DE4313902A1

DE4313902A1 - Biological small sewage treatment unit

Info

Publication number: DE4313902A1
Application number: DE19934313902
Authority: DE
Inventors: Tilo Walz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-03

Abstract

Biological sewage treatment units serve for complete or partial purification of waste waters (effluents), where these based on growing plants are complex and are extensive constructions. The aim of the invention is to create a small sewage treatment unit which can be used all year round and has a minimal space requirement. The spiral structure of the unit enables the use of containers which are arranged in the form of a honeycomb, connected together and through which flow can pass, in the plant vessels of which differing plants are situated in accordance with their salt tolerance and their nutrient requirement. The small sewage treatment unit is used predominantly in areas where there is no public sewage system.

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Kleinkläranlage für eine ganzjährige Klärung von Abwässern mittels eines Klärsystems auf pflanzlicher Basis.The invention relates to a biological small sewage treatment plant for year-round treatment of waste water using a treatment system vegetable based.

Kläranlagen dienen dem vollständigen oder teilweisen Reinigen von Abwässern und sind sowohl für die Stadtentwässerung als auch für die Entwässerung in Einzelgrundstücken oft aufwendige Bauwerke. Unter Einwirkung von Bakterien und Bildung von Methangas faulen die Sinkstoffe in Tauchkammern im Rahmen eines biologischen Klärprozesses. Bekannt sind auch Pflanzen- oder Schilfkläranlagen, OS DE 40 41 241, die in Strömungsbecken angeordnet und denen Beruhigungs- oder Absetzbecken nachgeordnet sind. Diese biologischen Kläranlagen sind oft nicht ganzjährig einsetzbar und bedürfen eines aufwendigen Bau- und Flächen umfanges. Es ist mit der OS DE 41 15 965 eine transportable pflanzen biologische Kleinkläranlage bekannt, die ortsungebunden ist und in ei nem temperierten und klimatisierten Gewächshauscontainer realisiert ist. Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß ihre Funktionstüchtigkeit von mechanischen Einrichtungen, wie zusätzlichen Wasserbeimengungen, Be lüftung, Wärme und Beleuchtung sowie Klimatisierung abhängt. In der OS DE 31 38 374 wird eine biologische Abwasserreinigungsvorrichtung be schrieben, bei der das Abwasser durch den Wurzelbereich von Pflanzen in einem Strömungsbecken geleitet wird. Durch die Verwendung von hochwachsenden Wasserpflanzen im Strömungsbecken lassen sich die Pflanzen in den Formkörperbehältern austauschen. Der Nachteil der Lösung liegt in dem Vorhandensein eines kostenaufwendigen Strömungsbeckens, welches nicht ganzjährig eingesetzt werden kann.Wastewater treatment plants are used for complete or partial cleaning of sewage and are both for urban drainage as well often complex structures for drainage in individual properties. Under the influence of bacteria and the formation of methane gas, they rot Suspended substances in immersion chambers as part of a biological clarification process. Plant or reed treatment plants, OS DE 40 41 241, are also known arranged in flow basins and those calming or sedimentation basins are subordinate. These biological treatment plants are often not Can be used all year round and require complex construction and space extensive. It is a transportable plant with OS DE 41 15 965 biological small wastewater treatment plant known, which is independent of location and in egg temperature-controlled and air-conditioned greenhouse container. The disadvantage of this solution is that its functionality of mechanical devices, such as additional water admixtures, loading ventilation, heat and lighting as well as air conditioning. In the OS DE 31 38 374 will be a biological wastewater treatment device wrote in which the wastewater through the root area of plants is conducted in a flow basin. By the use of the plants can grow tall aquatic plants in the flow basin replace in the molded article containers. The disadvantage of the solution lies in the presence of an expensive flow basin, which is not can be used all year round.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine biologische Kleinkläranlage zu schaffen, die auf pflanzlicher Basis ganzjährig einsetzbar ist und mit einem minimalen Aufwand arbeitet. Die Kleinkläranlage soll vorwiegend in Gegenden eingesetzt werden, wo keine öffentliche Kanalisation vorhanden ist. Der Flächenbedarf für das Aufstellen dieser Kleinkläranlage soll gering sein und sie kann ohne umfangreiche Bauleistungen installiert werden.The invention has for its object a biological To create small sewage treatment plant based on plants can be used all year round and works with minimal effort. The small wastewater treatment plant should mainly be used in areas where there is no public sewage system. The space requirement for setting up this small wastewater treatment plant should be low and it can be installed without extensive construction work.

Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß sich Pflanzgefäße in wabenförmig angeordneten, miteinander verbundenen, durchflutbaren Behältnissen befinden und unterschiedliche Pflanzen entsprechend ihrer Salzverträglichkeit und ihres Nährstoffbedarfes eingesetzt sind. Vorzugsweise haben diese Behältnisse einen sechseckigen Querschnitt, einen Überlauf zu einem Nachbarbehältnis und lassen sich baukastenartig spiralförmig verbinden. Die den Behältern zugeordneten korbartigen Gefäße enthalten die Pflanzen, die hinsichtlich ihrer Wurzelmasse, ihrer Lebens dauer und ihres vegetativen Wachstums sowohl von einer Sorte oder auch mehrartig verwendbar sind. Für eine ganzjährige Funktionstüchtigkeit und Verkürzung der Vegetationsruhe im Winter auf 2-3 Monate ist die Klär anlage vorzugsweise in einem gewächshausartigen Pavillon installiert, welcher die bekannten Möglichkeiten der Belüftung, Erwärmung bzw. günstige Austauschbarkeit der Pflanzen im Wartungsfall besitzt.The object is achieved according to the invention in that planters in honeycomb arranged, interconnected, flowable Containers and different plants according to their needs Salt tolerance and their nutritional requirements are used. These containers preferably have a hexagonal cross section, an overflow to a neighboring container and can be modular Connect spirally. The basket-like vessels assigned to the containers contain the plants in terms of their root mass, their life duration and their vegetative growth both of a variety or can be used in several ways. For year-round functionality and shortening the vegetation rest in winter to 2-3 months is the clarification preferably installed in a greenhouse-like pavilion, which the known possibilities of ventilation, heating or favorable interchangeability of plants in the event of maintenance.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in folgendem:The advantages that can be achieved with the invention are as follows:

- Vorfertigung durch ein Baukastensystem und damit in beliebigen Größen zusammensetzbar;- Prefabrication through a modular system and thus in any Sizes can be put together;
- Verringerung des Flächenbedarfes je Einwohnergleichwert im Verhältnis zu herkömmlichen Anlagen um mehr als 50%; - Reduction of space requirements per inhabitant equivalent in Ratio to conventional systems by more than 50%;
- Integration in Vorgärten, Kleingewächshäusern oder Wintergärten ist durch ein ansprechendes Äußeres sowie keinerlei Geruchsbelästigung möglich;- Integration in front gardens, small greenhouses or winter gardens is through an attractive appearance and no odor nuisance possible;
- zur Erstellung der Anlage sind keine Ausschachtungsarbeiten bzw. Erdbewegungen erforderlich;- No excavation work or Earth moving required;
- die Nutzungsdauer ist durch die Verwendung von Plastwerkstoff unbegrenzt;- The service life is due to the use of plastic material unlimited;
- eine evtl. Demontage und Entsorgung kann in kürzester Zeit und problem los erfolgen.- Any disassembly and disposal can be done in the shortest possible time and problem off.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An exemplary embodiment is described in more detail below. Show it:

Fig. 1 die Draufsicht auf die Behältnisse, Fig. 1 is a plan view of the containers,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Einsatzes innerhalb eines Grundstückes, Fig. 2 is a schematic representation of the insert within a plot,

Fig. 3 eine Einzelheit eines Behältnisses als Schnitt. Fig. 3 shows a detail of a container as a section.

Die eigentliche Kläranlage besteht aus einer von der Kapazität abhängigen Anzahl von sechseckigen Behältnissen 1, die ein optimales Verhältnis von Fläche zum Umfang bzw. Volumen zur Außenfläche haben. Jedes Behältnis 1 ist mit einem Nachbarbehältnis 1 durch einen Überlauf 6 verbunden. Auf seinem oberen Rand sitzt jeweils ein korbartiges Pflanzgefäß mit seinem Rand auf. Es enthält die Bepflanzung und das Substrat (Blähton) 3. Der Rand des Pflanzgefäßes ist rund, so daß zwischen dem sechseckigen Behältnis 1 und dem runden Rand Öffnungen zum Luftaustausch bleiben. Der Durchmesser der Behältnisse 1 beträgt vorzugsweise 40 cm, die Höhe 35 cm.The actual sewage treatment plant consists of a number of hexagonal containers 1 which are dependent on the capacity and which have an optimal ratio of area to circumference or volume to outside area. Each container 1 is connected to a neighboring container 1 by an overflow 6 . A basket-like planter sits on its upper edge with its edge. It contains the planting and the substrate (expanded clay) 3 . The edge of the planter is round, so that openings for air exchange remain between the hexagonal container 1 and the round edge. The diameter of the containers 1 is preferably 40 cm, the height 35 cm.

Die gesamte Anlage ist mit einem genau angepaßten gewächshausartigen Pavillon 4 umgeben. Die Traufenhöhe liegt bei 1,50 m, die Firsthöhe bei 1,80 m. Die Konstruktion ist witterungsbeständig und korrosionsgeschützt. The entire facility is surrounded by a precisely adapted greenhouse-like pavilion 4 . The eaves height is 1.50 m, the ridge height is 1.80 m. The construction is weatherproof and protected against corrosion.

Als Dachbelag werden Stegdoppelplatten (mind. 8 mm stark) verwendet. Die sechseckige Kuppel ist als Lüftung ausgebildet. Der Hub erfolgt durch einen thermohydraulischen Fensterheber 5.Double-wall sheets (at least 8 mm thick) are used as the roof covering. The hexagonal dome is designed as ventilation. The stroke is carried out by a thermo-hydraulic window lifter 5 .

Grundlage des Klärvorganges ist die Tatsache, daß das Abwasser auf engstem Raum eine möglichst lange Strecke sehr langsam durchfließt. Durch entspre chend angebrachte Öffnungen/Überlauf 6 beginnt der Weg des Abwassers am Mittelpunkt der wabenförmig angeordneten Behältnisse in Form einer Spirale. Es muß auf seinem Weg jedes Behältnis 1 und damit auch jeden Wurzelbart der Pflanzen mit den anhaftenden Bakterienkolonien durchfließen. Dadurch wird das Abwasser regelrecht gefiltert. Die bereits mineralisierten Nähr stoffe können von den Pflanzen aufgenommen und in die Biomasse eingebaut werden. Die übrigen organischen Verunreinigungen werden von dem Bakterien rasen und den Faserwurzeln zurückgehalten.The basis of the clarification process is the fact that the wastewater flows very slowly in a very narrow space. Appropriately attached openings / overflow 6 , the path of the waste water begins at the center of the honeycomb-shaped containers in the form of a spiral. It must flow through every container 1 and thus also every root beard of the plants with the adhering bacterial colonies on its way. This literally filters the wastewater. The already mineralized nutrients can be absorbed by the plants and incorporated into the biomass. The remaining organic contaminants are rushed by the bacteria and retained by the fiber roots.

Bei der Erprobung der Kleinkläranlage wurden von ca. 60 Pflanzenarten die 11 geeignetsten Arten nach den Kriterien Wurzelmasse und deren Lebensdauer sowie vegetatives Wachstum (Bildung von Biomasse) ausgewählt. Diese 11 Arten sind:When testing the small wastewater treatment plant, approx. 60 plant species were tested the 11 most suitable species according to the criteria root mass and their Lifespan and vegetative growth (formation of biomass) selected. These 11 types are:

1. Iris pseudacorus1. Iris pseudacorus
2. Iris sibirica2. Iris sibirica
3. Sparganium erectum3. Sparganium erectum
4. Phalaris arundinacea var.picta4. Phalaris arundinacea var.picta
5. Caltha palustris5. Caltha palustris
6. Geum rivale6. Geum rival
7. Ranunculus lingua7. Ranunculus lingua
8. Carex pseudocyperus 8. Carex pseudocyperus
9. Agropyrum repens9. Agropyrum repens
10. Alisma plantago/A.subcordatum10. Alisma plantago / A. subcordatum
11. Hippuris vulgaris.11. Hippuris vulgaris.

Diese 11 Arten werden entsprechend ihrer Salzverträglichkeit und ihres Nährstoffbedarfes angeordnet. Die Einspeisung des Abwassers erfolgt durch eine elektrische Pumpe 7, welche durch eine Pufferbatterie ge speist wird. Die Ladung der Batterie ist durch einen Solarmodul ent sprechender Größe gewährleistet. Die Steuerung der Pumpe 7 erfolgt durch eine Zeitschaltuhr oder durch einen Schwimmerschalter im Absetz behälter 8. Nach den Ergebnissen der Versuchsanlage sind pro Einwohner gleichwert ca. 40 Behältnisse 1 notwendig.These 11 species are arranged according to their salt tolerance and nutritional requirements. The wastewater is fed in by an electric pump 7 , which is fed by a buffer battery. The charging of the battery is guaranteed by a corresponding solar module. The pump 7 is controlled by a timer or by a float switch in the settling tank 8 . According to the results of the test facility, approximately 40 containers 1 are equivalent per inhabitant.

Eine Analyse des gereinigten Abwassers mittels Flammenspektrographen zeigt folgendes Bild:An analysis of the treated wastewater using a flame spectrograph shows the following picture:

Die Funktion und der Wirkungsgrad sind also während der Vegetations zeit als sehr gut und problemlos zu bezeichnen. Der N-Gehalt wird gut in Nitrate umgewandelt und von den Pflanzen aufgenommen. Das gleiche gilt auch für Phosphate, Kalium usw. Während der Vegetationsruhe von Oktober bis März nehmen die Pflanzen so gut wie keine Nährstoffe auf. Die gesamte Klärarbeit muß von Bakterienkolonien auf dem Wurzelfilz der Pflanzen und auf den Substratteilen (Blähton) übernommen werden. Die niedrigen Tempe raturen führen außerdem noch zu einer geringeren Bakterientätigkeit. Durch die Anordnung der Anlage in einem Gewächshaus wird erreicht:The function and the efficiency are therefore during the vegetation can be described as very good and easy. The N content becomes good converted to nitrates and absorbed by the plants. The same goes for also for phosphates, potassium etc. During the vegetation rest of October the plants absorb almost no nutrients until March. The whole Clarification work must be carried out by bacterial colonies on the roots of the plants and on the substrate parts (expanded clay). The low tempe Temperatures also lead to less bacterial activity. By the arrangement of the system in a greenhouse is achieved:

- Verkürzung der Vegetationsruhe auf 2-3 Monate- Reduction of vegetation rest to 2-3 months
- Erhöhung der Durchschnittstemperatur- increase in average temperature
- Verhinderung des Einfrierens der Anlage (besonders bei Anordnung der Kleinkläranlage über dem Absetzbehälter)- Prevention of freezing of the system (especially when arranging the Small sewage treatment plant above the settling tank)
- bedeutende Verbesserung der Mikroorganismentätigkeit im Winterhalbjahr.- Significant improvement in microorganism activity in the winter half year.

Das Wasservolumen der Versuchsanlage liegt bei 515 Liter. Eingespeist wurden über 24 Stunden verteilt 150 Liter. Durch Verdunstungen können bei sommerlichen Temperaturen 50 oder auch mehr Prozent verlorengehen. Das verbleibende Abwasser wird konzentriert, aber bei diesen günstigen Bedingungen trotzdem ausreichend gereinigt. Im Winterbetrieb ist der Verlust durch Verdunstung zu vernachlässigen.The water volume of the pilot plant is 515 liters. 150 liters were fed in over 24 hours. Evaporation can reach 50 or even at summer temperatures more percent is lost. The remaining wastewater is concentrated but still sufficiently cleaned in these favorable conditions. In winter, the loss due to evaporation can be neglected.

Das eingespeiste Abwasser verdrängt einen Teil des bereits schon länger in der Anlage befindlichen und damit sauberen Wassers. Das auslaufende Wasser hat also eine durchschnittliche Verweildauer von ca. 3,5 Tagen (gesamtes Wasservolumen der Anlage: täglich eingespeiste Abwasser menge = 515 l : 150 l = ca. 3,5 Tage).The wastewater fed in displaces part of the water that has been there for some time clean water in the system. The expiring So water has an average residence time of approx. 3.5 days (total water volume of the plant: daily wastewater fed quantity = 515 l: 150 l = approx.3.5 days).

Demnach muß das gesamte Wasservolumen künftiger Anlagen etwa das 3,5-fache der täglich zu reinigenden Abwassermenge betragen.Accordingly, the total water volume of future plants must be about that 3.5 times the amount of wastewater to be cleaned daily.

Claims

1. Biologische Kleinkläranlage für eine ganzjährige Klärung von Abwässern mittels eines Klärsystems auf pflanzlicher Basis, dadurch gekennzeichnet, daß sich Pflanzgefäße (2) in wabenförmig angeordneten, miteinander verbundenen und durchflutbaren Behält nissen (1) befinden und unterschiedliche Pflanzen entsprechend ihrer Salzverträglichkeit und ihres Nährstoffbedarfes eingesetzt sind.1. Biological small wastewater treatment plant for year-round clarification of waste water by means of a plant-based treatment system, characterized in that planters ( 2 ) are arranged in honeycomb-shaped, interconnected and floodable containers ( 1 ) and different plants are used in accordance with their salt tolerance and nutrient requirements are.

2. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Behältnisse (1) vorzugsweise einen sechseckigen Quer schnitt mit einem in definierter Höhe angeordneten Überlauf (6) besitzen und die Pflanzen sich in korbartigen Pflanzgefäßen (2) mit Blähton befinden, die einen Luftaustausch gestatten.2. Biological small sewage treatment plant according to claim 1, characterized in that the containers ( 1 ) preferably have a hexagonal cross-section with an overflow ( 6 ) arranged at a defined height and the plants are in basket-like planters ( 2 ) with expanded clay, which one Allow air exchange.

3. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswahl der Pflanzen die Wurzelmasse, die Lebensdauer sowie das vegetative Wachstum entscheiden und vorzugsweise folgende Pflanzenarten sowohl einzeln als auch im Verbund eingesetzt werden:

- Iris pseudacorus
- Iris sibirica
- Sparganium erectum
- Phalaris arundinacea var.picta
- Caltha palustris
- Geum rivale
- Ranunculus lingua
- Carex pseudocyperus
- Agropyrum repens
- Alisma plantago/A.subcordatum
- Hippuris vulgaris.

3. Biological small sewage treatment plant according to claim 1, characterized in that the root mass, the lifespan and the vegetative growth are decisive in the selection of the plants and the following types of plants are preferably used both individually and in combination:

- Iris pseudacorus
- Iris sibirica
- Sparganium erectum
- Phalaris arundinacea var.picta
- Caltha palustris
- Geum rival
- Ranunculus lingua
- Carex pseudocyperus
- Agropyrum repens
- Alisma plantago / A. subcordatum
- Hippuris vulgaris.

4. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Behältnisse (1) mit den Pflanzgefäßen (2) in einem gewächshausartigen Pavillon (4) mit entsprechenden witterungsbe ständigen und belüftbaren Einrichtungen (5) befinden.4. Biological small wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the containers ( 1 ) with the planters ( 2 ) are in a greenhouse-like pavilion ( 4 ) with corresponding weather-resistant and ventilated devices ( 5 ).

5. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Behältnisse (1) nach einem Baukastensystem erfolgt und pro Einwohnergleichwert ca. 40 Behältnisse (1) einge setzt werden.5. Biological small wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the arrangement of the containers ( 1 ) is carried out according to a modular system and about 40 containers ( 1 ) are set per inhabitant equivalent.

6. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Abwassers in der Mitte der wabenförmig ange ordneten Behältnisse (1) mittels einer von einer Zeitschaltuhr oder durch einen Schwimmerschalter in dem Absetzbehälter (8) gesteuerten Pumpe (7) und bekannter Solarmodule erfolgt.6. Biological small wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the feed of the waste water in the middle of the honeycomb arranged containers ( 1 ) by means of a timer or by a float switch in the settling tank ( 8 ) controlled pump ( 7 ) and known solar modules he follows.