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Verfahren und Vorrichtung zur Nachklärung
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von mechanisch vorgereinigtem Abwasser Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Nachklärung von mechanisch vorgereinigtem Abwasser, gemäß dem das
vorgereinigte Abwasser in einer Kammer mit einer nach dem Prinzip des Tauchtropfkörpers
mit Abwasser beaufschlagter Klärsubstanz unter Anwendung eines vorbestimmten maximalen
Pegelstandes in Kontakt gebracht und nach der erforderlichen Kontaktzeit mit der
Klärsubstanz abgefördert wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens.
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Das vorgenannte Verfahren arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend,
verursacht aber relativ hohe Betriebskosten, da die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens sogenannte Scheibentauchtropfkörper verwendet, die auf einem horizontalen
Achskörper gelagert sind. Dieser wird motorisch drehangetrieben, so daß die Scheibenkörper,
die sich mit etwa ihrer unteren Hälfte ständig im nachzuklärenden Abwasser befinden
und den sogenannten biologischen Rasen in Form eines die zersetzenden Bakterien
enthaltenden Bewuchses als Klärsubstanz tragen, durch
ihren Umlauf
abwechselnd mit dem Abwasser und mit der Atmosphäre Kontakt haben, damit der biologische
Rasen im letzteren Fall wieder mit dem erforderlichen Sauerstoff angereichert wird.
Durch den motorischen Drehantrieb für die Scheibenkörper wird ständig elektrische
Energie verbraucht. Außerdem ist der Ersatz von mit dem Drehantrieb zusammenhängenden
Verschleißteilen erforderlich. Der wesentliche Nachteil einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens besteht, außer in den angedeuteten Betriebskosten, auch in den hohen
Baukosten, da zum einen neben der Mehrzahl der relativ großen Scheibenkörper der
gesamte Antriebsbauaufwand hierfür erforderlich ist und da zum anderen#für eine
spezifische Klärleistung neben Anzahl und Größe der Scheibenkörper auch die das
zu klärende Abwasser aufnehmende Kammer relativ groß sein muß.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zur Nachklärung von mechanisch vorgereinigtem Abwasser, wobei
die Nachklärung nach dem Prinzip des sogenannten Tauchtropfkörpers vorgenommen wird,
mit dem Ziel, daß der Bau- und der Betriebskostenaufwand der Nachklärung erheblich
herabgesetzt ist. Außerdem soll der Reinigungsgrad der Nachklärung erhöht werden.
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Die Aufgabe wird zum einen dadurch gelöst, daß - ausgehend von dem
einleitend angeführten Verfahren - als Klärsubstanz-
träger in der
Kammer eine an sich bekannte, stückige Füllmenge in Form einer unbeweglichen Füllung
verwendet wird, daß das einlaufende, vorgereinigte Abwasser von einem minimalen,
die Füllmenge im wesentlichen der Atmosphäre aussetzenden Pegelstand angehoben wird
und daß die Abförderung des nachgeklärten Abwassers anschließend bis zum Erreichen
des minimalen Pegelstandes erfolgt, wonach sich die Vorgänge periodisch wiederholen.
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Zum anderen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß - ausgehend von
einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Vorrichtungshauptanspruches - die Tauchtropfkörperanordnung
aus einer an sich bekannten, stückigen Füllmenge als unbewegliche Füllung besteht
und daß die Ablaufeinrichtung aus einer in Abhängigkeit von dem vorbestimmten maximalen
Abwasserpegelstand der Kammer betriebenen Einrichtung besteht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit wesentlich verringerten Betriebskosten
durchgeführt werden, da der gesamte Antriebsaufbau für die Scheibentauchtropfkörper
nicht mehr erforderlich ist, so daß die hierfür benötigte elektrische Betriebsenergie
sowie der mit einem solchen Antrieb in Zusammenhang stehende Ersatz von Verschleißteilen
entfallen. Auch können die Betriebskosten für die periodische Abführung des nachgeklärten
Abwassers eingespart, zumindest aber auf einem sehr kleinen Wert
gehalten
werden, indem die Abführung nach dem selbstansaugenden Heberrohrprinzip durchgeführt
wird. Weiterhin wird der Reinigungsgrad der Nachklärung verbessert, da die spezifische
Oberfläche der wirksamen Klärsubstanz, d.h. die vorhandene Oberfläche der Klärsubstanz
(sogenannter biologischer Rasen) im Verhältnis zum genutzten Volumen der das Abwasser
aufnehmenden Kammer, durch die Verwendung von stückigem Füllgut als Klärsubstanzträger
vergrößert ist.
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Durch den Wegfall der voluminösen Scheibentauchtropfkörper bzw. durch
deren billigeren Ersatz durch stückiges Füllgut, z.B. aus kurzen Kunststoffrohrstücken,
durch den Wegfall der gesamten Antriebsanordnung für diese Scheibenkörper sowie
durch die nunmehr kleinere Kammer für das Abwasser bei gleicher Klärleistung ergeben
sich erheblich geringere Bau- und Betriebskosten für eine Vorrichtung zur Durchführung
des fraglichen Verfahrens. Da die Abförderung des nachgeklärten Abwassers bevorzugterweise
durch ein selbstansaugendes Heberrohr vorgenommen wird, fallen Betriebskosten für
die Abförderung nicht an und sind die Installationskosten für die Heberrohranordnung
äußerst gering.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform des
Beispieles im Axialschnitt, Figur 2 eine teilweise Aufsicht auf die Ausführungsform
nach Figur 1, Figur 3 eine zweite Ausführungsform im Axialschnitt, Figur 4 eine
Aufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 3.
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Es sind zunächst die Ausführungsformen der fraglichen Vorrichtung
beschrieben.
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Gemäß Figur 1 besteht die Vorrichtung aus einem Gehäuse 1 aus z.B.
Beton, das im gezeigten Fall oben offen ist, aber auch durch einen Deckel geschlossen
sein kann, aus einem Zulauf la sowie aus einer Ablaufeinrichtung 3. Das Gehäuse
1 bildet eine Kammer 2 aus, die mit einer losen Füllmenge aus stückigen Teilen,die
z.B. aus kurzen Rohrstücken aus z.B. PVC-Kunststoff bestehen und vorzugsweise einen
Durchmesser von 4 bis 7 cm und eine Länge von 3 bis 5 cm aufweisen, bis zu einer
gewünschten Höhe gefüllt ist. Die stückige und unbewegliche Füllmenge 4 dient als
Träger für die die Nachklärung bewirkende Klärsubstanz, die sich in Form eines Bewuchses
an der Füllmenge ansiedelt und die Zersetzungsbakterien enthält und somit den sogenannten
biologischen Rasen bildet. Als stückige Füllmenge 4 kann jedoch auch anderes Material
verwendet werden, z.B das üblicherweise verwendete Material. Wichtig ist, daß die
verwendete
Füllmenge eine große spezifische Oberfläche aufweist, d.h. daß die dem zu klärenden
Abwasser ausgesetzte gesamte Oberfläche der Füllmenge groß ist im Verhältnis zu
dem genutzten Volumen der Kammer 2.
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Die Ablaufeinrichtung 3 besteht aus einem Heberrohr 5 in Form eines
umgekehrten U und kann z.B. aus zwei Teilen zusammengesetzt sein, die mittels einer
Verschraubung 6 miteinander verbunden sind, sowie aus einem äußeren Ablaufbehälter
7, in dem ein Speicher 8, der ständig mit Abwasser gefüllt ist, ausgebildet ist.
An den Ablaufbehälter 7 schließt sich das Ablaufrohr 9 an. Das Heberrohr 5 ist so
am Gehäuse 1 angeordnet, daß der kürzere Schenkel 5a des Rohres 5 in die Kammer
2 hineinragt und sich in Richtung des Bodens Ib des Gehäuses 1 erstreckt.
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Der Schenkel 5a verläuft ferner in einem von der stückigen Füllmenge
4 freigehaltenen Raum 10 der Kammer 2, was z.B. #urch ein Rohrstück 11 erreicht
sein kann, das unten mit Zulauföffnungen 12 versehen ist. Über die Öffnungen 12
kommunizieren die Kammer 2 und der Raum 10 ständig. Der längere Schenkel 5b des
Heberrohres 5 erstreckt sich nach unten in den Abwasserspeicher 8 und ragt mit einer
bestimmten Tiefe in das dort ständig vorhandene Abwasser hinein. Diese Eintauchtiefe
beträgt etwa 0,7 bis 1,5 cm.
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Durch die Lage des Scheitels des Heberrohres 5 ist in der Kammer
2
des Gehäuses 1 der maximale Pegelstand des Abwassers in der Kammer im wesentlichen
vorbestimmt. D.h. daß die stückige Füllmenge höchstens bis zu diesem Pegelstand
13 reichen darf, um sicherzustellen, daß der biologische Rasen vollständig von zu
klärendem Abwasser überflutet wird. Weiterhin wird praktisch immer ein gewisser
Mindestabwasserpegel vorhanden sein, der mit 14 bezeichnet ist. Es hat sich gezeigt,
daß die Differenz zwischen dem minimalen Pegelstand 14 und dem maximalen Pegelstand
13 in etwa zwischen 25 bis 40 cm beträgt. Diese Höhendifferenz reicht aus, um Kleinkläranlagen
nach DIN 4261 und ATV-Regelblatt A 122 mit dem gewünschten Reinigungseffekt bzw.
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Nachkläreffekt zu betreiben. In Sonderfällen kann jedoch auch davon
abgewichen werden.
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Eine weitere Ausführungsform der fraglichen Nachklärvorrichtung ist
in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Der wesentliche Unterschied besteht hierin in einer
anderen Ausführung der Ablaufeinrichtung 3. Diese Einrichtung 3 besteht aus einem
Magnetventil 15 bekannter Bauart, deren Ventilkörper (nicht gezeigt) das Ablaufrohr
6 öffnet und schließt. Das Öffnen und Schließen des Ablaufrohres 6 wird durch einen
Schwimmerschalter 17 bewirkt, der über eine Leitung 18 mit dem Magnetventil 15 in
Wirkverbindung steht. Der Schwimmerschalter ist ebenfalls von bekannter Art und
so ausgestaltet, daß ein in ihm vorhandenes Kontaktorgan bei Erreichen des oberen
Pegelstandes 13 eine Schaltstellung
einnimmt, die das Magnetventil
15 in Betrieb setzt, d.h. das Ablaufrohr 16 öffnet. Dieser Schwimmerschalter 17
befindet sich ebenfalls in dem Raum 10, der durch ein Rohr 18 mit einer Vielzahl
von Wandlöchern 19 gebildet ist. Das Rohr 18 ist grundsätzlich so angeordnet wie
das Rohr 11 nach Figur 1, d.h.
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erstreckt sich vertikal in der Kammer 2.
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Ist der Pegelstand in der Kammer 2 auf den minimalen Pegelstand 14
abgefallen, bewirkt der Schwimmerschalter 17, daß das Magnetventil 15 das Ablaufrohr
16 schließt.
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In alternativer Ausführung zu dem Magnetventil 15 und dem Schwimmerschalter
17 kann auch eine einfache, rein mechanische Ö-ffnungs- und Schließeinrichtung für
das Ablaufrohr 16 vorgesehen sein, die z.B. aus einem üblichen Schwimmerkörper und
einem Hebelgestänge besteht, so daß der sich in dem Raum 10 auf und ab bewegende
Schwimmerkörper über das Hebelgestänge eine öffnungs- und Schließbewegung eines
Ventilkörpers im Ablaufrohr 16 bewirkt.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen funktionieren in Ausübung
des vorerwähnt vorgeschlagenen Verfahrens folgendermaßen. Es sei angenommen, daß
die stückige Füllgutmenge 4 der Atmosphäre im wesentlichen ausgesetzt ist, damit
sich der biologische Rasen mit Sauerstoff anreichern kann.
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Wenn das mechanisch in an sich bekannter Weise vorgereinigte Abwasser
nach und nach in die Kammer 2 einläuft, wird der untere Wasserpegelstand 14 verlassen
und langsam angehoben.
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Hierdurch taucht die stückige Füllgutmenge entsprechend in das nachzuklärende
Abwasser ein und bewirkt die Nachklärung.
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Wenn der obere Pegelstand 13 erreicht ist, der vorzugsweise etwas
über dem Oberende der Füllgutmenge 4 liegt, ist das Ende der Nachklärung erreicht,
d.h. daß das nachzuklärende Abwasser eine ausreichende Kontaktzeit mit der Füllgutmenge
zur Verfügung hatte, um die Nachklärung bzw. den Substanzabbau von gewünschtem Reinigungsgrad
zu erzielen. Sodann wird durch die Tätigkeit der Ablaufeinrichtung das Ablaufrohr
9 bzw. 16 geöffnet, so daß das nachgeklärte Abwasser abfließt und sich der Wasserspiegel
im Gehäuse 1 bzw. in der Kammer 2 relativ schnell absenkt. Danach wiederholen sich
die Vorgänge, d.h. in periodischer Abfolge hebt und senkt sich der Wasserspiegel
in der Kammer 2, wobei die Anhebung des Wasserspiegels selbstverständlich langsam
vor sich geht, um die erforderlichen Kontaktzeiten zwischen dem nachzuklärenden
Abwasser und dem biologischen Rasen zu gewährleisten.
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Während das Ablaufen des nachgeklärten Abwassers mit der Einrichtung
3 in Figur 3 aus der bereits erfolgten Teilebeschreibung ohne weiteres klar ist,
ist die Funktion der entsprechenden Einrichtung in Figur 1 nachstehend kurz erläutert.
Durch den
ansteigenden Wasserspiegel in der Kammer 2 wird die Luft
in dem Heberrohr 5 zunächst etwas komprimiert, und zwar aufgrund des Verschlusses
des Auslaufendes des längeren Schenkels 5b des Rohres 5, da dieses Ende durch das
Wasser im Speicher 8 verschlossen ist. Bei schon erheblich angestiegenem Wasserspiegel
wird ein Teil der Luft in dem Heberrohr 5 gegen den Wasserdruck im Speicher 8 herausgedrückt.
Es hat sich herausgestellt, daß ein ausreichender Gegendruck erzielt wird, wenn
das Auslaufende des längeren Schenkels 5b, wie bereits erwähnt, etwa 0,7 cm bis
1,5 cm unter dem Wasserspiegel des Speichers 8 liegt. Hat der Pegelstand in der
Kammer 2 den Scheitel des Heberrohres 5 erreicht oder liegt geringfügig darüber,
so wird die restliche Luft aus dem Heberrohr 5 in Richtung des Speichers 8 herausgedrückt,
derart, daß in dem Heberrohr 5 eine geschlossene Wassersäule entsteht, die in bekannter
Weise dann das nachgeklärte Abwasser aus der Kammer 2 so lange absaugt,bis der minimale
Pegelstand 14 wieder erreicht ist. Danach wird die Strömung im Heberrohr 5 automatisch
unterbrochen, wie ohne weiteres klar ist.