EP1587763A2 - Kleinkläranlage mit konzentrisch angeordneten behandlungsstufen - Google Patents

Kleinkläranlage mit konzentrisch angeordneten behandlungsstufen

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Publication number
EP1587763A2
EP1587763A2 EP04703170A EP04703170A EP1587763A2 EP 1587763 A2 EP1587763 A2 EP 1587763A2 EP 04703170 A EP04703170 A EP 04703170A EP 04703170 A EP04703170 A EP 04703170A EP 1587763 A2 EP1587763 A2 EP 1587763A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treatment plant
plant according
sewage treatment
overflow
bioreactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP04703170A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Uphoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Original Assignee
Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georg Fritzmeier GmbH and Co KG filed Critical Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Publication of EP1587763A2 publication Critical patent/EP1587763A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2427—The feed or discharge opening located at a distant position from the side walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0039—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles
    • B01D21/0042—Baffles or guide plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2405—Feed mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2411—Feed mechanisms for settling tanks having a tangential inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2444—Discharge mechanisms for the classified liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/245—Discharge mechanisms for the sediments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2221/00—Applications of separation devices
    • B01D2221/02—Small separation devices for domestic application, e.g. for canteens, industrial kitchen, washing machines

Definitions

  • the invention relates to a biological small sewage treatment plant according to the preamble of patent claim 1.
  • microorganisms convert the organically usable ingredients of the wastewater to be processed into cell material or gases, such as CC> 2 , methane, hydrogen sulfide and others.
  • cell material or gases such as CC> 2 , methane, hydrogen sulfide and others.
  • aerobic and anaerobic processes whereby the more manageable aerobic processes are generally used in municipal sewage treatment plants.
  • decentralized solutions are sought.
  • Such decentralized wastewater treatment can be carried out, for example, by domestic wastewater treatment plants or local wastewater treatment plants. Particularly in recent years, great progress has been made in the design of such small wastewater treatment plants.
  • the wastewater to be treated is processed in a fixed bed reactor.
  • This fixed bed reactor has a fixed bed block with a large specific surface, which acts as a growth area for a microorganism population. This means that a biofilm is formed on the surface of the solid in which a large number of different types of bacteria can live side by side in a very small space.
  • These bacteria interact with the wastewater to be treated, with the known method of this biological purification being preceded by a mechanical purification stage.
  • Pressurized ventilation periodically circulates the contents of the activated sludge and waste water and supplies the microorganisms with the oxygen necessary for the aerobic cleaning process.
  • this aerobic biological purification can be followed by a further purification stage, for example nitrification and denitrification, with a switch being made between anoxic and aerobic phases during operation.
  • This nitrification and denitrification phase is followed by sedimentation of the solid ingredients (activated sludge) so that the sludge phase is separated from a clear water phase.
  • the clear water phase and the remaining excess sludge are drawn off after the setimentation and optionally further processed.
  • the invention has for its object to provide a small wastewater treatment plant that enables continuous operation with compact dimensions.
  • an essentially anaerobically operated bioreactor is arranged centrally and is surrounded by a nitrification / denitrification stage and a sedimentation chamber.
  • the wastewater to be treated in the solution according to the invention thus flows from the centrally located anaerobic bioreactor roughly in the radial direction (seen in plan view) to the outside into another bioreactor (nitrification / denitrification stage) and finally into the sedimentation room, in which the separation between the excess sludge and the clear water phase takes place. The two phases are then subtracted from this sedimentation space.
  • the entire system can be made extremely compact, with the connection of the individual stages being able to be carried out with minimal effort and without complex piping systems.
  • the connection between the individual stages takes place in each case by means of an overflow. I.e. , no pumps or the like are required to maintain the wastewater flow within the small sewage treatment plant. It is only necessary to ensure a predetermined wastewater volume flow in the area of the inlet by means of suitable flow guidance, for example by providing a feed pump. The further wastewater flow is determined by a suitable design of the overflows, so that no energy has to be supplied from the outside.
  • the elimination performance of the small sewage treatment plant can be improved if part of the wastewater treated in the denitrification / nitrification stage and in the sedimentation room is returned to the upstream stage.
  • the anaerobic bioreactor is preceded by an acidification stage in which microorganisms are supplied to control and stabilize the acidification and hydrolysis.
  • the acidification stage is preferably formed coaxially with the anaerobically operated bioreactor and is also connected to it via an overflow. It is preferred if this overflow opens into the bottom area of the anaerobic bioreactor.
  • the supply of the wastewater to be treated is particularly simple if the acidification stage or the bioreactor is preceded by a wastewater inlet that has an overflow tank, the overflow of which is also on the bottom side in the next stage, for example the acidification stage.
  • Such a wastewater inlet can have a mixing tank which is arranged in the overflow tank and feeds it via an overflow.
  • an annular gassing unit is preferably provided for supplying the oxygen required for the nitrification.
  • this stage is formed by a container with three sub-spaces, which are flowed through in a zigzag pattern from the inside to the outside.
  • the sub-rooms are designed so that a backflow to the upstream sub-room is also possible and thus the performance of the sewage treatment plant is improved.
  • the anaerobically operated bioreactor has two reactor spaces one above the other in the axial direction, between which a carrier layer for microorganisms is formed. A biofilm is formed on this carrier layer, which contains the microorganisms required for anaerobic degradation (immobilization).
  • This carrier layer can consist, for example, of a catalytically active ceramic and / or of a carrier material coated with activated carbon.
  • the bioreactor can be flared towards the bottom, so that there is a lower flow velocity in the bottom area than in the area above. This lower flow rate of the wastewater supports the sedimentation of solid particles in the bioreactor.
  • the wastewater is supplied in the region of the bottom of the bioreactor, this bottom then having a concavely curved shape, so that the wastewater is swirled. The soil then falls back towards its edge areas, so that a space is made available for the sediment to be deposited.
  • the bioreactor and the aerobic stage have an essentially round shape when viewed in the axial direction
  • the overflows for connecting individual stages can be formed by an overflow pipe which has a funnel-shaped inlet and preferably also a funnel-shaped outlet which opens into the bottom region of the downstream container.
  • a mixed culture is used for the biological treatment of the waste water, which contains a proportion of photosynthetically active microorganisms and luminous bacteria.
  • microorganisms are, for example, in DE 101 49 447 AI by the applicant described, so that for the sake of simplicity reference can be made to the relevant disclosure.
  • the mixed culture can furthermore also contain a proportion of nano-composite particles which are coated with a photocatlytically acting layer, for example made of iO 2 , and on which two poles are formed.
  • FIG. 1 shows a cross section through a biological small sewage treatment plant according to the invention
  • Figure 2 is a detailed representation of a bioreactor of another embodiment of a small wastewater treatment plant.
  • FIG. 1 shows a section through a small wastewater treatment plant 1, in which domestic or industrial wastewater is cleaned and which is designed for a capacity of 50 to 1000 equivalent inhabitants.
  • the small sewage treatment plant 1 basically consists of a wastewater inlet 2, an acidification stage 4, an anaerobically operated bioreactor 6, a denitrification / nitrification stage 8 encompassing this in a ring, a sedimentation chamber 10 encompassing the above-mentioned stages in plan view, and a sludge outlet 12 and a clear water outlet 14.
  • Acidification stage 4 and the anaerobically operated bioreactor 6 coaxial to a central axis 16 lying one above the other in the
  • the denitrification / Nitrification stage 8 and the sedimentation chamber 12 enclose the bioreactor 6, wherein in the top view the inlet 2, the acidification stage 4 and the bioreactor 6 and the denitrification / nitrification stage 8 each have an approximately circular cross section, while the top view of the sedimentation chamber preferably has one has a rectangular cross section. However, it is also possible to design the sedimentation space 10 to be circular or square.
  • the small wastewater treatment plant is preferably made of stainless steel.
  • the domestic or industrial wastewater to be cleaned arrives via a channel into a wastewater collection shaft, not shown, which serves for buffering quantity surges and as a pump template.
  • a pump installed in this wastewater collection shaft which can optionally be preceded by a cutting device for comminuting coarse wastewater constituents, then conveys the water to the wastewater inflow 2 shown in FIG upstream to reduce the proportion of solids in the wastewater.
  • the waste water inlet 2 has a central inlet pipe 18, via which the waste water is fed to a mixing tank 20.
  • the inlet pipe 18 opens just above the bottom of the mixing container 20, so that the waste water supplied is diverted and strongly swirled when it flows into the mixing container 20.
  • This turbulence indicated in FIG. 1 leads to the fact that sludge carried along with the wastewater can already settle in the radially outer regions of the mixing container 20. This swirl can be caused by an inclination the inlet pipe mouth 18 are supported with respect to the central axis 16.
  • the mixing tank 20 is arranged in an overflow tank 22, so that the waste water overflowing from the mixing tank 20 flows into the overflow tank 22. Its capacity is designed so that a uniform loading of the bioreactor 6 is ensured regardless of the delivery rate of the pump. A part of the sludge carried also settles in the overflow tank 22, this sludge and the sludge portion located in the mixing tank 20 can be removed via a sludge discharge, not shown.
  • the overflow tank 22 also has a return 24, via which excess waste water can be returned to the collecting shaft.
  • the overflow tank 22 is separated from the acidification stage 4 by a partition.
  • the wastewater pre-clarified in the overflow tank 22 is conducted by means of an overflow pipe 24 into the acidification stage 4 formed below the overflow tank 22.
  • the overflow pipe 24 has a funnel-shaped inlet 26 arranged at the level of the water level WSP of the overflow container 22 and a likewise funnel-shaped outlet 28 which opens in the region of the bottom of the acidification stage 4.
  • These funnel-shaped inlets and outlets 26, 28 can each be provided with V-shaped incisions 30, through which practically one depending on the height of the water level
  • Inlet or outlet cross section is formed.
  • Acidification level 4 becomes a macrobiotic
  • Luminous bacteria or light-emitting elements with a similar effect Contains microorganisms.
  • the interplay between the photosynthetically active microorganisms and the luminous bacteria means that the photosynthetically active microorganisms are stimulated to photosynthesis by the emitted light.
  • the microorganisms carry out photosynthesis with hydrogen sulfide and water as starting material and release sulfur or oxygen. They can also bind nitrogen and phosphate and break down organic and inorganic matter.
  • the specific composition of this microbiotic mixed culture for the sake of simplicity, reference is made to the above-mentioned DE 101 49 447 AI or DE 100 62 812 AI by the applicant.
  • the microorganisms used in the bioreactor 6 correspond to those which were fed to the acidification stage.
  • the overflow tube 24 in the edge region ie. H. at a distance from the central axis 16 of the overflow container 22 or the acidification stage 4 formed coaxially therewith.
  • a further overflow pipe 32 is arranged in the acidification stage 4, via which the acidified and hydrolyzed waste water is fed to the bioreactor 6.
  • This overflow tube 32 is arranged coaxially to the central axis 16 and has practically the same basic structure as the overflow tube 26.
  • the funnel-shaped inlet 26 is arranged at the level of the water level WSP of the acidification stage 4 and the funnel-shaped outlet 28 opens into the bottom region of the bioreactor 6 , Both the acidification stage 4 and the bioreactor 6 are flowed through from below, ie from the bottom, upwards to their respective overflow. As can be seen in FIG.
  • the bioreactor 6 has two reactor spaces 34, 36 lying one above the other in the axial direction, between which a carrier layer 38 for microorganisms, which will be described in more detail below, is arranged.
  • the reactor jacket delimiting the lower reactor space 34 is tapered in a conical shape from its bottom to the support layer 38.
  • a lower flow rate is established in the area of the bottom in the reactor than in the area of the support layer 38, so that the settling of excess sludge in the bottom area is supported.
  • This settling is further improved in the solution according to the invention by a special floor design.
  • the bottom of the bioreactor 6 is formed in the mouth region of the funnel-shaped outlet 28 with a concave swirling section 42, into which the outlet 28 is immersed. This swirling section 42, bulging towards its edge sections, then goes back into one
  • Reactor jacket 40 sloping bottom edge 44 through which a sedimentation space for the anaerobic sludge is formed.
  • the trigger 46 indicated in FIG. 1 is then provided for the anaerobic sludge.
  • the waste water entering the bioreactor 6 through the overflow pipe 32 is swirled by the concave swirling section 42, the sludge preferably settling in the edge sections of the reactor and collecting at the bottom edge 44.
  • the waste water flows upwards to the carrier layer 38.
  • This serves as a growth body for the microorganisms used and accordingly has the largest possible specific surface. This is formed on this carrier layer 38 Biofilm, through which the microorganisms used are immobilized.
  • the carrier layer 38 which practically forms a fixed bed consists of porous PU mats which are coated with activated carbon or some other suitable carrier material.
  • the anaerobic microorganisms immobilized in the biofilm break down the organic ingredients by methanation according to the known processes. I.e. In the sewage treatment plant according to FIG. 1, the acetogenic phase (acidification) is carried out essentially in acidification stage 4 and the methanogenic phase essentially in bioreactor 6.
  • the waste water After flowing through the fixed bed (carrier layer 38), the waste water reaches the reactor space 36 located at the top, the peripheral walls of which are also lined with carrier material 46 to form a biofilm and to immobilize microorganisms.
  • the resulting biogas is then drawn off from the small wastewater treatment plant 1 via a gas membrane 48 indicated in FIG. 1 and used for further use.
  • a photocatalytically active surface of the growth bodies very quickly leads to anoxygenic photosynthesis, so that the organic constituents of the waste water can be broken down quickly.
  • the microorganisms grow relatively quickly during the treatment of the waste water on the growth areas formed by the carrier layer 38 and the carrier material 46.
  • the flow rate in the reactor is set so that the shear stresses generated in the biofilm during the flow Excess biomass is removed and the resulting excess sludge is removed - clogging and clogging of the growth areas is thus prevented.
  • the reactor chamber 36 has an overflow through which the wastewater flows after the anaerobic biodegradation of organic constituents into a further biodegradation stage - the denitrification / nitrification stage 8.
  • This denitrification / nitrification stage - hereinafter called the D / N stage - is realized by a container which is divided into three annular spaces 54, 56, 58 by two internal partition walls 50, 52.
  • the outer jacket 60 of the D / N stage has a conical shape and tapers towards the bottom of the sewage treatment plant 4 (downward in FIG. 1).
  • An annular ventilation 62 is provided in the middle annular space 56, so that this space can be ventilated. This can be omitted under special operating conditions.
  • the required compressed air is generated by a small compressor.
  • the waste water flows from the reactor space 36 via the overflow into the inner annular space 54 and flows through it from top to bottom.
  • the waste water then enters the tapered bottom space 64 of the D / N stage and from there it enters the ventilated central annular space 56, which is open towards this bottom space 64.
  • a nitrification of the waste water then takes place in this annular space 56, i. H. there is a microbial oxidation of ammonium to nitrite and nitrate.
  • the waste water flows through the middle annular space 56 from bottom to top and then passes via an overflow 66 into the outer annular space 58. From this annular space 46, a partial flow is branched off into the sedimentation space via a further overflow 68, while the remaining portion lies inside Annulus 58 flows back down to the bottom space 64.
  • the bottom space 64 is connected via a backflow opening 70 to the reactor space 34 below, so that part of the waste water located in the bottom space 64 is returned to the anaerobically operated bioreactor 6, while another part, as shown by the arrows in FIG. 1 flows back into the annular space 56 and is nitrified there.
  • Denitrification takes place in the inner annular space 54, i. H. a reduction of the nitrate to gaseous nitrogen.
  • the wastewater can pass through both the anaerobically operated stage and the aerobically operated stage with the upstream denitrification, so that the efficiency of the plant can be significantly improved.
  • it can be advantageous to control the cross-sections that determine the backflow via actuating devices.
  • the wastewater flowing through the overflow 68 then reaches the sedimentation chamber 10, which is divided into two sub-chambers 74, 76 by a partition wall 72.
  • the wastewater flows downward along the inner partial space 74, is deflected in the floor area and then flows upward in the partial space 76 to the clear water outlet 14.
  • the sedimentation chamber 10 has a comparatively large cross-section, so that there are low flow velocities that support the settling of the excess sludge.
  • the deposition of the excess sludge is further improved by the sedimentation chamber 10 being rectangular in plan view and the associated large cross sections.
  • the excess sludge is then via the sludge discharge 12, for example via a suction pipe or The like deducted and the clear water flows through the clear water drain 14.
  • This clear water drain 14 is designed with suitable retention devices, via which solids still contained in the waste water can be retained.
  • the small sewage treatment plant described above is characterized by an extremely compact structure, the elimination performance being achieved by the anaerobic preliminary stage (bioreactor 6) and the aerobic aftertreatment
  • Acidification level 4 is achieved by adding the
  • the system is also characterized by minimal energy consumption, since only the pump for supplying the waste water and the compressor for ventilation are required to circulate the material flows. No pumps are required within the small sewage treatment plant to convey the wastewater between the individual stages.
  • the process according to the invention results in comparatively little and more easily settable excess sludge which can be easily removed from the small sewage treatment plant.
  • FIG. 2 shows a further possibility for forming growth surfaces by means of the carrier material 38.
  • the carrier material 38 alternately consists of a large-pore ceramic material, each of which is followed by a layer with a suitable catalyst, for example a PU carrier material 72 coated with activated carbon.
  • a suitable catalyst for example a PU carrier material 72 coated with activated carbon.
  • the catalytically active ceramic preferably being made of titanium dioxide is produced and has a pore diameter of approx. 20 mm.
  • the PU carrier material is comparatively small-pored and has a pore diameter of 2 mm.
  • the individual layers 70, 72 are flowed through in cascade fashion in succession in the manner shown in FIG. 2, so that an extremely large growth area is provided for the formation of a biofilm.
  • the flow is stabilized by the ceramic layer 70, while the biofilm is preferably formed on the next layer (PU carrier material / activated carbon), which is less prone to clogging due to the stabilized flow.
  • a small wastewater treatment plant is disclosed with an anaerobically operated reactor, a denitrification / nitrification stage and a sedimentation chamber, the anaerobic reactor being arranged in the center and the denitrification / nitrification stage and the sedimentation chamber encompassing the anaerobic reactor approximately in a ring, so that the above-mentioned stages move radially from the inside Be flowed through outside.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Kleinkläranlage mit einem anaerob betriebenen Reaktor, einer Denitrifikations­/Nitrifikationsstufe und einem Sedimentationsraum, wobei der Anaerobreaktor mittig angeordnet ist und die Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und der Sedimentationsraum den Anaerobreaktor etwa ringförmig umgreifen, so dass die vorgenannten Stufen in Radialrichtung von Innen nach Aussen durchströmt werden.

Description

Beschreibung
Kleinkläranlage
Die Erfindung betrifft eine biologische Kleinkläranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der biologischen Abwasserbehandlung setzen Mikroorganismen die organisch verwertbaren Inhaltsstoffe des aufzubereitenden Abwassers zu Zellmaterial oder zu Gasen, wie beispielsweise CC>2, Methan, Schwefelwasserstoff und anderen um. Je nach Verfahrensführung unterscheidet man aerobe oder anaerobe Verfahren, wobei bei kommunalen Abwässerkläranlagen in der Regel die besser beherrschbaren aeroben Verfahren verwendet werden. Inbesondere in dünnbesiedelten Regionen lohnt es sich häufig nicht, eine zentrale Kläranlage zu betreiben, so dass dezentrale Lösungen angestrebt werden. Eine derartige dezentrale Abwasserreinigung kann beispielsweise durch Hauskläranlagen oder Ortsteilkläranlagen erfolgen. Insbesondere in den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet der Konzeption derartiger Kleinkläranlagen große Fortschritte gemacht.
Unter www.3kplus.de wird eine abschnittsweise betriebene Kleinkläranlage mit SBR-Technologie
(Sequenzing Batch Reaktor) beschrieben. Bei einer derartigen diskontinuierlich betriebenen Kleinkläranlage wird das zu behandelnde Abwasser in einem Festbettreaktor aufbereitet . Dieser Festbettreaktor hat einen Festbettblock mit einer großen spezifischen Oberfläche, die als Aufwuchsfläche für eine Mikroorganismenpopulation wirkt. Das heißt, an der Oberfläche des Festkörpers bildet sich ein Biofilm aus, in dem eine Vielzahl von unterschiedlichen Bakterienarten nebeneinander auf sehr engem Raum zusammen leben können. Diese Bakterien treten in Wechselwirkung mit dem zu behandelnden Abwasser, wobei bei dem bekannten Verfahren dieser biologischen Reinigung eine mechanische Reinigungstufe vorgeschaltet ist. Durch eine Druckbelüftung wird der Behälterinhalt aus Belebtschlamm und Abwasser periodisch umgewälzt und die Mikroorganismen mit dem für den aeroben Reinigungsprozeß notwendigen Sauerstoff versorgt .
Je nach Anwendung kann sich an diese aerobe biologische Reinigung noch eine weitere Reinigungsstufe, beispielweise eine Nitrifikation und Denitrifikation anschließen, wobei im Betrieb zwischen anoxischen und aeroben Phasen gewechselt wird.
Nach dieser Nitrifikations- und Denitrifkationsphase folgt dann eine Sedimentation der festen Inhaltsstoffe (Belebtschlamm) , so dass die Schlammphase von einer Klarwasserphase getrennt wird. Die Klarwasserphase und der verbleibende Überschussschlämm werden nach der Setimentation abgezogen und gegenbenenfalls weiterbehandelt .
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der absatzweise Betrieb zunächst einen erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand erfordert und des Weiteren ein großer Puffer vorgeschaltet werden muss, um den absatzweise Betrieb zu ermöglichen.
In dem Fachbuch Abwassertechnik, Hosang/Bischof , 11. Auflage, Teubner Verlag, 1998 sind weitere Kleinkläranlagen beschrieben, wobei neben diskontinuierlich betriebenen Kleinkläranlagen auch Anlagen beschrieben sind, bei denen - ähnlich wie bei einer kommunalen Kläranlage- mehrere Stufen, beispielweise eine Vorklärung, eine anaerobe biologische Behandlung und aerobe biologische Behandlung nacheinander geschaltet sind, wobei jeweils eigene Reaktoren verwendet werden. Derartige Lösungen erfordern einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand und Platzbedarf .
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kleinkläranlage zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen einem kontinuierlichen Betrieb ermöglicht.
. Diese Aufgabe wird durch eine biologische Kleinkläranlage mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ein im wesentlichen anaerob betriebener Bioreaktor zentral angeordnet und wird von einer Nitrifikations- /Denitrifikationsstufe und einem Sedimentationsraum umgriffen. Dass zu behandelnde Abwasser strömt bei der erfindungsgemäßen Lösung somit vom zentral angeordneten anaeroben Bioreaktor etwa in Radialrichtung (in der Draufsicht gesehen) nach außen in einen weiteren Bioreaktor (Nitrifikations-/Denitrifikationsstufe) und schließlich in den Sedimentationsraum, in dem die Trennung zwischen dem Überschussschlämm und der Klarwasserphase erfolgt . Die beiden Phasen werden dann aus diesen Sedimentationsraum abgezogen. Durch diese Strömungsführung von einem zentralen Zulauf zu dem anaeroben Bioreaktor, der Denitrifikations- /Nitrifikationsstufe und dem Sedimentationsraum nach aussen, kann die gesamte Anlage äußerst kompakt ausgebildet werden, wobei die Verbindung der einzelnen Stufen mit minimalem Aufwand ohne komplexe Rohrleitungssysteme ausgeführt werden kann. Bei einer bevorzugten Lösung der Erfindung erfolgt die Verbindung zwischen den einzelnen Stufen (Bioreaktor Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und Sedimentationsraum) jeweils mittels eines Überlaufs. D. h. , es sind keinerlei Pumpen oder dergleichen erforderlich, um die Abwasserströmung innerhalb der Kleinkläranlage aufrechtzuerhalten. Es ist lediglich erforderlich, durch geeignete Strömungsführung, beispielsweise durch Vorsehen einer Speisepumpe einen vorbestimmten Abwasservolumenstrom im Bereich des Zulaufs sicherzustellen. Die weitere AbwasserStrömung ist durch geeignete Konstruktion der Überläufe bestimmt, so dass keine Energie von aussen zugeführt werden muss.
Die Eliminationsleistung der Kleinkläranlage lässt sich verbessern, wenn ein Teil des in der Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und im Sedimentationsraum behandelten Abwassers zur jeweils vorgeschalteten Stufe zurückgeführt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn dem anaeroben Bioreaktor eine Versäuerungsstufe vorgeschaltet ist, in der zur Steuerung und Stabilisierung der Versäuerung und Hydrolyse Mikroorganismen zugeführt werden.
Die Versäuerungsstufe wird vorzugsweise koaxial zum anaerob betriebenen Bioreaktor ausgebildet und ist mit diesem ebenfalls über einen Überlauf verbunden. Dabei wird es bevorzugt, wenn dieser Überlauf im Bodenbereich des anaeroben Bioreaktors mündet .
Die Zuführung des zu behandelnden Abwassers ist besonders einfach, wenn der Versäuerungsstufe oder dem Bioreaktor ein Abwasserzulauf vorgeschaltet ist, der einen Überlaufbehälter hat, dessen Überlauf ebenfalls bodenseitig in der nächsten Stufe, beispielsweise der Versäuerungsstufe mündet.
Ein derartiger Abwasserzulauf kann einen Mischbehälter aufweisen, der im Überlaufbehälter angeordnet ist und diesen über einen Überlauf speist.
In der Aerobstufe (Denitrifikation/Nitrifikation) wird vorzugsweise eine ringförmige Begasungseinheit zur Zuführung von dem für die Nitrifikation erforderlichen Sauerstoff vorgesehen.
Diese Stufe ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch ein Behältnis mit drei Teilräumen ausgebildet, die zickzackförmig von Innen nach Aussen durchströmt werden. Die Teilräume sind so ausgebildet, dass auch eine Rückströmung zum jeweils stromaufwärts liegenden Teilraum möglich ist und somit die Leistung der Kläranlage verbessert wird.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der anaerob betriebene Bioreaktor zwei in Achsrichtung übereinanderliegende Reaktorräume, zwischen denen eine Trägerschicht für Mikroorganismen ausgebildet ist. An dieser Trägerschicht bildet sich ein Biofilm aus, der die zum anaeroben Abbau erforderlichen Mikroorganismen enthält (Immobilisierung) .
Diese Trägerschicht kann beispielsweise aus einer katalytisch wirkenden Keramik und / oder aus einem mit Aktivkohle beschichteten Trägermaterial bestehen.
Bei einer Variante der Erfindung besteht die
Trägerschicht aus abwechselnd angeordneter Keramik und dem mit Aktivkohle beschichtetem Trägermaterial, die kaskadenförmig aufeinanderfolgend durchströmt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Bioreaktor zu seinem Boden hin konisch erweitert sein, so dass im bodenseitigen Bereich eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als in dem darüberliegenden Bereich vorliegt. Diese geringere Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers unterstützt die Sedimentation von Feststoffpartikeln im Bioreaktor.
Bei einer derartigen Lösung wird es bevorzugt, wenn das Abwasser im Bereich des Bodens des Bioreaktors zugeführt wird, wobei dieser Boden dann konkav gekrümmt ausgebildet ist, so dass das Abwasser verwirbelt wird. Der Boden fällt dann zu seinen Randbereichen hin wieder ab, so dass ein Raum zur Ablagerung des Sediments zur Verfügung gestellt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben der Bioreaktor und die aerobe Stufe in Achsrichtung gesehen einen im wesentlichen runden
Querschnitt, während der diese beiden Stufen umgreifende Sedimentationsraum einen rechteckförmigen Aussenumfang aufweist.
Die Überläufe zur Verbindung einzelner Stufen können durch ein Überlaufrohr gebildet sein, das einen trichterförmigen Einlass und vorzugsweise auch einen trichterförmigen Auslass hat, der im Bodenbereich des stromabwärtigen Behältnisses mündet.
Als besonders Vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn zur biologischen Aufbereitung des Abwassers eine Mischkultur verwendet wird, die einen Anteil an photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien enthält. Derartige Mikroorganismen sind beispielsweise in der DE 101 49 447 AI der Anmelderin beschrieben, so dass der Einfachheit halber auf die diesbezügliche Offenbarung verwiesen werden kann. Die Mischkultur kann des Weiteren noch einen Anteil an Nano- Composite-Partikeln enthalten, die mit einer photokatlytisch wirkenden Schicht, beispielsweise aus iθ2 beschichtet sind und an denen zwei Pole ausgebildet sind.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße biologische Kleinkläranlage und
Figur 2 eine Detaildarstellung eines Bioreaktors eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kleinkläranlage .
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kleinkläranlage 1, in der häusliches oder industrielles Abwasser gereinigt wird und die für eine Kapazität von 50 bis 1000 Einwohnergleichwerten ausgelegt ist. Die Kleinkläranlage 1 besteht im Prinzip aus einem Abwasserzulauf 2, einer Versäuerungsstufe 4, einem anaerob betriebenem Bioreaktor 6, einer diesen ringförmig umgreifenden Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe 8, einem in der Draufsicht die vorgenannten Stufen umgreifenden Sedimentationsraum 10 sowie einem Schlammabzug 12 und einem Klarwasserablauf 14.
Gemäß Figur 1 sind der Abwasserzulauf 2, die
Versäuerungsstufe 4 und der anaerob betriebene Bioreaktor 6 koaxial zu einer Mittelachse 16 übereinanderliegend im
Zentrum der Anlage 1 angeordnet. Die Denitrifikations- /Nitrifikationsstufe 8 und der Sedimentationsraum 12 umschließen den Bioreaktor 6, wobei in der Draufsicht der Zulauf 2, die Versäuerungsstufe 4 und der Bioreaktor 6 sowie die Denitri ikations-/Nitrifikationsstufe 8 jeweils einen etwa kreisförmigen Querschnitt haben, während der Sedimentationsraum in der Draufsicht vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt hat. Es ist jedoch auch möglich, den Sedimentationsraum 10 kreisförmig oder quadratisch auszubilden. Die Kleinkläranlage wird vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt.
Das zu reinigende häusliche oder industrielle Abwasser gelangt über einen Kanal in einen nicht dargestellten Abwassersammeischacht, der zur Abpufferung von Mengenstδßen und als Pumpvorlage dient. Eine in diesen Abwassersammeischacht eingebaute Pumpe, der optional eine Schneideinrichtung zum Zerkleinern von groben Abwasserinhaltsstoffen vorgeschaltet sein kann, fördert das Wasser dann zum in Figur 1 dargestellten Abwasserzulauf 2. Bei besonderen Anforderungen ist es möglich, der im folgenden näher beschriebenen Kleinkläranlage 1 noch eine mechanische Aufbereitungsstufe vorzuschalten, um den Anteil an Feststoffen im Abwasser zu verringern.
Der Abwasserzulauf 2 hat ein zentrales Zulaufröhr 18, über das das Abwasser einem Mischbehälter 20 zugeführt wird. Das Zulaufröhr 18 mündet knapp über dem Boden des Mischbehälters 20, so dass das zugeführte Abwasser beim Einströmen in den Mischbehälter 20 umgelenkt und stark verwirbelt wird. Diese in Figur 1 angedeutete Verwirbelung führt dazu, dass mit dem Abwasser mitgeführter Schlamm sich teilweise bereits in den radial aussen liegenden Bereichen des Mischbehälters 20 absetzen kann. Diese Verwirbelung kann durch eine Schräganstellung der Zulaufrohrmündung 18 mit Bezug zur Mittelachse 16 unterstützt werden.
Der Mischbehälter 20 ist in einem Überlaufbehälter 22 angeordnet, so dass das aus dem Mischbehälter 20 überlaufende Abwasser in den Überlaufbehälter 22 einströmt. Dessen Kapazität ist so ausgelegt, dass eine gleichmäßige Beaufschlagung des Bioreaktors 6 unabhängig von der Fördermenge der Pumpe gewährleistet ist. Ein Teil des mitgeführten Schlammes setzt sich auch im Überlaufbehälter 22 ab, dieser Schlamm und der sich im Mischbehälter 20 befindliche Schlammanteil kann über einen nicht dargestellten Schlammabzug abgeführt werden. Der Überlaufbehälter 22 hat des Weiteren noch einen Rücklauf 24, über den überschüssiges Abwasser zurück zum Sammelschacht geführt werden kann.
Der Überlaufbehälter 22 ist über eine Trennwandung von der Versäuerungsstufe 4 getrennt. Das im Überlaufbehälter 22 vorgeklärte Abwasser wird mittels eines Überlaufrohrs 24 in die unterhalb des Überlaufbehälters 22 ausgebildete Versäuerungsstufe 4 geleitet . Das Überlaufröhr 24 hat einen auf dem Niveau des Wasserspiegels WSP des Überlaufbehälters 22 angeordneten trichterförmigen Einlass 26 und einen ebenfalls trichterförmigen Auslass 28, der im Bereich des Bodens der Versäuerungsstufe 4 mündet. Diese trichterförmigen Ein- und Auslässe 26, 28 können jeweils mit v-förmigen Einschnitten 30 versehen sein, durch die praktisch ein von der Höhe des Wasserspiegels abhängiger
Zu- bzw. Ablaufquerschnitt gebildet ist.
Der Versäuerungsstufe 4 wird eine makrobiotische
Mischkultur zugeführt, die einen Anteil an photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und
Leuchtbakterien oder ähnlich wirkenden lichtemittierenden Mikroorganismen enthält. Das Wechselspiel zwischen den photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und den Leuchtbakterien führt dazu, dass die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen durch das emittierte Licht zur Photosynthese angeregt werden. Die Mikroorganismen betreiben die Photosynthese mit Schwefelwasserstoff und Wasser als Edukt und setzen Schwefel bzw. Sauerstoff frei . Ferner können sie Stickstoff sowie Phosphat binden und organische sowie anorganische Materie abbauen. Hinsichtlich der konkreten Zusammensetzung dieser mikrobiotischen Mischkultur wird der Einfachheit halber auf die eingangs erwähnte DE 101 49 447 AI oder die DE 100 62 812 AI der Anmelderin verwiesen. Die im Bioreaktor 6 eingesetzten Mikroorganismen entsprechen denjenigen, die der Versäuerungsstufe zugeführt wurden.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Überlaufröhr 24 im Randbereich, d. h. im Abstand zur Mittelachse 16 des Überlaufbehälters 22 bzw. der koaxial zu diesem ausgebildeten Versäuerungsstufe 4 angeordnet .
In der Versäuerungsstufe 4 ist eine weiteres Überlaufröhr 32 angeordnet, über das das versäuerte und hydrolisierte Abwasser dem Bioreaktor 6 zugeführt wird. Dieses Überlaufröhr 32 ist koaxial zur Mittelachse 16 angeordnet und hat praktisch den gleichen Grundaufbau wie das Überlaufröhr 26. Der trichterförmige Einlass 26 ist in der Höhe des Wasserspiegels WSP der Versäuerungsstufe 4 angeordnet und der trichterförmige Auslass 28 mündet im Bodenbereich des Bioreaktors 6. D. h. , sowohl die Versäuerungsstufe 4 als auch der Bioreaktor 6 werden von unten, d. h. vom Boden, nach oben zu ihrem jeweiligen Überlauf hin durchströmt . Wie Figur 1 entnehmbar ist, hat der Bioreaktor 6 zwei in Achsrichtung übereinander liegende Reaktorräume 34, 36, zwischen denen eine im folgenden noch näher beschriebene Trägerschicht 38 für Mikroorganismen angeordnet ist. Der den unteren Reaktorraum 34 begrenzende Reaktormantel ist kegelförmig von seinem Boden zur Trägerschicht 38 hin verjüngt. Durch diese Verringerung des Durchflussquerschnitts innerhalb des Bioreaktors 6 zur Trägerschicht 38 hin, stellt sich im Reaktor im Bereich des Bodens eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als im Bereich der Trägerschicht 38 ein, so dass das Absetzen von Überschussschlamm im Bodenbereich unterstützt wird. Dieses Absetzen wird bei der erfindungsgemäßen Lösung durch eine besondere Bodengestaltung weiter verbessert. Dazu ist der Boden des Bioreaktors 6 im Mündungsbereich des trichterförmigen Auslasses 28 mit einem konkaven Verwirbelungsabschnitt 42 ausgebildet, in den der Auslass 28 eintaucht. Dieser sich zu seinen Randabschnitten hin aufwölbende Verwirbelungsabschnitt 42 geht dann in einen wieder zum
Reaktormantel 40 hin abfallenden Bodenrand 44 über, durch den ein Absetzraum für den anaeroben Schlamm gebildet wird. Im Bereich dieses Bodenrandes 44 ist dann der in Figur 1 angedeutete Abzug 46 für den anaeroben Schlamm vorgesehen.
Das durch das Überlaufröhr 32 in den Bioreaktor 6 eintretende Abwasser wird durch den konkaven Verwirbelungsabschnitt 42 verwirbelt, wobei sich der Schlamm bevorzugt in den Randabschnitten des Reaktors absetzt und am Bodenrand 44 sammelt. Das Abwasser strömt aufwärts hin zur Trägerschicht 38. Diese dient als Aufwuchskörper für die eingesetzten Mikroorganismen und hat entsprechend eine möglichst große spezifische Oberfläche. An dieser Trägerschicht 38 bildet sich ein Biofilm aus, durch den die eingesetzten Mikroorganismen immobilisiert werden.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die praktisch ein Festbett bildende Trägerschicht 38 aus porösen PU-Matten, die mit Aktivkohle oder einem sonstig geeigneten Trägermaterial beschichtet sind. Die im Biofilm immobilisierten anaeroben Mikroorganismen bauen die organischen Inhaltsstoffe nach den bekannten Vorgängen durch Methanisieren ab. D. h. , bei der Kläranlage gemäß Figur 1 wird die acetogene Phase (Versäuerung) im wesentlichen in der Versäuerungsstufe 4 und die methanogene Phase im wesentlichen im Bioreaktor 6 durchgeführt .
Nach Durchströmung des Festbetts (Trägerschicht 38) gelangt das Abwasser in den oben liegenden Reaktorraum 36, dessen Umfangswandungen ebenfalls noch mit Trägermaterial 46 zur Ausbildung eines Biofilms und zur Immobilisierung von Mikroorganismen ausgekleidet ist. Das entstehende Biogas wird dann über eine in Figur 1 angedeutete Gasmembran 48 aus der Kleinkläranlage 1 abgezogen und einer weiteren Verwendung zugeführt.
Durch eine photokatalytisch wirkende Oberfläche der Aufwuchskörper (Trägerschicht 38, Trägermaterial 46) kommt es sehr schnell zu einer anoxygenen Photosynthese, so dass die organischen Bestandteile des Abwassers schnell abgebaut werden können.
Die Mikroorganismen wachse während der Aufbereitung des Abwassers relativ schnell an den durch die TrägerSchicht 38 und das Trägermaterial 46 gebildeten Aufwuchsflächen. Die Strömungsgeschwindigkeit im Reaktor ist dabei so eingestellt, dass durch die während der Strömung erzeugten ScherSpannungen im Biofilm die überschüssige Biomasse abgelöst und der entstehende Überschussschlämm abgeführt wird - ein Zusetzen und Verstopfen der Aufwuchsflächen wird somit verhindert.
Der Reaktorraum 36 hat einen Überlauf, über den das Abwasser nach dem anaeroben biologischen Abbau organischer Bestandteile in eine weitere biologische Abbaustufe - die Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe 8 überströmt. Diese Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe - im folgenden D/N-Stufe genannt, ist durch einen Behälter realisiert, der durch zwei innenliegende Trennwandungen 50, 52 in drei Ringräume 54, 56, 58 unterteilt ist. Der Außenmantel 60 der D/N-Stufe ist kegelförmig ausgebildet und verjüngt sich zum Boden der Kläranlage 4 (nach unten in Figur 1) hin. In dem mittleren Ringraum 56 wird eine Ringbelüftung 62 vorgesehen, so dass dieser Raum belüftet werden kann. Diese kann bei besonderen Betriebsbedingungen entfallen. Die erforderliche Druckluft wird von einem Kleinverdichter erzeugt .
Das Abwasser strömt aus dem Reaktorraum 36 über den Überlauf in den innenliegenden Ringraum 54 ein und durchströmt diesen von oben nach unten. Das Abwasser gelangt dann in den sich trichterförmig verjüngenden Bodenraum 64 der D/N-Stufe und tritt von dort in den zu diesem Bodenraum 64 hin offenen, belüfteten mittleren Ringraum 56 ein. In diesem Ringraum 56 erfolgt dann eine Nitrifikation des Abwassers, d. h. es erfolgt eine mikrobielle Oxidation von Ammonium zu Nitrit und Nitrat.
Das Abwasser durchströmt den mittleren Ringraum 56 von unten nach oben und gelangt dann über einen Überlauf 66 in den aussenliegenden Ringraum 58. Aus diesem Ringraum 46 wird ein Teilstrom über einen weiteren Überlauf 68 in den Sedimentationsraum abgezweigt, während der verbleibende Anteil innerhalb des aussen liegenden Ringraums 58 nach unten zurück zum Bodenraum 64 strömt. Der Bodenraum 64 ist über eine Rückströmδffnung 70 mit dem unten liegenden Reaktorraum 34 verbunden, so dass ein Teil des sich im Bodenraum 64 befindlichen Abwassers nochmals zum anaerob betriebenen Bioreaktor 6 zurückgeführt wird, während ein weiterer Teil, wie mit den Pfeilen in Figur 1 dargestellt ist, nochmals in den Ringraum 56 zurückströmt und dort nitrifiziert wird.
In dem innenliegenden Ringraum 54 erfolgt eine Denitrifikation, d. h. einer Reduktion des Nitrats zu gasförmigem Stickstoff. Wie vorstehend erwähnt, kann das Abwasser sowohl die anaerob betriebene Stufe als auch die aerob betriebene Stufe mit der vorgeschalteten Denitrifikation mehrfach durchlaufen, so dass sich der Wirkungsgrad der Anlage wesentlich verbessern läßt. Zur Anpassung an unterschiedliche Beladungen des Abwassers kann es vorteilhaft sein, die die Rückströmung bestimmenden Querschnitte über Stelleinrichtungen zu steuern.
Das durch den Überlauf 68 abströmende Abwasser gelangt dann in den Sedimentationsraum 10, der durch eine Trennwandung 72 in zwei Teilräume 74, 76 unterteilt ist. Das Abwasser strömt entlang des innenliegenden Teilraums 74 abwärts, wird im Bodenbereich umgelenkt und strömt dann im Teilraum 76 aufwärts zum Klarwasserablauf 14 hin. Der Sedimentationsraum 10 hat einen vergleichsweise großen Querschnitt, so dass geringe Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen, die das Absetzen des ÜberschussSchlamms unterstützen. Durch die in der Draufsicht rechteckförmige Ausgestaltung des Sedimentationsraums 10 und der damit verbundenen großen Querschnitte wird das Absetzen des Überschussschlamms weiter verbessert. Die Überschussschlamm wird dann über den Schlammabzug 12 beispielsweise über ein Saugrohr oder dergleichen abgezogen und das Klarwasser fließt über den Klarwasserablauf 14 ab. Dieser Klarwasserablauf 14 ist mit geeigneten Rückhaltevorrichtungen ausgeführt, über die noch im Abwasser enthaltene Feststoffe zurückgehalten werden können.
Die vorstehend beschriebene Kleinkläranlage zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, wobei die Eliminationsleistung durch die anaerobe Vorstufe (Bioreaktor 6) und die aerobe Nachbehandlung
(Nitrifikation) optimiert ist. Die Versäuerung in der
Versäuerungsstufe 4 wird durch die Zugabe der
Mikroorganismen so gesteuert, dass kein oder nur sehr wenig Schwefelwasserstoff und andere unerwünschte Gase produziert werden. Die Anlage zeichnet sich des Weiteren durch einen minimalen Energieverbrauch aus, da zur Umwälzung der Stoffströme lediglich die Pumpe zur Zuführung des Abwassers und der Verdichter für die Belüftung erforderlich ist. Innerhalb der Kleinkläranlage sind keinerlei Pumpen erforderlich, um das Abwasser zwischen den einzelnen Stufen zu fördern. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung entsteht vergleichsweise wenig und besser absetzbarer Überschussschlamm, der auf einfache Weise aus der Kleinkläranlage abgezogen werden kann.
In Figur 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung von Aufwuchsfl chen mittels des Trägermaterials 38 ausgebildet. Bei dieser Variante besteht das Trägermaterial 38 wechselweise aus einem großporigen Keramikmaterial, an das sich jeweils eine Schicht mit einem geeigneten Katalysator, beispielsweise einem mit Aktivkohle beschichteten PU-Trägermaterial 72 anschließt. Es können mehrere dieser Schichten nebeneinanderliegend vorgesehen werden, wobei die katalytisch wirkende Keramik vorzugsweise aus Titandioxyd hergestellt ist und einen Porendurchmesser von ca. 20 mm hat. Das PU-Trägermaterial ist vergleichsweise kleinporig und hat einen Porendurchmesser von 2 mm. Die einzelnen Schichten 70, 72 werden in der in Figur 2 dargestellten Weise kaskadenförmig nacheinander durchströmt, so dass eine äußerst große Aufwuchsfläche zur Ausbildung eines Biofilms zur Verfügung gestellt wird.
Die Strömung wird dabei durch die Keramikschicht 70 stabilisiert, während sich der Biofilm bevorzugt an der nächsten Schicht (PU-Trägermaterial/Aktivkohle) ausbildet, die durch die stabilisierte Strömung weniger zum Verstopfen neigt .
Prinzipiell kann es auch ausreichen, den Innenumfang des Bioreaktors 6 mit einer photokatalytisch wirksamen Schicht auszukleiden und die Aktivkohleflächen im Strömungsquerschnitt anzuordnen.
Offenbart ist eine Kleinkläranlage mit einem anaerob betriebenen Reaktor, einer Denitrifikations- /Nitrifikationsstufe und einem Sedimentationsraum, wobei der Anaerobreaktor mittig angeordnet ist und die Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und der Sedimentationsraum den Anaerobreaktor etwa ringförmig umgreifen, so dass die vorgenannten Stufen in Radialrichtung von Innen nach Aussen durchströmt werden.
Bezugszeichenliste
Kleinkläranlage Abwasserzulauf Versäuerungsstufe Bioreaktor (anaerob) Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe Sedimentationsraum Schlammabzug Klarwasserablauf Mittelachse Zulaufröhr Mischbehälter Überlaufbehälter Überlaufröhr Einlass Auslass Einschnitt Überlaufröhr Reaktorraum Reaktorraum Trägerschicht Reaktormantel Verwirbelungsabschnitt Bodenrand Trägermaterial Gasmembran Trennwandung Trennwandung Ringraum Ringraum Ringraum Aussenmantel Ringbelüftung Bodenraum Überlauf
Überlauf
Rückströmöffnung
Trennwand
Teilraum
Teilraum
Keramik
PU-Trägerschicht

Claims

Patentansprüche
1. Biologische Kleinkläranlage mit einem im wesentlich anaerob betriebenen Bioreaktor (6) mit einem von
Mikroorganismen besiedelten Festbett (38) , einer Denitrifikations- und/oder Nitrifikationsstufe (8) , einem Abwasserzulauf (2) , einem Sedimentationsraum (10) und einem Klarwasserablauf (14) sowie einem Feststoffabzug (12, 24), dadurch gekennzeichnet, dass die Nitrifikations- / Denitrifikationsstufe (8) den zentral angeordneten Bioreaktor (6) ringförmig umgreift und der mit dem Klarwasserablauf (14) versehene Sedimentationsraum (10) die Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) umgreift, so dass das Abwasser vom zentralen Bioreaktor (6) nach aussen durch die Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) und den Sedimentationsraum (10) geführt ist.
2. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 1, wobei die Verbindung zwischen dem Bioreaktor (6) , der Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) und dem Sedimentationsraum (10) jeweils mittels eines Überlaufs (66, 68) erfolgt.
3. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 1 oder 2 , wobei eine Teilmenge des nitrifizierten Abwassers über einen Rücklauf (70) zum Bioreaktor (6) zurückführbar ist.
4. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dem Bioreaktor (6) eine Versäuerungsstufe (4) vorgeschaltet ist, der Mikroorganismen zuführbar sind.
5. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 4 , wobei der Abwasserzulauf (2) einen Überlaufbehälter (22) hat, dessen Überlauf, vorzugsweise bodenseitig, in der Versäuerungsstufe (4) mündet.
6. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 5 , wobei dem Überlaufbehälter (22) ein Mischbehälter (20) vorgeschaltet ist, der seinerseits über einen Überlauf mit dem Überlaufbehälter (24) verbunden ist und in dem ein Zulaufröhr (18) bodenseitig mündet.
7. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 6, wobei dem Überlaufbehälter (22) ein Mischbehälter (20) vorgeschaltet ist, der über einen Überlauf mit dem Überlaufbehälter (22) verbunden ist und in dem das Zulaufröhr (18) bodenseitig mündet.
8. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Abwasserzulauf (2) über eine Pumpe gespeist ist.
9. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) eine, vorzugsweise ringförmige, Begasungseinheit (62) hat.
10. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) in drei verbundene Teilräume (54, 56, 58) unterteilt ist, wobei ein innenliegender Teilraum (54) von oben nach unten, ein mittlerer Teilräum (56) von unten nach oben und ein äußerer Teilraum (58) im wesentlichen von oben nach unten durchströmt ist, und wobei eine bodenseitige Rückführung eines Abwasserteilstroms aus dem äußeren Teilraum (58) in den mittleren Teilraum (56) vorgesehen ist.
11. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Bioreaktor (6) zwei in Achsrichtung übereinanderliegende Reaktorräume (34, 36) hat, zwischen denen eine Trägerschicht (38) für Mikroorganismen angeordnet ist.
12. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 11, wobei die Trägerschicht (38) mehrere Teilschichten aus katalytisch wirkender Keramik (78) und mit einem absorbierenden oder katalytisch wirkenden Material, beispielsweise ein mit Aktivkohle beschichtetes Trägermaterial (80) hat, die wechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind.
13. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 12, wobei die einzelnen Schichten (78, 80) nacheinander durchströmt sind.
14. Kleinkläranlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, wobei der unterhalb der TrägerSchicht (38) ausgebildete Reaktorraum (34) zu seinem Boden hin erweitert ist.
15. Kleinkläranlage nach Patentanspruch 5 und 14, wobei ein Bodenabschnitt (42) des Bioreaktors (6) im Mündungsbereich des Überlaufs (32) konkav gekrümmt ist und wobei sich an den konkaven Bereich ein zum Rand hin abfallender Bodenrand (44) anschließt.
16. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Bioreaktor (6) und die Denitrifikations- und Nitrifikationsstufe (8) in Achsrichtung gesehen einen runden und der aussenliegende Sedimentationsraum (10) einen rechteckigen Querschnitt haben.
17. Kleinkläranlage nach einem der Patentansprüche 1, 6, 7 oder 10, wobei der Überlauf (24, 32) jeweils ein Überlaufröhr mit einem trichterförmigen Einlass (26) und einem, vorzugsweise trichterförmigen, Auslass
(28) hat, der im Bodenbereich des stromabwärtigen Behältnises mündet .
18. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,mit einer makrobiotischen Mischung mit einem Anteil von photosynthetisch wirkenden und lichtemmitierenden Mikroorganismen.
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