DE4041241A1

DE4041241A1 - Biological waste water cleansing basin - has guides to impose a vertical component on the horizontal flow path

Info

Publication number: DE4041241A1
Application number: DE19904041241
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: SCHNEIDER HORST O-1058 BERLIN DE
Current assignee: SCHNEIDER HORST O-1058 BERLIN DE
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1992-07-02

Abstract

Assembly to clean waste water biologically, in sealed basins contg. water or marsh plants is claimed where the water flow is along the plant root level, in a generally horizontal flow component from one side to the other. Lateral guides in the basin, across the flow line, impose a vertical component into the waste water flow path. Pref. the guides are located alternately in the upper and lower zones of the basin, or they are placed only in the lower or upper zone. The guides in the lower zone of the basin are of a bonded base and the remaining basin filling is of a non-bonded base. The guides are of material which can be worked with a flat surface such as wood, plastics, metal, concrete, brickwork, flat waste material and the like. The guides have openings to allow part of the water flow to pass through. The guides are placed vertically within the basin, or they are at an angle of up to 45 deg. against the vertical. Guides at the upper zone of the basin extend by 50-200mm above the filling. The guides can be used as temporary supports for sleepers, grids and the like as walkways. The upper guides are suspended from carriers, aligned on the longitudinal direction of the basin and parallel to the water flow line, so that the guides and the longitudinal carriers form a carrier grid. ADVANTAGE - The assembly gives a single cleansing basin, where the water is exposed to the max. cleaning action, without the hydraulic effect of following the line of least resistance through the system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur biologischen Behandlung von Abwasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a plant for biological treatment of wastewater according to the preamble of claim 1.

Verfahren und Anlagen zur Reinigung von Abwässern mit Hilfe von Wasser- oder Sumpfpflanzen in abgedichteten Erdbecken sind seit den grundlegenden Arbeiten von K. Seidel (1964) und R. Kickuth (1971) bekannt. Auch wenn inzwischen durch zahlreiche Verfah rensvarianten Verbesserungen an den originären Lösungen ange strebt wurden, rechnen Pflanzenkläranlagen bisher nicht zu den "allgemein anerkannten Regeln der Technik" (K. Bucksteeg in: Pflanzenkläranlagen - Bau und Betrieb von Anlagen zur Wasser- und Abwasserreinigung mit Hilfe von Wasserpflanzen. U. Pfriemer Verlag, Wiesbaden u. Berlin, o. J., S. 17). "Bei allen in Be trieb befindlichen Anlagen erweist sich die hydraulische Funk tion als größtes ungelöstes Problem" (H. Kraft, a.a.O., S. 28).Processes and plants for the treatment of waste water with the help of Aquatic or swamp plants in sealed earth basins have been around the basic work of K. Seidel (1964) and R. Kickuth (1971). Even if by numerous processes variant improvements to the original solutions plant purification plants have so far not counted among the "generally recognized rules of technology" (K. Bucksteeg in: Plant sewage treatment plants - construction and operation of plants for water and wastewater treatment using aquatic plants. U. Pfriemer Verlag, Wiesbaden a. Berlin, undated, p. 17). "With everyone in Be hydraulic systems tion as the biggest unsolved problem "(H. Kraft, op. cit., p. 28).

In ihrer ursprünglichen Ausbildung waren die Pflanzenkläranla gen für einen horizontalen Abwasserdurchfluß innerhalb des den Wurzelraum der Pflanzen umgebenden Bodenkörpers ausgelegt. Es wurde jedoch beobachtet, daß das Abwasser auch auf dem Wege des geringsten Widerstandes teilweise oberirdisch in Rinnsalen ab fließen kann, wodurch der Reinigungseffekt gemindert wird (W. Ebeling, a.a.O., S. 84). Diese Erfahrung hat u. a. dazu geführt, daß mehrfach Pflanzenbecken zur Abwasserreinigung mit vertikaler Strömungsrichtung vorgeschlagen worden sind (AS DE 12 46 598, PS DE 37 12 419). In OS DE 32 44 787 wird eine Pflanzenkläranla ge beschrieben, worin das Abwasser in mehreren terrassenförmig angeordneten Becken im Wechsel von oben nach unten und umgekehrt die separaten Becken durchströmt. Neben einem hohen Bauaufwand für die in Massivbauweise herzustellenden Becken und für die Rohrleitungen ist hier der auftretende große Gefälleverlust in der Gesamtanlage nachteilig, der diese Lösung bei flacher Gelän degestaltung entweder ganz ausschließt oder nur mit hohem Bau aufwand für die Terrassierung und dauernden Förderkosten infol ge Pumpenbetriebs zu realisieren gestattet. Wesentliche Absicht letztgenannter Lösung ist die gleichmäßige Durchströmung des ge samten Bodenkörpers, der somit vollständig für die dem Verfahren der Pflanzenkläranlagen innewohnende Reinigungswirkung ausgenutzt wird. In their original training were the plant clarification plants conditions for a horizontal waste water flow within the Root space of the plants surrounding the soil body. It However, it has been observed that the wastewater can also be least resistance, partly above ground in rivulets can flow, which reduces the cleaning effect (W. Ebeling, op. Cit., P. 84). This experience has a. led to, that multiple plant pools for wastewater treatment with vertical Flow direction have been proposed (AS DE 12 46 598, PS DE 37 12 419). In OS DE 32 44 787 a plant clarification plant described in which the wastewater in several terraced arranged basins alternating from top to bottom and vice versa flows through the separate pools. In addition to high construction costs for the pools to be manufactured in solid construction and for the Pipelines here is the large drop in gradient that occurs in the overall system disadvantageous, this solution with flat terrain design either completely excludes or only with high construction expenses for the terracing and permanent subsidy costs allowed to realize ge pump operation. Essential intention the latter solution is the uniform flow of the ge entire body of the floor, which is therefore completely suitable for the process the cleaning effect inherent in the sewage treatment plants becomes.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die bekannten Nach teile in der hydraulischen Funktion bisher gebauter Pflanzen kläranlagen zu vermeiden, ohne daß dieses Ziel nur mit einem großen Bau- und Betriebsaufwand erreicht wird. Dazu greift die Erfindung auf die ursprünglichen einfachen Beckenkonstruktionen, wie sie von K. Seidel oder R. Kickuth vorgeschlagen worden sind, zurück. Die Pflanzenkläranlage reduziert sich dann auf ein ein ziges abgedichtetes Erdbecken mit Bodenfüllung und Pflanzenbe wuchs, worin sich alle für die biologische Abwasserreinigung er forderlichen Vorgänge abspielen. Es ist ersichtlich, daß gegen über einem komplizierten Mehrbeckenbetrieb die Vorteile der ein fachen und billigen Bau- und Betriebsweise in der ursprünglich beabsichtigten Form erhalten bleiben.The invention has for its object the known After parts in the hydraulic function of previously built plants to avoid wastewater treatment plants without this goal with only one great construction and operating costs is achieved. To do this, the Invention on the original simple pelvic constructions, as suggested by K. Seidel or R. Kickuth, back. The wastewater treatment plant is then reduced to one sealed earth basin filled with soil and vegetation grew, in which he is all for biological wastewater treatment play required operations. It can be seen that against over a complicated multi-pool operation the advantages of a fold and cheap construction and operation in the original intended form are retained.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Pflanzen becken quer zur horizontalen Strömungsrichtung Leiteinrichtungen angeordnet sind, wodurch der horizontalen Richtungskomponente der Strömung zusätzlich vertikale Richtungskomponenten aufgezwungen werden. Die Leiteinrichtungen sind im Wechsel im unteren Teil und im oberen Teil des Beckens angeordnet. Sie können aber auch nur im unteren oder nur im oberen Teil des Beckens vorhanden sein. Auch können die Leiteinrichtungen im unteren Beckenteil aus ei nem bindigen Boden bestehen, während die übrige Beckenfüllung aus nichtbindigem Boden besteht. Insbesondere sind die Leitein richtungen aus ebenflächig bearbeitbaren Materialien wie Holz, Kunststoff, Metall, Beton, Mauerwerk, flächige Abfallprodukte gefertigt. Sie können auch Öffnungen aufweisen, die einer Teil strömung den Durchtritt durch die Leiteinrichtung gestatten. Die flächigen Leiteinrichtungen sind entweder lotrecht oder mit ei ner Schrägneigung, die bis zu 45° gegen die Lotrechte betragen kann, angeordnet. Leiteinrichtungen im oberen Beckenteil sollen die Bodenfüllung um 50 bis 200 mm überragen, wenn sie dem zeit weiligen Auflegen von Bohlen, Rosten u. dergl. dienen sollen, was für das Bepflanzen, Abernten und für Wartungsarbeiten an den Pflanzenbecken nützlich ist. Die oberen Leiteinrichtungen lassen sich auch von Trägern halten, die das Becken in Längsrichtung überspannen, so daß die Leiteinrichtungen zusammen mit diesen Längsträgern einen Trägerrost bilden. According to the invention the object is achieved in that in plants basin transverse to the horizontal flow direction are arranged, whereby the horizontal directional component of the Flow additionally forced vertical directional components will. The guidance devices are alternating in the lower part and arranged in the upper part of the basin. But you can only be present in the lower or only in the upper part of the pelvis. The guidance devices in the lower part of the basin can also be made of egg nem cohesive soil, while the rest of the pool fill consists of non-cohesive soil. In particular, the guidelines directions made of flat-workable materials such as wood, Plastic, metal, concrete, masonry, flat waste products manufactured. They can also have openings that are part allow flow through the guide. The area guidance devices are either perpendicular or with egg ner inclination that is up to 45 ° against the perpendicular can, arranged. Guidance devices in the upper part of the pool should protrude the floor filling by 50 to 200 mm if you have the time laying on planks, rusting etc. should serve, what for planting, harvesting and maintenance on the Plant basin is useful. Leave the upper guidance devices also keep away from straps that extend the pelvis lengthways span so that the control devices together with these Form side members a support grate.

Mit der durch die Anordnung von Leiteinrichtungen im Pflanzen becken bewirkten Verbesserung in der gleichmäßigen und vollstän digen Durchströmung des Bodenkörpers ist naturgemäß eine volle Ausnutzung des Bodens einschließlich des Pflanzenwurzelraumes für die die Abwasserreinigung bewirkenden biotischen und abioti schen Prozesse verbunden. Als weiterer Vorteil ist der Umstand anzusehen, daß das Abwasser im Wechsel obere und untere Bereiche des Bodenkörpers erreicht, die einen unterschiedlichen Gehalt an Luftsauerstoff aufweisen, wobei aerobe und anaerobe Bereiche im wassergesättigten Bodenkörper angetroffen werden. Bei der weit gehenden Abwasserreinigung mit Nährstoffeliminierung ist aber der Wechsel von aeroben und anaeroben Bereichen eine Vorausset zung für die biologische Stickstoffentfernung (Nitrifikations- und Denitrifikationsphase). Durch die Möglichkeit zur Entfernung von gelösten Nährstoffen aus dem Abwasser, die bei den üblichen Pflanzenkläranlagen als gering bis mäßig beurteilt wird (H. Buck steeg, a.a.O., S. 17), tritt infolge der erfindungsgemäß mittels Leiteinrichtungen erzwungenen Strömung des Abwassers durch Berei che des Bodenkörpers, die im Wechsel mit nitrifizierenden oder denitrifizierenden Bakterien besiedelt sind, ein erwünschter zu sätzlicher Nährstoffabbau ein.With the arrangement of guidance devices in plants basin effect improvement in the even and complete flow through the floor is naturally a full one Utilization of the soil including the plant root area for the biotic and abioti causing wastewater treatment processes. Another advantage is the fact to see that the wastewater alternating upper and lower areas of the soil body, which has a different content of Have atmospheric oxygen, with aerobic and anaerobic areas in the water-saturated soil can be found. At the far going wastewater treatment with nutrient elimination is the change from aerobic and anaerobic areas is a prerequisite biological nitrogen removal (nitrification and denitrification phase). By the possibility of removal of dissolved nutrients from wastewater, which are common in the Plant wastewater treatment plants are assessed as low to moderate (H. Buck steeg, op. cit., p. 17), occurs as a result of the means according to the invention Control devices forced flow of wastewater through area surface of the soil, which alternates with nitrifying or denitrifying bacteria are a desirable one additional nutrient breakdown.

Als ein schwierig zu lösendes Problem wurde bisher angesehen, daß der Bodenkörper nicht verdichtet werden darf (G. Geller, a.a.O., S. 101). Andererseits muß jedoch die Beckenoberfläche für das Anpflanzen und Abernten der Pflanzenkulturen zugänglich sein. Durch eine diesem Zweck entsprechende Konstruktion und An ordnung der Leiteinrichtungen lassen sie sich als Auflagerungen für begehbare Bohlen, Roste o. ä. nutzen. Damit wird die Boden verdichtung infolge Begehens der Beckenoberfläche ausgeschaltet. Aus dem Bodenkörper nach oben herausragende Leiteinrichtungen verhindern zudem den oberirdischen Abfluß von Schmutz- und Re genwasser im Pflanzenbecken.So far, it was considered a difficult problem to solve that the soil body must not be compacted (G. Geller, loc. cit., p. 101). On the other hand, however, the pool surface accessible for planting and harvesting crops be. By means of a construction and design corresponding to this purpose they can be arranged as supports use for walkable planks, grates or similar. This will make the floor compaction switched off due to walking on the pool surface. Guiding devices protruding upwards from the floor also prevent the above-ground drainage of dirt and Re backwater in the plant pool.

Durch die Wahl von Anzahl und Anordnung der Leiteinrichtungen läßt sich das Verhältnis von horizontaler und vertikaler Rich tungskomponente der Abwasserströmung in bestimmten Grenzen vari ieren. Es läßt sich aber auch durch Öffnungen in den Leiteinrich tungen für einen durch die Größe dieser Öffnungen vorbestimmba ren Anteil der Abwasserströmung der horizontalen Richtungskompo nente der Vorrang vor der Vertikalströmung einräumen, wodurch die hydraulische Funktion des Pflanzenbeckens im gewünschten Sin ne beeinflußbar ist.By choosing the number and arrangement of the control devices the ratio of horizontal and vertical rich tion component of the wastewater flow within certain limits ieren. But it can also be through openings in the Leiteinrich tions for a predetermined by the size of these openings Ren portion of the wastewater flow of the horizontal directional compo Give priority to vertical flow, whereby the hydraulic function of the plant basin in the desired sin ne can be influenced.

Das Schema einer Anlage zur biologischen Behandlung von Abwasser in einem bodengefüllten und mit Sumpfpflanzen besetzten Becken mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Leiteinrichtungen, die der an sich horizontalen Strömungsrichtung des Abwassers eine Vertikalströmung aufzwingen,wird am Beispiel der Fig. 1 darge stellt. Zugleich wird die Wirkungsweise der Anlage beschrieben.The scheme of a plant for the biological treatment of wastewater in a soil-filled and marshy basin with the arrangement according to the invention, which impose a vertical flow on the horizontal flow direction of the wastewater, is shown using the example of FIG. 1. At the same time, the operation of the system is described.

Das Abwasser tritt über die Zulaufleitungen 1 und über eine Ein laufkulisse 2, die durch senkrechte Leitwände 3 unterteilt ist, in den Bodenkörper 4 ein. Es fließt in überwiegend horizontaler Strömungsrichtung, bis es auf die erste Leiteinrichtung 5 stößt. Nach den hydraulischen Regeln für eine Potentialströmung wird das Abwasser zu einer überwiegend vertikal nach unten gerichteten Strömung gezwungen; es unterströmt die erste Leiteinrichtung, bis es auf die nächste Leiteinrichtung 6 trifft, die eine vertikal nach oben gerichtete Strömung erzwingt. Entsprechend der Anzahl der im Pflanzenbecken angeordneten Leiteinrichtungen wiederholt sich der Vorgang der zwangsweisen Ablenkung der horizontalen Richtungskomponente nach oben oder unten, bis das Abwasser schließ lich über die Ablaufkulisse 7 und die Ablaufleitungen 9 das Pflanzenbecken verläßt. Die Umlenkung der Strömungsrichtung an der Beckensohle wird durch die Dichtungsschicht 9 bewirkt.The wastewater enters through the inlet pipes 1 and a running gate 2 , which is divided by vertical guide walls 3 , into the floor body 4 . It flows in the predominantly horizontal direction of flow until it strikes the first guide device 5 . According to the hydraulic rules for a potential flow, the wastewater is forced to flow predominantly vertically downwards; it flows under the first guide device until it meets the next guide device 6 , which forces a vertically upward flow. According to the number of guide devices arranged in the plant basin, the process of forcibly deflecting the horizontal directional component up or down is repeated until the waste water finally leaves the plant basin via the drainage backdrop 7 and the drain lines 9 . The deflection of the flow direction at the bottom of the basin is brought about by the sealing layer 9 .

Claims

1. Anlage zur biologischen Behandlung von Abwasser in einem bo dengefüllten und mit Sumpfpflanzen besetzten Becken, worin die Strömung des Abwassers innerhalb des Bodenkörpers dadurch vorgegeben ist, daß das Abwasser an einer Beckenseite in den Bodenkörper eintritt und an der gegenüberliegenden Beckensei te aus dem Bodenkörper gereinigt austritt, so daß die Strö mung zwangsläufig eine horizontale Richtungskomponente auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß im Becken quer zur hori zontalen Strömungsrichtung Leiteinrichtungen angeordnet sind, die der Abwasserströmung vertikale Richtungskomponenten auf zwingen.1. Plant for the biological treatment of wastewater in a bo den filled and marshy basin, wherein the flow of wastewater within the soil body is determined by the fact that the wastewater enters the soil body on one side of the pool and cleaned from the bottom body at the opposite pool side emerges, so that the flow inevitably has a horizontal directional component, characterized in that guide devices are arranged in the basin transversely to the horizontal flow direction, forcing the wastewater flow onto vertical directional components.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leit einrichtungen im Wechsel im unteren Teil und im oberen Teil des Beckens angeordnet sind.2. Plant according to claim 1, characterized in that the guide furnishings alternating in the lower part and in the upper part of the pelvis are arranged.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leit einrichtungen entweder nur im unteren oder nur im oberen Teil des Beckens angeordnet sind.3. Plant according to claim 1, characterized in that the guide facilities either only in the lower or only in the upper part of the pelvis are arranged.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil des Beckens liegenden Leiteinrichtungen aus ei nem bindigen Boden bestehen und daß die übrige Beckenfüllung aus nichtbindigem Boden besteht.4. Plant according to claim 1, characterized in that the im lower parts of the basin are made of egg nem cohesive soil and that the rest of the pool fill consists of non-cohesive soil.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leit einrichtung aus ebenflächig bearbeitbaren Materialien, bei spielsweise Holz, Kunststoff, Metall, Beton, Mauerwerk, flächige Abfallprodukte, hergestellt ist.5. Plant according to claim 1, characterized in that the guide equipment made of flat machinable materials, at for example wood, plastic, metal, concrete, masonry, flat waste products, is produced.

6. Anlage nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen Öffnungen aufweisen, die einer Teilströmung den Durchtritt durch die Leiteinrichtung gestatten.6. Plant according to claim 1 and 5, characterized in that the Guide devices have openings that a partial flow allow passage through the guide.

7. Anlage nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen lotrecht im Becken angeordnet sind. 7. Plant according to claim 1 and 5, characterized in that the Guides are arranged vertically in the pool.

8. Anlage nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen mit einer Schrägneigung im Winkel bis zu 45° gegen die Lotrechte angeordnet sind.8. Plant according to claim 1, 5 and 6, characterized in that the guidance devices with an incline at an angle up to are arranged at 45 ° against the vertical.

9. Anlage nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im oberen Teil des Beckens angeordneten Leiteinrichtungen die Bodenfüllung des Beckens um 50 bis 200 mm überragen.9. Plant according to claim 1 and 6, characterized in that the in the upper part of the basin, the guide devices Extend the bottom filling of the basin by 50 to 200 mm.

10. Anlage nach Anspruch 1, 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen zur zeitweiligen Auflagerung von begeh baren Bohlen, Rosten u. dergl. geeignet sind.10. Plant according to claim 1, 5 and 9, characterized in that the guidance devices for the temporary storage of commits hard planks, rusting and. are suitable.

11. Anlage nach Anspruch 1, 3, 5, 7, 9 und 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die im oberen Teil des Beckens angeordneten Leiteinrichtungen von Trägern gehalten werden, die das Becken in Längsrichtung, parallel zur Hauptfließrichtung des Abwas sers, überspannen, so daß Leiteinrichtungen und Längsträger einen Trägerrost bilden.11. Plant according to claim 1, 3, 5, 7, 9 and 10, characterized records that arranged in the upper part of the basin Guides are held by porters that support the pelvis in the longitudinal direction, parallel to the main flow direction of the waste water sers, span, so that guidance devices and side members form a support grid.