DE4341591A1 - Kompakte naturnahe Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage zur Reinigung verschiedener Abwasserarten mit Untergrundversickerung - Google Patents

Kompakte naturnahe Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage zur Reinigung verschiedener Abwasserarten mit Untergrundversickerung

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  • Treatment Of Biological Wastes In General (AREA)

Description

Angabe des technischen Gebietes:
Biologische Behandlung von Wasser, kommunalem oder industriellem Abwasser
  • - Flüssigkeitsbehälter
  • - Untergrundversickerung
Darstellung der Mängel:
Kein Verfahren bekannt, daß Abwasser von der Vorklärung bis zur Untergrundversickerung ohne Energieeinsatz aufbereitet bei gesichertem Langzeitverhalten ohne Ermüdung des Systems bei gleichzeitig naturnaher Gestaltung und Einbindung anste­ hender Erdstoffe.
Um welches technische Problem handelt es sich:
Reinigung des Abwassers bis zur Infiltration in den Untergrund als Gesamtverfahren ohne Energieeinsatz mit naturnaher Ge­ staltung offener Wasserflächen, begrünten Bodenfiltern mit Ein­ bindung verschiedener z. B. nichtbindiger oder bindiger Erd­ stoffe in die Gestaltung der Anlage.
Mit welchen Mitteln wird das Problem gelöst:
  • - Die Abwasserteiche (2, 3, 4) natürlich belüftet als sichere Anlage in der Abwasser­ reinigung hier kompakt angeordnet, d. h. das weitgehend gereinigte Abwasser kommt in der Nähe des Zuflusses (12) wieder an.
  • - Die Vorklärung (1) des Abwassers, auch Pufferung, mit Rückhalten der absetzbaren Stoffe und Schlamm hat Bedeutung für den Gesamtreinigungseffekt, eine Schlamm­ beräumung ist in den Teichen (2, 3, 4) nicht erforderlich.
  • - Die Kombination Teich (2) und Bodenfilter (5), Teich (3) und Bodenfilter (6) usw. führt zu weiterem Abbau der Abwasserinhaltsstoffe, insbesondere werden Schwimm- und Schwebstoffe, Algen usw. zurückgehalten.
  • - Die kompakte Anordnung (Teich 2, 3, 4) zu Bodenfilter (9) bietet einen ausgewogenen Anteil offener Wasserflächen (2, 3, 4) und Begrünung (9) bei gleichzeitig hohem Abwasserreinigungeffekt.
  • - Die Bodenfilter (9) erfüllen einen bedeutenden Anteil der Abwassernachreinigung, d. h. die Bodenbiologie, die Verwertung der Nährstoffe und Pflanzen und die Wirkung der Bodenbakterien sind wesentliche Faktoren für das schon weitgehend gereinigte Abwasser.
  • - Der Abwasserdurchlauf Vorklärung (1), Bodenfilter (5), Teich (2), Bodenfilter (6), Teich (3), Bodenfilter (7), Teich (4) und Bodenfilter (9 und 10) ist präzise vorgegeben und durch lange Aufenthaltszeiten in der Kläranlage können erhebliche Qualitätsschwan­ kungen in der Abwasserreinigung - auch jahreszeitlich bedingt - ausgeschlossen werden.
  • - Um den Flächenaufwand wirtschaftlich zu gestalten wird das 2. Stockwerk genutzt, d. h. unter den Teichen (2, 3, 4) und Bodenfiltern (5, 6, 7) ist die Versickerung in den Untergrund vorgesehen.
  • - Die Flächen in den Erddämmen der Teiche (2, 3, 4) im Außenbereich werden doppelt genutzt:
zur Teichbegrenzung und zur Bodeninfiltration.
  • - Durch die höhenmäßige Abstufung der Teiche (2, 3, 4) ist ein gesicherter Durchfluß ohne Energieeinsatz möglich.
  • - Vorhandene Erdstoffe ob bindig oder nichtbindig können wirtschaftlich eingesetzt werden, so daß die Standortwahl erleichtert wird.
  • - Künstliche Dichtungen sind für die Einhaltung der abgegrenzten Durchflüsse wichtig und bei nichtbindigen Erdstoffen erforderlich, sie dienen gleichzeitig dem Schutz des Untergrundes bzw. Grundwassers.
Der Flächenbedarf entspricht einer herkömmlichen Teichanlage (z. B. 10 bis 15 m2/EGW) plus Bodenfilteranlagen (z. B. 5 m2/EGW),
  • - wobei die Bodenfilterflächen landwirtschaftlich genutzt werden (z. B. Schilf) und
  • - für die Versickerung keine zusätzliche Fläche benötigt wird.
Ausführungsbeispiel:
1. siehe Fig. 1 - Kläranlage einfach (Doppelung usw. möglich)
2. siehe Fig. 2 - z. B. Anordnung der Kläranlage in einer natürlichen Senke.
Darstellung der Vorteile:
  • - Das Abwasser wird über Vorklärung biologische Reinigung in Teichen mit Bodenfiltern kombiniert mit Nitrifikation, Denitrifikation und Phosphateliminierung bis zur Unter­ grundversickerung natürlich aufbereitet und danach dem Untergrund zugeführt.
  • - Die Abwasserreinigung erfolgt ohne zusätzlicher Energie (z. B. Belüftung oder Pum­ penumlauf).
  • - Es entsteht ein sehr hoher Reinigungsgrad, so daß das Abwasser nach dem Reini­ gungsprozeß direkt in den Untergrund ohne zusätzliche Flächeninanspruchnahme geleitet werden kann.
  • - Die kompakte Gestaltung der Gesamtanlage, rundherum eingegrünt, ist naturnah.
  • - Vorhandene Erdstoffe, ob nichtbindig oder bindig sind nach diesem Verfahren als Hauptbaustoffe anwendbar.
  • - Die Kläranlage ist ein künstlicher Feuchtbiotop mit landschaftlichem Gewinn für Menschen, Tiere und Pflanzen, da eine Begrünung durch optimale Wasserversorgung, insbesondere der Bodenfilter (8, 9) gesichert wird.
  • - Die ständigen Betriebsaufwendungen sind gering, besonders im Grünbereich, in der seltenen Schlammausfuhr, Kontrolle der Gesamtanlage.
  • - Aufgrund der schonenden Abwasserreinigung, z. B. Rückhalten der Schwimm- und Schwebstoffe oder Algen in den Bodenfiltern (6, 7), in jedem Anlagenbereich ist ein Langzeitverhalten ohne Ermüdung des Systems gesichert.
  • - Die Bodenfilter werden mit einfachen Mitteln unterhalten, beispielsweise Bodenlocke­ rung mit Grubbern rekonstruiert, wurzelaktive Gräser führen zu einer mechanischen Auflockerung im Boden, intermittierender Betrieb dient der Förderung der biologischen Abbauvorgänge.
  • - Nach dem Teich (4) ist beim Havariefall, z. B. unvorhersehbarem Abweichen der Reinigungsqualität durch unzulässige Zuflußbedingungen, ein Eingriff durch eine transportable Pumpenanlage zur separaten Förderung beispielweise in den Teich (2) möglich.
  • - Die Errichtung einer Kläranlage nach diesem Verfahren ist bautechnologisch einfach und unkompliziert, da anstehende Erdstoffe in die Gestaltung weitgehend eingebunden werden.
  • - Das Abwasserreinigungsverfahren dient der Grundwasseranreicherung am Stand­ ort der Kläranlage ohne zusätzliche Flächeninanspruchnahme.
  • - Alle Haupt-Anlagenteile (2, 3, 4, 8, 9 und 10) sind sehr beständig in der Dauerhaltbar­ keit, da als Hauptbaustoff nichtbindiger und/oder bindiger Erdstoff (auch Torf) ver­ wendet wird.
  • - Hauptbeanspruchte Anlagenteile, z. B. Bodenfilter (5, 6, 7) sind unkompliziert zu rekonstruieren.
  • - Der sehr langsame Klärprozeß gestattet eine sehr gute Kontrolle, Überwachung und erforderlichenfalls auch Eingriff (Havariefall).

Claims (22)

1. Kompakte, naturnahe Abwasserteich - Bodenfilter - Kläranlage zur Reinigung ver­ schiedener Abwasserarten mit Untergrundversickerung, dadurch gekennzeichnet, daß vor allem anstehende Erdstoffe ob nichtbindig, bindig oder in Wechsellagerung bautechnisch günstig in der Gestaltung genutzt werden und daß das Abwasser durch natürliche Prozesse gereinigt im Wechsel von natürlich belüfteten Abwasserteichen (2, 3 und 4) mit bewachsenen Bodenfiltern (5, 6, 7, 8 und 9) im freien Gefälle (ohne Energieeinsatz) betrieben wird und nach einem hohen Reinigungsgrad dem Grund­ wasser innerhalb der Anlage zugeführt werden kann.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abwasserteiche (2, 3 und 4) kompakt nach Fig. 1 zueinander angeordnet sind, in denen durch natürliche Belüftung sowie infolge der unterschiedlichen Strömungen stets anoxische und sauerstoffhaltige Zonen mit einander wechseln, so daß Nitrifikation und Denitrifikation simultan nebeneinander verlaufen, nach langem Durchlaß das weitgehend biologisch gereinigte Abwasser nach Teich (4) wieder in der Nähe des Zuflusses (12) ankommt.
3. Anlage nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen zwischen den Teichen (2, 3 und 4) mit Bodenfiltern (5, 6 und 7) ausgestattet sind in denen abfiltrierbare Stoffe, Schwimmstoffe und Schwebstoffe (Algen) zurückgehalten werden.
4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Teichanlage (2, 3, 4) eine bewachsene Bodenfilteranlage (9) mit Hangverrieselung (8) angeordnet ist, die der Nachreinigung für das Abwasser dient und das gereinigte Wasser nach Durchlauf die Qualitätsanforderung Oberflächengewässer für Trinkwassergewinnung mit einem Überwachungswert von z. B. 24 mg/l N anorg., gesamt und einer mittleren Konzentration von 13 mg/l N anorg., gesamt über das Jahr erfüllt.
5 . Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen unter den Teichen (2, 3, 4) und Bodenfiltern (5, 6, 7) im zweiten Stockwerk zur Untergrundver­ sickerung genutzt werden.
6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorklärung (1) den Abwasserteichen vorgeschaltet ist um damit absetzbare Stoffe und Schlamm schon im ersten Teich (2), dem der Bodenfilter (5) vorgeschaltet ist, zu vermeiden.
7. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm der Vor­ klärung (1) im zeitlich größeren Abstand abgelassen und dem Schlammtrockenplatz (11) zugeführt wird.
8. Anlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserteiche (2, 3, 4) mit Bodenfiltern (5, 6, 7, 8 und 9) und Bepflanzung ein Feuchtbiotop für Pflanzen und Tiere darstellen und förderlich für die Verdunstung in der näheren Umgebung sind sowie dem Naturschutz und der Landschaftsökologie dienen.
9. Anlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptanlagenteile die Abwasserteiche (2, 3, 4) in Kombination mit Bodenfiltern (8, 9) und Pflanzen beim Abbau der Abwasserinhaltsstoffe ein großes gesichertes Langzeitverhalten ohne hydraulische Erschöpfung des Systems haben.
10. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb der Bodenfilter (5, 6 und 7) der Wasserspiegel von Teich (2) über Teich (3) bis zu Teich (4) abgestuft fällt.
11. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiche (2, 3 und 4) mit Strömungswänden zur Verlängerung der Fließwege wahlweise ausgebildet sein können.
12. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfilter (5, 6 und 7) einem geneigt durchströmten Bodenfiltersystem (Hangverrieselung) entsprechen.
13. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nichtbindiger Erdstoff vor­ zugsweise für Bodenfilter (5) mit z. B. Kf = 1.10-2 bis 5.10-4 m/s, Bodenfilter (6 und 7) mit z. B. Kf = 5.10-3 bis 1.10-5 m/s eingesetzt wird.
14. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bodenfilter (5, 6, 7), den Teichen (2, 3, 4) und der Bodenfilteranlage (8, 9) um die Teiche Phospho­ relimination positiv beeinflußt wird.
15. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerbetrieb der Bodenfilteranlagen (5, 6, 7, 8 und 9) erhalten bleibt, d. h. die Bodenbiologie, die Ver­ wertung der Nährstoffe durch Pflanzen und die Wirkung der Bodenbakterien wird mit einfachen Mitteln wie Bodenlockerung beispielsweise mit Grubbern, intermittierendem Betrieb unterhalten.
16. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen um die Teich­ anlagen einschließlich Erddämme (10) für die Infiltration über Bodenfiltration und Hangverrieselung eingesetzt werden.
17. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfilter (9, 10) vor­ zugsweise intermittierend beschickt und betrieben werden.
18. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorhandene bindige Erdstoffe (Kf < 1.10-7 m/s) der Bodenfilter (9, 10) durch nichtbindige Erdstoffe (z. B. Kf < 1.10-2 bis 5.10-5 m/s) ersetzt werden.
19. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußleistung vorhan­ dener Erdstoffe der Bodenfilter (9,10) (z. B. Kf = 5.10-5 bis 1.10-7 m/s) durch eine Dränung erhöht wird.
20. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandenen bindigen Erdstoffen (Kf < 10-7 m/s) die Versickerung in den Untergrund flächig durch Dränung punktförmig durch Sickerbrunnen bis zur durchlässigen Bodenschicht oder in Kombination beider Versickerungsarten erzielt wird.
21. Anlage nach Anspruch 2, 3, 4, und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Teiche (2, 3 und 4), Bodenfilter (5, 6, 7, 8 und 9) und Schlammtrockenplatz (11) bei vorhande­ nem Erdstoff eine künstliche Dichtung bei
z. B. Kf < 1.10-7 m/s erforderlich und bei
Kf < 1.10-7 m/s nicht erforderlich ist.
22. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammtrockenplatz (11) in den Teich (2) frei entwässert (z. B. Dränung).
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