DE3338591C2

DE3338591C2 - Mehrstufige Kläranlage mit Abwasserteichen zur Reinigung verschiedener Abwasserarten und/oder zur Klärschlammbehandlung

Info

Publication number: DE3338591C2
Application number: DE3338591A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.-Ing. 3007 Gehrden Domzig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1983-10-24
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3338591A1; CH668253A5

Description

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Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Kläranlage mit Abwasserteichen zur Reinigung verschiedener Abwasserarten und/oder zur Klärschlammbehandlung. Als Abwasser kommt häusliches Abwasser oder diesem Abwasser entsprechendes gewerbliches Abwasser, industrielles Abwasser, aus Niederschlagen stammendes Abwasser und Abwasser, das aus Kläranlagen stammt, die den gesetzlichen Mindestanforderungen gemäß § 7a Wasserhaushaltsgesetz nicht genügen, in Frage.

Eine derartige Kläranlage ist durch d<e DE-AS 20 05 052 bekanntgeworden, bei der zwei Abwasserteiche durch Rohrleitungen über einen Filter miteinander verbunden sind.

Von Nachteil ist bei dieser Anlage, wie auch bei vielen anderen Kläranlagen, daß aus der Vielzahl der komplexen physikalischen, chemischen und biologischen Vorgänge bei der Selbstreinigung natürlicher Gewässer nur einzelne Vorgänge ausgesondert und in speziell geformten und ausgerüsteten Bauwerken verfahrenstechnisch optimiert werden. Diese optimierten Einzelvorgänge werden sodann als Reinigungsstufen zu einer technischen Gesamtkläranlage zusammengefügt. Oftmals stören solche technischen Anlagen das Landschaftsbild.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die in natürlichen Gewässern stattfindenden Selbstreinigungsvorgänge in einer gattungsgemäßen Kläranlage umfassender nachzubilden, wobei sich die Kläranlage nicht als technische Anlage von der Landschaft abheben, sondern in diese eingebunden und zudem einfach und wirtschaftlich betreibbar sein soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mehrere Abwasserteiche durch Strömungskreisläufe über im gemeinsamen Ufergelände der Teiche angeordnete ober- und unterirdische Ries'ilflächen miteinander verbunden sind.

Weitere Ausgestaltungsformen ergeben steh aus den Ansprüchen 2 bis 26.

Gegenüber den bekannten Anwendungen der Teiciitechnik werden erfindungsgemäß folgende Vorteile erreicht:

— Die letzten Teiche der üblichen Teichketten, die sogenannten Schönungsteiche, die bekanntlich wenig zur Gesamtabbauleistung einer Teichanlage

;o beitragen, viel Platz beanspruchen und durch Sekundärprozesse, wie Algenwachstum, das Reinigungsergebnis witterungsabhängig sogar nachteilig beeinflussen können, sind durch ober- und unterirdische Rieselflächen ersetzt

— Zusätzlich zu den Durchfluß-und Zirkulationsströmungen der bekannten Teichanlagen werden durch Energieeintrag Strömungen bewirkt, mit denen die Wasserinhalte der Abwasserteicbe über bzw. durch das zwischen Teichen gelegene Ufergelände ständig od^r zeitweilig ausgetauscht werden, wodurch Belüftungs- und Reinigungsvo. inge nach klärtechnischen Anforderungen (Af>w?sserart) und nach Witterungsbedingungen (Temperatur. Windverhältnisse) gesteuert werden können.

— Die Teichgrundrisse werden so gestaltet, daß benarhbarte Abwasserteiche lange benachbarte Uferlinien haben, weil dies für die vorstehend erwähnten zusätzlichen Strömungskreisläufe vorteilhaft ist.

— Die zusätzlichen Strömungen weiden mit einem zentralen Strömungsantrieb bewirkt, für den direkt, also ohne den verlustreichen Umweg über elektrische Energie, auch Windenergie verwendet werden kann, wobei in der erfindungsgemäßen Anlage die Unstengkeit der Windenergie, die i. a. als Nachteil gilt, in Vorteile für den Ablauf der klärtcchnischcn Prozesse umgewandelt wird.

Gegenüber den bekannten Anwendungen der P.iesel- und Filtertechnik werden erfindungsgemäß folgende Vorteile erreicht:

— Durch die Anlage von bewachsenen Rieselfeldern oberhalb des normalen Teichwdssersyiegels. die mit einem Kiessandfilter unterlegt sind, dessen oberste Schicht im Zeitverlauf durch Stoffe, die das Abwasser mit sich führt (Schlamm der Teichstufe), und durch absterbende Teile des Bewuchses entsteht, wächst und durch den Bewuchs offenporig gehalten wird und dessen unterste Schicht in allen Betriebszuständen einen überwiegend luftgefüllten Porenraum hat. wird durch Integration des Bewuchses in die FiltPrtechnik die nachteilige Alter .n_t» der bekannten Ausführungen der Bodenfilter gemindert, ohne daß man. wie bei bekannten Anwendungen, F.lierrückspülung bzw. rehnv lange Ausfallzeiten zum Zwecke der Filterregeneration und Entfernung des auf den Filterflächen abgelagerten Schla-nmes in Kauf nehmen muß.
— Durch Anordnung eines Kiessandfilters, der als Bestandteil der Umwallung der Gesamtanlage die füterunterlegten Rieselflächen außen begrenzt, innen dem benachbarten Teich als Ufergelände zugeordnet und höhenmäßig oberhalb des normalen Teichwasserspiegels angeordnet ist, werden bei insgesamt relativ kleiner Gesamtfilterfläche auch größere Schwankungen des Abwasserzuflusses ohne Filterüberlastung bewältigt, indem das auf die Riesel-

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flächen geförderte Wasser dort rieselt und sickert und mit zunehmender Überflutungshöhe den Umwallungsfilter aktiviert und bei weiter zunehmender Überflutungshöhe, die eine beginnende Überlastung anzeigt, über die innere Uferkante der Rieselflächen in den Außenteich zurückfließt und in der Teichanlage zwischengespeichert wird, wobei auch mit diesem Strömungskreislauf über die Rieselflächen Belüftungs- und Reinigungsvorgänge nach klärtechnischen Anforderungen gesteuert werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F ι g. 1 das landschaftsartige Erscheinungsbild einer kleinen Anlage mit einfacher Grundrißform und einer Unterwasserpumpe als Strömungsantrieb.

F ι g. 2 ein Ausluhrungsbeispiei einer kleinen Anlage im Grundriß.

F i g. 3 ein Ausfuhrungsbeispiel für den Grundriß der Abwasserteiche einer größeren Anlage.

F i g. 4 einen Schnitt durch eine Anlage mit Abwasserteichen nach F i g. 3.

Fig. 5 einen Schnitt durch das Ufergelände zwischen benachbarten Teichen,

F ι g. 6 einen Schnitt durch den Außenbereich (Rieselfelder und Umwallungsfilter) einer kleinen Anlage,

Fig. 7 den Grundriß des Strömungsantriebes einer größeren Anlage und

F ι g. 8 den Schnitt durch den Strömungsani'ieb einer größeren Anlage.

Das Abwasser fließt gemäß F i g. 2 bzw. 3 vom Zulaufschacht (1) in den ringförmigen Außenteich (2). Wenn der zentrale Strömungsantrieb (13) stillsteht, stagniert die Strömung im Außenteich (2). Der AbwasserzufluS wird, bis das Abwasser durch bzw. über da* Ufergelände (3) bzw. (3a)l(3b) zum Innenteich (4) bzw. [Aa)I(Ab) überfließt, gespeichert. Dann steigt auch der Wasserstand im Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab). Überschreitet der Wasserstand des Innenteiches (4) bzw. (4a;/<4i>; die Höhe des Ufergeländes (3) bzw. (3a;/(3ö;. so ist im Innenbereich der Anlage eine durchgehende Wasseroberfläche vorhanden (siehe F i g. 2 bis 4). Die Teichstufe der Anlage hat ein Retentionsvermögen. das u. a. von der Höhe der Uferflächen (5) und (6) abhängig ist. Bei weiterem Abwasserzufluß steigt das Abwasser auf die Uferflächen (5) und (6), überrieselt die Flächen (5) und (6) und sickert in den Kiessandfilter ein, mit dem diese Uferflächen unterlegt sind (siehe Fig.6). Auf Uferfläche (5) überwiegt wegen des Schlammaustrags die Rieseiung. auf Uferfläche (6) die Sickerung. Im Kiessandfilter sickert das Abwasser zur Drainage (7) mit Spülschächten (8). Durch die Drainage (7) fließt das Abwasser zum Sammelsehacht (9) und von dort zum Ablaufschacht (10). Steigt der Wasserspiegel weiter, weil der Abwasserzufluß größer als die Sickerleistung des Kiessandfilters in den Uferflächen (5) und (6) ist so werden auch die Uferfiächen (5) und (6) überstaut. Dadurch wird der Umwallungsfilter (11) aktiviert, der in Verbindung mit dem Überlauf (12) als Notüberlauf dient. Bei extremen Abwasserzuflüssen und u. U. auch bei anhaltendem Frost ist die ganze Anlage vorübergehend ein Teich, dessen Oberfläche auch zufrieren kann, ohne die Funktion der Anlage zu beeinträchtigen. Die Gesamtanlage hat ein Gesamtretentionsvermögen, für das fast das Gesamtgrundstück ausgenutzt wird.

Bei Normalbetrieb sind der Außenteich (2) und der Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab) etwa bis zur Höhe des Ufergeländes (3) bzw. (3a;/(3&; mit Abwasser gefüllt (siehe F i g. 4 und 5), und es läuft ständig bzw. in Zeitintervallen der zentrale Strömungsantrieb (13). Der Strömungsantrieb (13), der in kleinen Anlagen (F i g. 2) eine handelsübliche Unterwasserpumpe mit kleiner Förderhöhe und großer Fördermenge, in größeren Anlagen (F i g. 3,4,7 und 8) eine Kombination aus Propeller- und Strahlpumpen ist, fördert aus dem Innenteich (4) bzw.

to (Aa)I(Ab) durch die Rohrleitungen (14) Abwasser oder nach klärtechnischen Anforderungen ein Gemisch aus Abwasser und Luft

— zu den Austnttsöffnungen (15) im Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab). Mit dem Strömungsdruck des austretenden Wassers bzw. Wasser-Luftgemisches wird der Inhalt des Innenteiches (4) bzw. (Aa)I(Ab) umgewälzt und gegebenenfalls mit der austretenden Luft belüfte:, sofern diese Vorgänge k'är'.echnisch erwünscht sind. Die Austrittsöffnungen (15) können ein- oder beidseitig auch ständig oder zeitweise geschlossen werden. Die Umwälzung des Teiches (4) bzw. (Aa)I(Ab) kann mit laminarer Strömung (Schlammablagerung) oder turbulenter Strömung (Schlammtransport) durchgeführt werden. In den Teichen wird dabei nach klärtechnischen Erfordernissen aerober, fakultativ aerober oder auch fast jnaerober Betrieb durchgeführt. Bei Windantrieb wird der Betrieb in dieser Breite des verfahrenstechnischen Spektrums wechselnd durch die wechselnden Windstärken bewirkt;

— zu Eintrittsschächten (16). Di'jse Schächte sind Einlaufe in die unterirdische Rieselfläche (21) (siehe F i g. 3 und 5), die im Ufergelände (3) bzw. (3a)l(3b) ausgebildet ist. Die unterirdische Rieselfläche (21) ist seitlich durch Filterkörper (22) begrenzt. Die Filterkörper (22) können aus wenig wasserdurchlässigem Material bestehen. Dann sickert das Wasser, das durch die Eintrittsschächte (16) in die unterirdische Rieselfläche (21) eintritt, dem Grundriß des Ufergeländes (3) bzw. (3a)l(3b) folgend, in der unterirdischen Rieselfläche (21) zu Austrittsbereichen (17) im Filterkörper (22) und gelangt dort wieder in den Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab). Die Wasserbewcgung von (16) nach (17) geht also in der unterirdischen Rieselfläche (21) halbkreisförmig im Grundriß des Ufergeländes (3) bzw. (3a)l(3b) vonstatten. Durch den bindigen Boden (23) (F i g. 5) ist die unterirdische Rieselfläche (21) gegen Luft und Wasserzutritt aus der Oberfläche des Ufergeländes (3) bzw. (3a)/(3b)weitgehend abgeschlossen. In d<.j· unterirdischen Rieselfläche (21) wird auf diese Weise zwischen dem Eintrittsschacht (16) und dem Austrittsbereich (17) ein anaerober Strömungskreislauf (Fermentationskreislauf) mit Wasser aus dem Innenteich (4) bzw. (Aa)HAb) bewirkt, wenn die Filterkörper (22) wenig wasserdurchlässig ausgebildet sind. Eine solche Fermentationsstufe kann für die Behandlung bestimmter Abwasserarten vorteilhaft sein. Es ist auch bekannt, daß die biologische Phosphorelimination positiv beeinflußt wird.
Die Filterkörper (22) können auch ganz oder abschnittsweise relativ wasserdurchlässig ausgebildet werden. Dann sind die Strömungsvorgänge in der unterirdischen Rieselfläche (21) nicht vom Wasserzufluß in die Eintrittsschächte (16), sondern von der Wasserspiegeldifferenz zwischen den Wasserständen im Außenteich (2) und dem Innenteich (4) bzw.

[Aa)I[Ab) abhängig (Fig. 5). Das Wasser strömt in der unterirdischen Rieselfläche (21) und den Filterkörpern (22) auf den Wegen vom Außenteich (2) zum lnnenfjich (4) bzw. (Aa)I(Ab), die durch die Durchlässigkeit der unterirdischen Ricsclflächc (21) und der Filterkörper (22) nach klärtechnischen Gesichtspunkten vorgegeben sind;
-^, Austrittsöffnungen (18). Der Inhalt des Innenteiclies (4) bzw. (Aa)I[Ab) wird auf diese Weise zum Außenteich (2) übergepumpt. Der inhalt des Außenteiches (2) wird durch den Strömi.'vigsdruck des aus den Austrittsöffnungen (18) ausfließenden Abwassers in eine ringförmige laminare oder turbulente Strömung versetzt (Schlammspeicherung oder Schlammaustrag) und gegebenenfalls mit der austretenden Luft in dem Maße belüftet, das für den erwünschten klärtechnischen Betrieb des Außenteiches (2) erforderlich ist (fast anaerob, aerob, fakultativ aprnhl Wie prläiitprt Ut flip Rrpitp rlpc

verfahrenstechnischen Spektrums bei Windbetrieb von der Windstärke abhängig:

— ständig oder in Zeitintervallen /u den Austrittsöffnungen (19) bzw. (20). Auf diese Weise wird Wasser aus dem Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab) auf die Uferflächen (5) und (6) gepumpt und fließt nach Überrieselung der Uferflächen (5) und (6) und nach Einsickerung in den Kiessandfilter, mit dem diese Flächen unterlegt sind, wie bereits erläutert, zur Drainage (7) und zum Ablaufschacht (10). Dieser Wasseraustritt aus der Anlage ist jeweils die Differenz "wischen dem Zufluß und der Speicherung. Beispielsweise kann in einer Anlage, die für die Schlammbeseitigung einer vorhandenen konventionellen Kläranlage nachgeschaltet ist. der Schlamm in der Teichstufe nachstabilisiert und bis zum Eintritt günstiger Witterungsbedingungen für den Austrag auf die Uferflächen (5) und (6) in den Teichen gespeichert werden. Bei normalem Abwasser trägt die Anlage bei Windantrieb das Abwasser in Abhängigkeit von der Windstärke auf die Uferflächen (5) und (6) aus, bis es, bei anhaltend stärkerem Wind, infolge der Überstauung der Uferflächen (5) und (6) wieder in den Außenteich (2) zurückfließt, ohne die Kapazität der Filtereinrichtungen zu überlasten, und unter Nutzung des bekannten und effizienten Belüftungs- und Reinigungseffektes der Überrieselung bewachsener Flächen und unter Nutzung des Belüftungseffektes, den der Überfall über die Uferkante (6a) bewirkt.
Das Abwasser kann auf den Uferflächen (5) und (6) relativ gleichmäßig verteilt werden. Der Kiessandfilter, mit dem diese Flächen unterlegt sind, und der Umwaliungsfilter (11) sind dann schwach beiastet. Der Ablauf hat nur noch wenig Inhaltsstoffe. Der Filterdurchsatz kann zeitweise und partiell, aber auch bis zur Grenze der Filterleistung, gesteigert werden. Wird die größere Filterbelastung mit gezieltem Schlammaustrag aus der Teichstufe kombiniert, so hat der Ablauf mehr Inhaitsstoffe, u. a. auch Düngesalze, dem Erkenntnisstand zufolge jedoch kaum noch toxische Stoffe und kaum noch hygienisch unerwünschte Organismen. Er eignet sich zur Beregnung benachbarter landwirtschaftlich genutzter Flächen.

Durch die vorstehend beschriebenen Funktionen des zentralen Strömungsantriebes (13) sinkt der Wasserstand des Innenteiches (4) bzw. (Aa)I(Ab) ab und steigt der Wasserstand des Außenteiches (2) an (siehe Fig.4 und 5). Die Wasserspiegeldifferenz zwischen den beiden Teichen bewirkt eine Überströmung des Ufergeländes

(3) bzw. (3a)/(3b) und eine Durchströmung der unterirdisehen Rieselfläche (21) und des Filterkörpers (22), sofern die Filterkörper (22) wasserdurchlässig ausgebildet sind, mit der das vom Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab) zum Außenteich (2) gepumpte Wasser wieder in den Innenteich

(4) bzw. (Aa)I(Ab) zurückfließt. Die Art der Überströmung bzw. Durchströmung des Ufergeländes (3) bzw.

(3a)/(3b) ist auch von der Höhe der Teichwasserstände relativ zur Höhe des Ufergeländes (3) bzw. (3a)/(3b) abhängig und steuerbar. Durch die Überströmung des Ufergeländes (3) bzw. (3a;/(3£>; und der kleinen Wehrschwelle (25), die auf dem Ufergelände (3) bzw. (3a)l(3b) angeordnet wird, wird der Abfluß in bekannt effizienter Weise mit Luftsauerstoff angereichert. Zwischen Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab) und Außenteich (2) wird also auf dem Ufergeiände (3) bzw. (Sa)I(Sb) ein aerober St.-c mungskreislauf bewirkt, sofern die Teichwasserstände zur Höhe des Ufergeländes (3) bzw. (3a)l(3b) hinreichend hoch eingestellt sind. Dieser Kreislauf versorgt den Innenteich (4) bzw. (Aa)I(Ab) und auch den Außenteich (2) mit Sauerstoff nach klärtechnischen Anforderungen. Werden die Teichwasserstände jedoch tiefer als die Höhe des Ufergeländes (3) bzw. (3a)/(3b) gehalten, so durchströmt das Wasser nur die unterirdische Rieselfläche (21) und den Filterkörper (22), sofern dieser zumindest örtlich wasserdurchlässig ausgebildet ist. Die Sauerstoffversorgung der Teichstufe ist eingeschränkt. Das kann beispielsweise für den Energiehaushalt der Anlage bei zugefrorener Wasseroberfläche vorteilhaft sein. Im Normalbetrieb unter Windkraft ist es eine Betriebsphase, die nach einem stärkeren Wasseraustrag auf die Uferflächen (5) und (6) vorübergehend auftreten kann, also in einer Schwachwindphase nach einer Zeit mit stärkerer Windbewegung.

Fig. 5 veranschaulicht die wesentlichen Bauelemente, die zur Gestaltung des Ufergeiändes (3) bzw. (3a)l(3b) einzeln oder kombiniert verwendet werden. Es sand dies die aus Mineralkorngerüsten bestehende unterirdische Rieselfiäche (21) und die Filterkörper (22). der bindige Boden (23). eine Mineralkornschüttung (24), eine Wehrschwelle (25) z. B. in Form einer Faschine bzw. ein gleichwertiges Bauwerk, das sich zur Ausbildung eines kleinen Geländesprunges eignet, und die Gewebematten (26).
In F i g. 6 sind im Schnitt dargestellt

— das Außenufer des ringförmigen Außenteiches (2) mit der Uferkante (6a):

— die mit einem Kiessandfilter unterlegten Uferflächen (5) und (6) mit Drainage (7) vor Beginn der Auflandung durch Schlammaustrag und absterbende Teile des Bewuchses und

— der Umwaliungsfilter (11).

Das in der Teichstufe weitgehend gereinigte Abwasser bzw der in der Teichstufe weitgehend minerslisierte Schlamm tritt aus den Austrittsöffnungen (19) und (20) aus und rieselt zunächst überwiegend oberirdisch über die Uferfläche (5). Bekannt effizienter Filter ist der Bewuchs. Der Kiessandfilter, mit dem die Uferfläche (5) unterlegt ist. sichert vorrangig günstige Wachstumsverhältnisse für den Bewuchs und fördert die Abtrocknung der Uferfläche (5) nach jeder Belastung. Nachrangig hat die Uferfläche (5) auch eine gewisse Sickerleistung.
Das Wasser, das nach Überrieselung der Uferfläche

(5) auf die Uferfläche (6) gelangt, ist in der Teichstufe weitgebend gereinigt und durch die horizontale, oberflächige Durchrieselung des Bewuchses der Uferfläche (5) filtriert. Auf der Uferfläche (6) bestehen für die Bodenfiltration günstige Voraussetzungen hinsichtlich Sikkerleistung. Betrieb und Standzeit der Filterschicht. Die Strömungsvorgänge auf den Uferflächen (5) und (6) sind erheblich von geringen Unebenheiten dieser Flächen abhängig und mii solchen Unebenheiten beeinflußbar.

Die strömungs- und bodenmechanischen Vorkehrungen bewirken bei Windantrieb einen unstetigen Teichbetrieb, der in den bekannten Teichanlagen unerwünscht ist. weil er dazu zwingt, die Energiezufuhr an den Sauerstoffbedarf anzupassen und trotzdem die Ablaufquahtät der Anlage in aller Regel verschlechtert. In der erfindungsgemäßen Anlage bewirkt bei Windantrieb ein reichliches Angebot an Windenergie einerseits durch Schlammaufwirbelung einen erhöhten Sauerstoffbedarf der Anlage, ledoch automatisch auch die Deckung dieses größeren Bedarfs, nämlich die Belüftung auf dem Ufergelände (3) bzw. (3a)/(3b)und gegebenenfalls im Rieselkreislauf zwischen Innenteich (4) bzw. (4a)/(4b). Uferfläche (5), (6). Außenteieh (2). zurück zum innenteich (4) bzw. (4a)/(4b).

In bekannter Weise werden Bodenfilter mit unstetigem Zufluß betrieben. Erfindungsgemäß wird durch Windantrieb der Teichanlage eine natürliche Unstetigkeit des Betriebes der Teichanlage bewirkt, die es ermöglicht, der Teichanlage eine Filteranlage nachzuschalten, weil die vom Wind in den Teichbetrieb eingetragenen Unstetigkeiten die Voraussetzungen der Filterfunktion erfüllen. Der wesentliche Nachteil der Windenergie, die natürliche Unstetigkeit des Energieangebotes, wird vorteilhaft verwendet.

Bei größeren Anlagen wird der Innenteich (4), F i g. 2, durch die Landbrücke (3c) in die Innenteiche (4a) und (4b) der Fig.3 unterteilt. Bei Bedarf kann diese Unterteilung unter Beibehalt des beschriebenen Systems auch weitergeführt werden. Entsprechend wird das Ufergelände 3, F i g. 2, in die Abschnitte des Ufergeländes (3a) und (3b) gemäß F i g. 3 gegliedert. Die dort angeordneten unterirdischen Rieselflächen (21) und Filterkörper (22) können, wie erläutert, nach klärtechnischen Anforderungen variiert werden.

Bei größeren Anlagen kommt es auch in Betracht, die Uferflächen (5) und (6) und den Umwallungsfilter (11) in Abschnitte mit unterschiedlicher Wasserdurchlässigkeit aufzuteilen und höhenmäßig zu stufen.

Für den zentralen Strömungsantrieb (13) sind geeignete Maschinen auf dem Markt. Erfindungsgemäß ist die in F i g. 7 und 8 dargestellte Anordnung vorgesehen.

In einem Schacht (27), der durch die gegebenenfalls auch absperrbaren Rohre (28) mit dem Innenteich (4) bzw. (4a)/(4b) verbunden ist, steht die Propellerpumpe (29). Sie kann elektrisch oder direkt mit dem Windrad angetrieben werdea Sie fördert das Abwasser aus dem Innenteich (4) bzw. (4a)i(4b) in die Schachtbauwerke (30). Aus diesen fließt das Abwasser in den Rohrleitungen (14) zu den Austrittsöffnungen (15), (18). (19), (20) und den Eintrittsschächten (16). Der Ausfluß aus diesen Öffnungen wird durch Absperrschieber nach klärtechnischen Anforderungen geregelt.

In den Schachtbauwerken (30) sind die Strahlpumpen (31) aufgestellt Sie bewirken eine Strömung in den Rohrleitungen (14), die sich der Strömung über'agert. weiche die Propellerpumpe (29) bewirkt. Die Strahlpumpen (31) können nach klärtechnischen Anforderungen auch einzeln und unabhängig von der Propellerpumpe (29) betrieben werden. Dazu sind der Schacht (27) und die Scha.'htbauwerke (30) durch die Durchlaß-Öffnungen (32) verbunden. Die Durchlaßöffnungen (32) sind durch die Rückschlagklappen (33) gesichert. Als Strahlpumpen (31) sind handelsübliche Maschinen vorgesehen, die mittels einer Venturidüse dem Förderstrom Luft zusetzen.

Mit den zentralen Strömungsantrieb (13) werden ständig oder intermittierend, gleichzeitig oder nacheinander und in strömungEmechanischer Oberlagerung folgende Strömungen bewirkt, die ihrerseits die klärtechnische Situation örtlich und zeitlich beeinflussen

— Umwälzströmung ohne oder mit Belüftung im Teich (4) bzw. den Teichen (4a)/(4b)

— Strömungskreislauf vom Innenteich (4) bzw. (4a)l(4b) über die Eintrittsschächte (16) durch die unterirdische Rieselfläche (21) zu den Austrittsbe reichen (17) zurück zum Teich (4) bzw. (4:i)'(4b)

— Umwälzströmung ohne oder mn Belüftung im Teich (2)

— Strömungskreislauf vom Innenteich (4) b/w. (4a)/(4b) durch den Außenteieh (2) über die Mincralkornschüttung (24) und die Wehrschwelle (25) zurück zum Teich (4) bzw. (4a)/(4b)

— Strömungskreislauf vom innenteich (4) bzw. (4a)l(4b) durch den Außenteieh (2), durch die Filterkörper (22) und die unterirdische Rieselfläche (21) zurück zum Teich (4) bzw. (4a)l(4b)

— Strömungskreislauf vom Innenteich (4a^ durch den Innenteich (4b), von innen nach außen über die Mineralkornschüttung (24) zum Außenteieh (2) und von außen nach innen über die Mineralkornschüttung (24) und die Wehrschwelle (25) zurück zum Teich (4a)

— Strömungskreislauf wie vor, jedoch bei tieferen Teichwasserständen durch die Filterkörper (22) und die unterirdische Rieseiimchs {21}

— Riesel- und Sickerströmung vom Innenteich (4) bzw. (4a)l(4b) über die Uferflächen (5) und (6) und durch den Kiessandfilter. mit dem diese Flächen unterlegt sind. bzw. durch den Umw^ilungsfilter (11) zur Drainage (7) und dem Ablaufschacht (10)

— Strömungskreislauf vom Innenteich (4) bzw. (4;^/ (4b) über die Uferflächen (5) und (6) und die Uferkante (6a) zum Teich (2), über die Mineralkornschüttung (24) und die Webrschwelie (25) zurück zum Teich (4) bzw. (4a)/(4b)

— Strömungskreislauf wie vor. jedoch bei tieferen Teichwasserständen durch die Filterkörper (22) und die unterirdische Rieselfläche (21)

wobei die Strömungen örtlich und zeitlich zwischen Stagnation und schießendem Abfluß und die klärtechnisehen Verhältnisse örtlich und zeitlich zwischen der fast anaeroben und der aeroben Situation wechseln. Der Wechsel der Vorgänge ist ein wesentliches Merkmal der Anlage. Er kann durch Bedienung der Absperrorgane und/oder elektrische Steuerung bewirkt werden, alternativ bei praktisch konstanter Schieberstellung durch Verwendung von Energiearten zum Antrieb, die hinreichend wechselhaft anfallen.

Der Flächenbedarf kann auf den Flächenbedarf einer herkömmlichen Teichanlage begrenzt werden, die für fakultativ aeroben Betrieb bemessen ist Die Abiaufquaiität ist jedoch besser und siabiicr als die der bekannten Teichanlagen. Die Frage der Grundstücksgröße ist erfindungsgemäß gegenüber Gesichtspunkten des Belrie-

bes, fier Lebensdauer, des Energiebedarfs usw. jedoch nachrangig, weil die Anlage ais Landschaft erscheint und im wesentlichen eine landwirtschaftliche Flächennut/.ung \'A, für die üblicherweise der Hektar als Maßeinheit der Fläche benutzt wird, nicht der Qusdratmetcr.

In Anlagen mit geringen Zuflußschwankungcn ist der Umwallungsfiltcr (11) Nolübcrhiuf bei Betriebsstörungen und bei ungünstigen Witterungsverhältnissen. Er steht fast immer irocken. In Anlagen mit größeren Zuflußschwankungen werden die Scheitelzuflüsse des dann i. a. dünnen, aus Niederschlägen stammenden Abwassers, die die Speicherkapazität der Teichstufe überschreiten, im Umwallungsfilter (11) noch einer Mindestreinigung unterzogen. Auch in diesen Anlagen hat der Umwallungsfilter im Jahresverlauf lange Regenerationszeiten. Seine Wasserdurchlässigkeit kann deshalb zugunsten einer hinreichenden Filtrationsleistung begrenzt werden.

Die Form der Anlage und ihrer Bestandteile kann unter Beachtung der erfindungsgemäßen Elemente nahezu beliebig gestaltet und auf klärtechnische Anforderungen sowie auf die verfügbaren Grundstücke abgestellt werden. Die zentrale Teichanlage (1. Stufe der Gesamtanlage) erfordert ein waagerecht planiertes Grundstück. Die Ausgangsstufe, die 2. Stufe der Gesamtanlage, d. h. die Uferflächen (5) und (6) zur Verrieselung und Filterung des Abwassers und der Umwallungsfilter (11), können je nach Grundstücksverhältnissen unterteilt, höhenmäßig abgestuft und zumindest teilweise auch auf Nachbargrundstücken angeordnet werden. Die Erfindung läßt der Detailplanung nahezu unbegrenzten Spielraum. Die Anlage kann zur Behandlung von Rohabwasser, zur Regenwasserreinigung, zur Flußwasserreinigung, zur Nachbehandlung des Ablaufes vorhandener Kläranlagen und auch zur Schlammnachbehandlung bzw. Schlammbeseitigung eingesetzt werden. Die AnIa- __ ___:_i.__j j__ i/ig___i.j₃j_j_ -_Λ·~-- jp jj_en Teichen '2^Y und (4) bzw. (Aa)I(Ab) laminare Strömungen bewirkt werden. Bei turbulenter Strömung wird Schlamm aus den Teichen (2) und (4) bzw. (Aa)I(Ab) auf die Uferflächen (5) und (6) ausgetragen.

Bezugszeichenliste

1 Zulaufschacht

2 Außenteich

3 Ufergelände

3«? Ufergelände, Abschnitt
36 Ufergelände, Abschnitt
3c Landbrücke

4 Innenteich
4a Innenteich
46 Innenteich

5 Uferfläche

6 Uferfläche
6a Uferkante

7 Drainage

8 Spülschacht

9 Sammelschacht

10 Ablaufschacht

11 Umwallungsfilter

12 Überlauf

13 Zentraler Strömungsantrieb

14 Rohrleitung

15 Austrittsöffnungen

16 Eintrittsschächte

17 Austrittsbereiche

12

18 Austrittsöffnungen

19 Austrittsöffnungen

20 Austrittsöffnungen

21 unterirdische Rieselfläche

22 Filterkörper

23 bindiger Boden

24 Mineralkornschüttung

25 Wehrschwcllc

26 Gewebematten

27 Schacht

28 Rohre

29 Propellerpumpe

30 Schachtbauwerke

31 Strahlpumpe

32 Durchlaßöffnungen

33 Rückschlagklappe

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Kläranlage mit Abwasserteichen zur Reinigung verschiedener Abwasserarten und/ oder zur Klärschlammbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abwasserteiche (2,

4) durch Strömungskreisläufe über im gemeinsamen Ufergelände (3) der Teiche angeordnete ober- und unterirdische Rieselflächen miteinander verbunden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserteiche aus einem ringförmigen Außenteich (2) und wenigstens einem Innenteich (4) bestehen.

3. Anlage nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Außenteich (2) einen grabenförmigen Querschnitt hat.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der -ingförmige Außenteich (2) Abschnitte mit grabeni^rmigem Querschnitt und Abschnitte mit Querschnittsaufweitungen hat

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteich (4) durch eine Landbrücke (3c) in Innenteiche (4a)/{4b) unterteilt ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstände im Außenteich (2) und im Innenteich (4) bzw. (4a)/(4b) im Zeitverlauf wechselnd, relativ zur Höhe des gemeinsamen Uferg-l?ndes (3) bzw. des durch die Landbrücke (3c) unterteilten Ufergeländes (3a)l(3b) so heb- und senkbar sind, daß eil. j Überströmung des Ufergeländes (3) bzw. (3a)/(3b) und/oder eine Durchströmung des Ufergeländ. j (3) bzw. (3a)/(3b) erreichbar ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Ufergelände (3) bzw. (33^/(30^ mit einer Mineralkornschüttung (24) als oberirdische Rieselfläche überdeckt ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ufergelände (3) bzw. (3a;/(3f>; eine Wehrschwelle (25) als Geländesprung, z. B. in Form einer Faschine, ausgebildet ist.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Ufergelände (3) bzw. (3a)l(3b) unter der Mineralkotnschüttung (24) und einer Schicht bindigem Boden (23) die unterirdische Rieselfläche (21) angeordnet ist.

10. Arlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da- 5C durch gekennzeichnet, daß die unterirdische Rieselfläche (21) seitlich durch Filterkörper (22) m der Weise begrenzt ist. daß die Wasserdurchlässigkeit des Filterkörpers (22) in Abschnitten des Ufergeländes (3) bzw. {la)/(3b) unterschiedlich groß ist. wobei die Durchlässigkeit des Filterkörpers (22) örtlich etwa gleich der Durchlässigkeit der unterirdischen Rieselfläcrie (21) ist und an anderen Stellen um Zehnerpotenzen kleiner.

11. Anlage nach einem der Ansprüche! bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß im Ufergelande (3) bzw. (3a)/(3b) Eintrittsschächte (16) zur unterirdischen Rieselflächc (21) angeordnet sind.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filicrkörper (22) in den Aus- b5 trittsbcreichcn (17) des Ufergcländes (3) bzw. (3ii)/(3b) am Ufer des Innenteiches (4) bzw. am Ufer der Innenteiche (4n)/(4b) etwa ebenso wasserdurchlässig wie die dort vorhandene unterirdische Rieselfläche (21) ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenteich (2) angrenzende, als Rieselfelder dienende Uferflächen

(5) und (6) Bewuchs aufweisen und waagerecht und etwas uneben als mehrschichtiger Kiessandfilter mit dünn angelegter und im Zeitverlauf auflandender Oberflächenschicht ausgebildet sind.

14. Anlage nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß der Kiessandfilter der Uferflächen (5) und (6) durch eine Drainage (7) drainiert ist, die den Kläranlagenabfluß faßt

15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Lage des Kiessandfilters der Uferflächen (5) und (6) eine um Zehnerpotenzen größere Wasserdurchlässigkeit hat als die Rieselfeldoberfläche.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Uferflächen (5) und

(6) mit einem geböschten Umwallungsfilter (11) umschlossen sind, der eine Wasserdurchlässigkeit hat. die um Zehnerpotenzen größer ist als die Wasserdurchlässigkeit der Oberflächenschicht der Uferflächen (5) und (6).

17. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzpxhnet, daß die Geländeoberfläche der Uferflächen (5) und (6) höher als das Ufergelände (3) bzw. (3a)/(3b) liegt.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17. dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage einen zentralen Strömungsantrieb (13) mit von diesem abgehenden Rohrleitungen (14) aufweist.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Strömungsantrieb (13) ständig oder intermittierend aus dem Innenteich (4) bzw. (4a;/(4ö; durch die Rohrleitung (i4) Abwasser oder Abwasserluftgemisch über eine abschieberbare Austrittsöffnung (15) in der Rohrieitung (14) zurück in den Innenteich förderbar ist.

20. Anlage nach Anspruch 18 oder 19. dadurch gekennzeichnet, daß durch den Strömungsantrieb (13) ständig oder intermittierend aus dem Innenteich (4) bzw. (4a)/(4b) durch die Rohrleitung (14) Abwasser über abschieberbare Eintrittsschächte (16) zum F.inlauf in die unterirdische Rieselfläche (21) förderbar ist.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 20. dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsantrieb

(13) so bemessen und betreibbar ist. daß aus dem Innenteich (4) bzw. (4a)l(4b) eine derartige Abwassermenge durch die Rohrleitung (14) zu abschieberbaren Austrittsöffnungen (18) im Bereich des Außenteiches förderbar ist. daß im Außenteich (2) eine ringförmige Strömung entsteht und durch Wasserspiegelunterschiede ein Strömungskreislauf über das Ufergelände (3) bzw. (ia)l(Zb) und/oder durch die unterirdische Rieselfläche (21) und den Filterkor per (22) aufrechterhalten wird.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 21. dadurch gekennzeichnet, dab durch den Siroinungb antrieb (13) ständig oder intermittierend aus dem Innenteich (4) bzw. (4n)l(4b) durch die Rohrleitung

(14) Abwasser zu abschieberbaren Austrittsöffnungen (19) und (20) zur Überricsclung der mit dem mehrschichtigen Kiessandfilter unterlegten Ufcrflächcn (5) und (6) förderbar ist und daß die Durchsat/-leistung des Kicssandfilters so bemessen ist. daß bei

Erhöhung des Zuflusses ein Anstieg der Überflutungshöhe der Rieselfelder zur Einsickerung des Abwassers in den Umwallungsfilter (11) und/oder zum Rückfluß des Abwassers über die Uferkante (6a) zum Außenteich (2) bewirkt wird.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsantrieb (13) mit einer Propellerpumpe (29) ausgerüstet ist, die in einem Schacht (27) aufgestellt ist, der mit absperrbaren Rohren (28) mit dem Innenteich (4) bzw. (4a)/(4b) verbunden ist, und der zu Schachtbauwerken (30), aus denen die Rohrleitung (14) abgeht, Durchlaßöffnungen (32) hat, in denen Rückschlagklappen (33) angeordnet sind.

24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerpumpe (29) direkt mit einem Windrad angetrieben ist. welches auf dem Schacht (27) errichtet ist.

25. Anlage nach Anspruch 23 oder 24. dadurch gekennzeichnet, daß in den Schachtbauwerken (30) handelsübliche Strahlpumpen (31) angeordnet sind, die bei gleichzeitigem Betrieb mit der Propeiierpi'mpe (29) den Abfluß in der Rohrleitung (l-»j vergrößern oder bei Stillstand der Propellerpumpe (29) allein Wasser in die Rohrleitung (14) drücken.

26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (31) eine Venturidüse zur Durchmischung des Abwassers mit Luft aufweist.