 angeordnet ist. Diese Filterschicht 51 ist mindestens Lo cm und höchstens loo cm stark. Die Filterschicht 51 ist in mehrere Schichten aufgeteilt, die untereinander angeordnet sind. Die auf dem Boden 50 aufliegende Schicht besteht aus einem Drainkies mit einer Körnung von 46 mm Durchmesser. Die dem Boden So abgewandte obere Schicht besteht aus einem Drainkies mit einer Körnung von 2 mm Durchmesser. Die dazwischen liegenden Schichten bestehen aus Drainkies abnehmender Körnung.
Die Filterschicht 51 ist dicht bepflanzt mit Pflanzen 52 der Röhricht-Gesellschaft, vorzugsweise Phragmitis australis. Die gesammte Filterschicht 51 ist durchwurzelt. Die Filterschicht 51 wird in lotrechter Richtung von oben nach unten vom Abwasser 6 durchströmt, das durch die Rinne 33 aus dem Hauptreinigungsbecken 1 in das erste Nachreinigungsbecken 3 eintritt.
In unmittelbarer Nähe des Bodens So befindet sich ein Grundauslauf 53, durch den das nachgereinigte Abwasser 6 in das zweite Nachreinigungsbecken L eineeleitet wird. Die Rinne 53 ist mit einer Karnrr#.
schwelle 54 ausgebildet5,0 daiS das nachgereinigte Abwasser 6 gleichmäßig in das zweite Nachreinigungsbecken 4 eintreten kann.
Der Grundauslauf 53 mündet oberhalb einer im zweiten Nachreinigungsbecken 4 angeordneten Filterschicht 55. Diese Filterschicht 55 liegt auf einem das zweite Nachreinigungsbecken 4 in lotrechter Richtung nach unten abschließenden Boden 56, der von Längswandingen 57, 58 und Stirnwandungen 59, 60 umgeben ist. Die Leingswandungen 57, 58 begrenzen das zweite Nachreinigungsbecken 4 parallel zur Flußrichtung 5 des Abwassers 6, während die Stirnwandung 59 unmittelbar an das erste Narhreinlgungsbecken 3 grenzt.
Die Stirnwandung 60 verläuft dieser Stirnwandung 59 planparallel.
Aus der Stirnwandung 6o tritt der Auslauf 7 hindurch, der in unmittelbarer Nachbarschaft des Bodens 56 angebracht ist.
Die Filterschicht 55 ist dicht bepflanzt mit Pflanzen 61. Bei diesen Pflanzen 61 handelt es sich um Sumpfpflanzen, deren Arten auf die Zusammensetzung des Abwassers 6 abgestimmt werden. Vorzugsweise werden Scirpus lacustris, Iris pseudacorus und Mentha aquantica verwendet. Die Filterschicht hat eine Stärke von 30 bis 60 cm und besteht aus einzelnen Schichten von Drankies, der im Bereich des Bodens 56 seine größte Körnung mit etwa 22 mm Durchmesser hat. In Richtung auf eine dem Boden 56 gegenüberliegende Oberfläche 62 der Filterschicht 55 weisen die Schichten Drainkies abnehmende Körnung auf. Die der Oberfläche 62 zunächst liegende Schicht ist mit Drainkies einer Körnung von 5 mm versehen. Das Abwasser 6, das durch den Grundauslauf 53 in das zweite Nachreinigungsbecken 4 eintritt, durchströmt die Filterschicht 55 in Richtung auf den Boden 56 von oben nach unten und tritt gereinigt aus dem Auslauf 7 aus.
je nach der Menge des anfallenden Abwassers 6 werden mehrere Becken einander parallel geschaltet. So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwei Hauptreinigungsbecken 1 einander parallel zu schalten. Jedem llauptreinigungsbecken 1 werden jeweils zwei Vorreinigungsbecken 2 zugeordnet, die untereinander parallel geschaltet sind. Demgegenüber wird jedem Hauptreinigungsbecken 1 ein erstes Nachreinigungsbecken 3 zugeordnet, dessen Querschnitt allerdings kleiner als der des Ilnuptreinig ungsbeckens 1 sein kann. Die einander parallel geschalteten ersten Nachreinigungsbecken 3 münden in ein gemeinsames Nachreinigungsbecken 4, aus dem das Abwasser 6 aus einem gemeinsamen Auslauf 7 austritt. Diese Schaltung von Hauptreinigungsbecken 1, Vorreinigungsbecken 2 und Nachreinigungsbecken 3, 4 hat den Vorteil, daß zur Zeit geringeren Anfalls von Abwasser 6 jeweils ein Hauptreinigungsbecken 1 mit ihm zugeordneten Vorreinigungsbecken 2 und Nachreinigungsbecken 3 abjicschaitet und einer Uberholung oder Regeneration unterzogerl werden kann.
Anwendungsbeispiele.
1. Abwassereinigung von abseits liegenden Ortsteilen und Hausgruppen, die nicht an eine zentrale Kläranlage argeschlossen sind.
Solche Situationen bis ca. 100 Einwohnergleichwerten weisen einen sehr unregelmäßigen Abwasserabfluß auf, der mit keinen Belebtschlammanlagen oder Tropfkõrperanlagen geklärt werden kann, weil der biologische Abbau hier nur bei gleichmäßiger Beschickung ausreichend funktioniert. Demgegenüber ist das beschriebene Verfahren durch den immer gleichmäßig belebten Wurzelfilter unempfindlich gegen schwankende Abwassermengen. So können u. a. kostspielige und unrentable Kanalbauten zur nächsten Zentralklärung eingespart werden.
2. Sanierung älterer, technisch überholter und überlasteter Kläranlagen bis ca. 4000 Einwohnergleichwerten, indem das beschriebene Verfahren als Hauptklärung und gleichzeitig dritte Reinigungsstufe eingesetzt werden kann und die alte Anlage nur noch als Vorreinigung dient. Wobei insbesondere der prozeßstabile Reinigungsablauf bei gleichzeitig minimaler Wertung und unbedeutendem Energieaufwand hervorzuheben ist. Teure Zentralkläranlagen können hier eingespart werden.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwässern P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Verfahren zum Reinigen von Abwässern mit Hilfe von Pflanzen merken Wurzeln im Zusammenwirken mit Bodensubstraten und Mlkroorganismen im Abwasser enthaltene Smutzubstanzen Schmutzsubstanzen binden und abbauen, dadurch gekennzeichnet, daß Qas Abwasser (6) aus einem sich unterhalb der Wurzeln (36) erotreckenden Bereich durch die Wurzeln (36) hindurch in einen oberhalb der Wurzeln (36) liegenden Bereich, eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) glelchmäßig durch die Wurzeln (36) hindurchgeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) vor seiner Einleitung in ein Hauptreinigungsbecken (1) vorgereinigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) von dem oberhalb der Wurzeln (36) liegenden Bereich zu einem weiteren Wurzelwerk geleitet wird, das von oben nach unten durchflossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) nach-einander durch eine Mehrzahl von Wurzelwerken geleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) im Wechsel von oben nach unten und von unten nach oben durch in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Wurzeiwerke geleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) abhängig von seiner Schmutzbelastung entweder in Abwärts richtung von oben nach unten oder in Aufwärtsrichtung von unten nach oben durch ein Wurzelwerk geleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) abhängig von der Qualität des belastenden Schmutzes in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung durch das Wurzelwerk geleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (6) abhängig von der Menge des belastenden Schmutzes in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung durch das Wurzelwerk geleitet wird.
lo. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl von in Abwärtsrichtung durchflossenen Wurzel-Werken einer Mehrzahl von in Aufwärtsrichtung durchflossenen Wurzelwerken nachgeschaltet wird.
II. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl von in Aufwärtsrichtung durchflossenen Wurzelwerken eine Mehrzahl von in Abwärtsrichtung durchflossenen Wurzelwerken nachgeschaltet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser (6) vor seinem Eintritt in das Wurzelwerk (37) in einem Beruhigungsraum (14) Schlamm (20) entzogen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Abwasser (6) vor seinem Eintritt in das Wurzelwerk (37) schwach anerobe Verhältnisse erzeugt werden, die einem De nitrifikation ermöglichen.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlamm (20) und dem sich im aneroben Bereich befindlichen Abwasser (6) Luftsauerstoff zugesetzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm (20) und das Abwasser (6) nach ihrer Anreicherung mit Luftsauerstoff einem Vorreinigungsbecken (2) zugeführt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Luftsauerstoff durch die Menge des umgewälzten Schlamms (20) und Abwassers (6) gesteuert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Luftsauerstoff entsprechend der Faulnisbereitschaft des Schlamms (20) bzw. Abwassers (6) gesteuert wird.
18. Anlage zum Reinigen von Abwassern mit Hilfe von Pflanzen, deren Wurzeln im Zusammenwirken mit Bodensubstraten und Mikro organismen im Abwasser enthaltene Schmutzsubstanzen binden und abbauen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wurzeln (36) mit Kies (30) eine vom Abwasser (6) in lotrechter Richtung von unten nach oben durchströmte Filter- und Absorptionsschicht bilden.
19. Anlage nach Anspruch 189 dadurch gekennzeichnet, daß der Kiels(30) auf einem Gitter (12) aufliegt, das vom Abwasser (6) in Aufwärtsrichtung durchflossen ist.
20. Anlage nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kies (30) aut einem grobporigen Filtervlies aufliegt.
21. Anlage nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Drainkies in Schichten (26, 27, 28, 29) verschiedener Körnungen geschichtet ist.
22. Anlage nach Anspruch 18 bis 21í dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gitters (12) Kies (30) grober Körnung und in einer vom Gitter (12) abgewandten Aufwärtsrichtung Kies (30) mit zunehmend feiner Körnung angeordnet ist.
23. Anlage nach Anspruch 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gitters (12) eine Schicht (26) grober Kies (30) mit einer Körnung von 32 mm Durchmesser angeordnet ist und in Aufwärtsrichtung das Filter von einer Schicht (29) feinen Kies (30) mit einer Körnung von 2 mm Durchmesser abgeschlossen ist.
24. Anlage nach Anspruch 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Schichten (26, 27, 28, 29) des Filters eine Filterschicht (25) von mindestens 40 cm bilden.
25. Anlage nach Anspruch 18 bis 24., dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Schichten (26, 27, 28, 29) des Filters eine Filterschicht (25) von höchstens loo cm bilden.
26 Anlage nach Anspruch 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschicht (25) im Bereich ihrer vom Gitter (12) abgewandten oberen Hälfte Mineralgemische zugesetzt sind.
27. Anlage nach Anspruch 18 bis X, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralgemische eine tonig-schluffige Körnung aufweisen.
28. Anlage nach Anspruch 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralgemische sorptionsfahig sind.
29. Anlage nach Anspruch 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralgemische in ihrer Zusammensetzung auf die Art des zu reinigenden Abwassers (6) abgestimmt sind.
30 Anlage nach Anspruch 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralgemische aus Tonmineralien bestehen.
1. Anlage nach Anspruch 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralgemische aus Eisen- und Aluminiumoxyden bestehen.
32. Anlage nach Anspruch 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (25) durchwurzelt ist.
33. Anlage nach Anspruch 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (25) dicht bepflanzt ist.
34. Anlage nach Anspruch 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (25) mit Pflanzen (35) der Röhricht-Gesellschaften bepflanzt ist.
35. Anlage nach Anspruch 18 bis 34, dadurch akenn,zeichrlett daß die Filterschicht (25) mit Phragmite## australls bepflanzt ist.
3c#. Anlage nach Anspruch 18 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der Filterschicht <25) abgewandten Seite unterhalb des Gitters (12) ein Beruhigungsraum (14) vorgesehen ist.
37. Anlage nach Anspruch 18 bis 36 dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhlgungsraum (14) auf seinem dem Gitter (12) abgewandten Boden (13) als Absetztrichter ausgebildet ist.
38. Anlage nach Anspruch 18 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetztrichter an seiner tiefsten Stelle (16) einen Auslauf (17) aufweist, der mit einer Schlammpumpe (21) verbunden ist.
39. Anlage nach Anspruch 18 bis 38 dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhigungsraum (14) mit dem ihr abdeckenden Kies (30) ein Hauptreinigungsbecken (1) bildet, das mit mindestens einem Vorreinigungsbecken (2) verbunden ist.
40. Anlage nach Anspruch 18 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unabhängig von einander mit dem Hauptreinigungsbecken (1) verbundene und wechselweise beschickbare Vorreinigungsbecken (2) vorgesehen sind.
41. Anlage nach Anspruch 18 bis 41X dadurch gekennzeichnet, daß das Vorreinigungsbecken (2) mit einer bewachsenen und durchwurzelten Filterschicht (4o) gefüllt ist.
42. Anlage nach Anspruch 18 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (40) eine Schichtstärke von mindestens 40 cm und höchstens loo cm aufwärts.
43. Anlage nach Anspruch 18 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (40) aus Drainkies gebildet ist.
44. Anlage nach Anspruch 18 bis 4.3 dadurch gekennzeichnet, daß der Drainkies eine in lotrechter Richtung zunehmende Körnung aufweist.
4#. Anlage nach Anspruch. 18 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Drainkies eine obere Schicht kleiner Körnung von 2 mm Durchmesser und eine untere Schicht grober Körnung von 46 mm Durchmesser ser aufweist und zwischen der oberen und unteren Schicht Schichten mit Körnungen angeordnet sind, die zwischen 2 mm Durchmesser und 46 mm Durchmesser liegen.
46. Anlage nach Anspruch 18 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Filterschicht (4o) dicht mit Pflanzen (42) der Röhrtcht-Gesellschaften bepflanzt ist.
47. Anlage nach Anspruch 18 bis 469 dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines in lotrechter Richtung unten liegenden Viertels (43) ein Dauerwasserpegel (44) des Abwassers (6) besteht.
48. Anlage nach Anspruch 18 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerwasserpegel (44) mit einem im Hauptreinigungsbecken (1) herrschenden Pegel (32) über eine Zulaufleitung (15) korrespondiert.
49. Anlage nach Anspruch 18 bis 48, 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorreinigungsbecken (2) eine Durchflußrichtung des Abwassers (6) in lotrechter Richtung von oben nach unten vorgesehen ist.
50 Anlage nach Anspruch 18 bis Qg dadurch gekennzeichnet, daß das Vorreinigungsbecken (2) an seiner tiefsten Stelle einen mit dem Hauptreinigungsbecken (1) verbundenen Ablauf aufweist, der in dessen Beruhigungsraum (14) mündet.
51. Anlage nach Anspruch 18 bis 5R dadurch gekennzeichnet, daß das im Vorreinigungsbecken (2) stehende Abwasser (6) in seiner schwach aneroben Qualität derjenigen des im Beruhigungsraum (14) stehenden Abwassers (6) entspricht.
r 2. Anlage nach Anspruch 18 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammpumpe (21) mit ihrer Saugseite mit dem Auslauf (17) des Beruhigungsraumes (14) und mit ihrer Druckseite mit mindestens einem Vorreinigungsbecken (2) verbunden ist, oberhalb dessen Filterschicht (40) sie mündet.
53. Anlage nach Anspruch 18 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptreinigungsbecken (1) ein Nachreinigungsteil nachgeschaltet ist.
Sß. Anlage nach Anspruch 18 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachreinigungsteil aus mindestens zwei vonzeinander unabhängigen und wechselweise zu b beschiCkenden Nachreinigungsbecken (3) besteht.
55. Anlage nach Anspruch 18 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachreinigungsbecken (3) eine Filterschicht (51) aufweisen, die derjenigen der Vorreinigungsbecken (2) gleicht und von oben nach unten durchströmt ist.
56. Anlage nach Anspruch 18 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachreinigungsbecken (3) als Durchlaufbecken mit einem Grundauslauf (53) ausgebildet sind.
57. Anlage nach Anspruch 18 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachreinigungsbecken (3) mit dem Hauptreinigungsbecken (1) über eine Rinne (33) verbunden ist.
58. Anlage nach Anspruch 18 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß am Hauptreinigungsbecken (i) eine das abfließende Abwasser (6) sammelnde und dem Nachreinigungsbecken (3) gleichmäßig zuführende Rinne (33) vorgesehen ist, die mit einer Kammschwelle ausgebildet ist.
!5# Anlage nach Anspruch 18 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß dem Nachreinigungsbecken (3) ein zweites Nachreinigungsbecken (4) nachgeschaltet ist.
60. Anlage nach Anspruch 18 bis 59#, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Nachreinigungsbecken (4) als Durchlaufbecken mit einem Auslauf (7) ausgebildet ist.
61. Anlage nach Anspruch 18 bis 60 dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Nachreinigungsbecken (4) eine von oben nach unten durchströmte Filterschicht (55) aus Drainkies aufweist.
62. Anlage nach Anspruch bis 61 dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (55) eine Starke von 30 bis 60 cm aufweist, die sich aus Schichten verschiedener Körnung zusammensetzt.
63 Anlage nach Anspruch 18 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Körnung einen Durchmesser von 5 mm aufweist und in Durchströmöffnung oben liegt, wahrend die gröbste Körnung einen Durchmesser von 22 mm aufweist und in Durchströmrichtung unten liegt.
64. Anlage nach Anspruch 18 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Nachreinigungsbecken (4) dicht bepflanzt ist mit Sumpfpflanzen, deren Arten auf die Zusammensetzung des Abwassers (6) abgestimmt sind.
65 Anlage nach Anspruch 18 bis 6A dadurch gekennzeichnet, daß als Sumpfpflanzen Scirpus lacus-trls, Iris pseudacorus und Mentan aquantica vorgesehen sind.
66. Anlage nach Anspruch 18 bis65 #, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Nachreinigungsbecken (4) eine Rinne vorgesehen Ist, die mit einer Kammschwelle (54) ausgebildet ist.