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Kläreinrichtung zur biologischen Abwasserreinigung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kläreinrichtung zur biologischen Abwasserreinigung, deren
Behälter eine als Faulraum dienende untere Kammer und eine als Belebungsraum dienende obere
Kammer mit einer im Behälter angeordneten Zwischenbodenwand und Einbauseitenwand aufweist, wobei die Einbauseitenwand mit der Behälterseitenwand einen von der unteren Kammer zum oberen
Bereich der oberen Kammer hochreichenden senkrechten Verbindungsschacht begrenzt, und bei der in der oberen Kammer und im oberen Bereich der unteren Kammer je eine Belüftungsvorrichtung angeordnet ist.
Eine Kläreinrichtung dieser Bauweise, die komplett und einbaufertig lieferbar ist und mit deren Hilfe auch kleinere Mengen anfallenden Abwassers biologisch, d. h. anaerob und aerob behandelt werden können, ist bekannt. Das in den Behälter eintretende und im Behälter bis in den unteren Bereich des
Faulraumes geleitete Abwasser durchfliesst zunächst den Faulraum, in dem die anaerobe Behandlung stattfindet, und gelangt danach aus dem oberen Bereich des Faulraumes durch einen Schacht in den oberen Bereich des Belebungsraumes, in dem die aerobe Behandlung stattfindet und aus dessen unterem Bereich das Abwasser durch eine Nachreinigungskammer abfliesst.
Im unteren Bereich des Belebungsraumes ist ein rotierender Belüftungszylinder mit radialen Bohrungen und einer mit einem Antriebsmotor gekuppelten Hohlwelle vorgesehen, der durch die Hohlwelle Luft ansaugt und in Form kleiner Blasen in das Abwasser einführt. Die Hohlwelle trägt einen zweiten Belüftungszylinder, der sich durch die Bodenwand der oberen Kammer hindurch erstreckt. Dieser zweite Belüftungszylinder führt einerseits kleinere Luftmengen in den oberen Bereich des Faulraumes ein und fördert anderseits kleinere Abwassermengen aus dem Belebungsraum zusammen mit am Boden des Belebungsraumes sich absetzendem Belebtschlamm in den oberen Bereich des Faulraumes zurück.
Dadurch wird im oberen Bereich des Faulraumes, aus dem das Abwasser durch den Schacht zum Belebungsraum weiterfliesst, eine dauernd sich erneuernde Übergangszone mit fakultativer Behandlung geschaffen, die ein Zwischenstadium zwischen den anaeroben und der aeroben Behandlung darstellt, und der im Belebungsraum sich bildende überschussschlamm kontinuierlich abgezogen.
Die Kläreinrichtungen führen zwar auf Grund der anaeroben und aeroben Behandlung des Abwassers zu einem wesentlich grösseren Reinigungsgrad als die bisher besonders bei kleineren Einwohnerzahlen angewendeten üblichen Mehrkammer-Ausfaulgruben, sie genügen jedoch noch nicht den hohen Anforderungen einer vollbiologischen Reinigung, die einen extrem hoch liegenden Reinigungsgrad verlangt. Dies liegt, wie gefunden wurde, im wesentlichen daran, dass die Fliessgeschwindigkeit des Abwassers im Belebungsraum hauptsächlich in Umfangsrichtung des Belebungsraumes sehr gering ist und dass infolge der zu geringen Fliessgeschwindigkeit der Belebtschlamm nicht optimal mit dem Abwasser durchmischt wird, sondern sich am Boden des Belebungsraumes absetzt.
Der zwar in ausreichenden Mengen in den Belebungsraum eingetragene Luftsauerstoff wird daher nur teilweise genutzt, und es kann sogar am Boden des Belebungsraumes, auf dem sich der überwiegende Teil des vorhandenen Belebtschlammes ansammelt, zu einer unzureichenden
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Sauerstoffversorgung der Bakteriensubstanz kommen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorerwähnten Mängel der bekannten
Kläreinrichtungen zu beheben und eine Kläreinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine beträchtliche Steigerung des Reinigungsgrades eintritt und ein vollbiologischer Reinigungseffekt erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei Ausbildung von Behälterseitenwand und Einbauseitenwand mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt der über einen Teil des Umfangs der Einbauseitenwand reichende Verbindungsschacht durch eine zwischen Behälterseitenwand und
Einbauseitenwand sich erstreckende Trennwand in einen Zulaufschacht, der den Abwasserzulauf des
Behälters abwärtsführend mit der unteren Kammer verbindet, und in einen Aufstiegsschacht unterteilt ist, der den oberen Bereich der unteren Kammer aufwärtsführend mit einer in der Einbauseitenwand angeordneten Einlauföffnung zum oberen Bereich der oberen Kammer verbindet, dass an der Unterseite der Zwischenbodenwand eine abwärtsgerichtete, den oberen Bereich der unteren Kammer gegen den
Verbindungsschacht abschirmende Leitwand angeordnet ist,
welche in einem Abstand unter der
Zwischenbodenwand und im Bereich des Zulaufschachtes mit Öffnungen versehen ist, dass die
Belüftungsvorrichtung aus einem in der oberen Kammer an der Wasseroberfläche rotierenden oberen
Flügelrad mit im wesentlichen in der senkrechten Mittellinie der oberen Kammer liegender
Antriebswelle und aus einem unter der Zwischenbodenwand auf der gleichen, luftdicht durch die
Zwischenbodenwand hindurchgeführten Antriebswelle angeordneten unteren Flügelrad mit einer in dessen Bereich ausmündenden Luftzuführungsleitung einer Belüftungspumpe besteht, und dass die Einbauseitenwand im Bereich des Aufstiegsschachtes und in einem Abstand neben der Einlauföffnung eine Rücklauföffnung besitzt.
Mit Hilfe des Flügelrades der oberen Kammer, das in an sich bekannter Weise wie ein Kreiselpumpenrad auf die Abwasseroberfläche einwirkt, wird neben einer Umwälzströmung des Abwassers in der oberen Kammer in senkrechten Richtungen in erster Linie eine hohe
Fliessgeschwindigkeit des Abwassers in Umfangsrichtung der oberen Kammer erzeugt, wodurch der Belebtschlamm durchwirbelt und im Abwasser verteilt in der Schwebe gehalten wird und wodurch ein ausreichender Sauerstoffeintrag in das Abwasser und mithin eine intensive Versorgung des Belebtschlammes mit Sauerstoff bewirkt wird. Auf diese Weise wird ein bedeutend gesteigerter Reinigungseffekt erzielt mit einem die Anforderungen einer vollbiologischen Reinigung erfüllenden hohen Reinigungsgrad.
Das unter der Bodenwand der oberen Kammer angeordnete Flügelrad versetzt das Wasservolumen in eine um die senkrechte Mittelachse kreisende Fliessbewegung und verteilt die ihm über die getrennte Belüftungspumpe z. B. über eine direkt mit der Flügelradantriebsachse angetriebene Belüftungspumpe zugeführte Luft in feinste Blasen ; es bewirkt im oberen Bereich der unteren Kammer einen hohen Sauerstoffeintrag und damit über die fakultative Behandlung einen vorteilhaften Übergang zur aeroben Behandlung des Abwassers. Die eingebrachte Luft wird durch die genannte Leitwand zu einem Luftpolster unter der Bodenwand angestaut und durch die in der Leitwand angeordneten Fenster bewusst in den Zulaufschacht entlastet, wobei die in Intervallen aufsteigenden Luftblasen ein Ansammeln von Schwimmschlamm verhindern.
Dadurch, dass der Behälter und seine Kammern zylinderförmig ausgebildet sind, wird die von den Flügelrädern gebrauchte Antriebsenergie möglichst gering gehalten. Das in der unteren Kammer anaerob und anschliessend in der fakultativen Zone behandelte Abwasser, das von dem zufliessenden ungeklärten Abwasser abgetrennt in dem Aufstiegsschacht zum oberen Bereich der oberen Kammer hochsteigt, strömt durch die Einlauföffnung in der Seitenwand der oberen Kammer in diese ein.
Durch die Rücklauföffnung, die vorzugsweise mit ihrer Unterkante etwa in Höhe des Wasserspiegels im Behälter liegt und durch eine waagrecht und senkrecht verschiebbare Blende von ihrer Unterkante und einer Seitenkante ausgehend in ihrer lichten Weite verstellbar ist, wird der im Belebungsprozess entstehende überschussschlamm durch Wellenschlag in den Aufstiegsschacht geleitet und gelangt er in die fakultative Zone der unteren Kammer, wo seine noch vorhandene Aktivität ausgenutzt wird.
Hiebei können nur die durch Wellenschlag über die Unterkante der Rücklauföffnung geworfenen Abwasserschwalle mit Belebtschlamm in den Aufstiegsschacht gelangen, wobei bei der bevorzugten Ausführung mittels der Blende die übertretenden Abwasserschwalle so beeinflusst und eingeregelt werden können, dass die Entnahme an Belebtschlamm dem Belebtschlammzuwachs entspricht. Somit stellt sich selbsttätig ein konstanter Belebtschlammgehalt ein, der auf die entsprechende organische Belastung eingestellt werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Kläreinrichtung im senkrechten Mittelschnitt ; Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Kläreinrichtung nach der Linie lI-lI in Fig. l ; Fig. 3 eine
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Belüftungsvorrichtung der Kläreinrichtung in vergrösserter Darstellung.
Der zylindrische Behälter --1-- der Kläreinrichtung besitzt eine untere Kammer --2-- als Faulraum und eine obere Kammer --3-- als Belebungsraum. Die obere Kammer --3-- wird von einer waagrechten Bodenwand--4--und von einer auf die Bodenwand --4-- aufgesetzten
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Ringraum zwischen der Behälterwand und der Seitenwand --5-- ist durch zwei senkrechte Wände - in eine unten durch die Bodenwand --4-- abgeschlossene Nachreinigungskammer --7-und einen nach unten zur unteren Kammer --2-- offenen Schacht unterteilt.
Dieser Schacht ist durch eine senkrechte Trennwand --8-- wieder in einen Zulaufschacht-9--, der den
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Behälters-l--abwärtsführendKammer-2-aufwärtsführend mit dem oberen Bereich der oberen Kammer --3-- verbindet, wo die Seitenwand --5-- der oberen Kammer --3-- verbindet, wo die Seitenwand --5-- der oberen Kammer--3--mit einer Einlauföffnung --12-- versehen ist.
Im Bereich der Nachreinigungskammer--7--steht die Seitenwand --5-- in einem Abstand von der Bodenwand
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unteren Bereich der unteren Kammer --2-- geleitet. Aus dem oberen Bereich der unteren Kammer --2-- gelangt das Abwasser durch den Aufstiegsschacht --11-- und die Einlauföffnung-12-
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in eine Umlaufbewegung entlang der Seitenwand--5--, während das unter der Bodenwand--4- rotierende Flügelrad --18-- die ihm von einer Belüftungspumpe, die ausserhalb des Behälters angeordnet und gesondert oder direkt von der Antriebswelle angetrieben ist, durch eine Leitung zugeführte Luft in der unteren Kammer --2-- feinblasig verteilt und ebenfalls eine Umlaufbewegung des Wasservolumens bewirkt.
Die Einlauföffnung --12-- in der Seitenwand --5-- liegt etwa in Höhe des Wasserspiegels im
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--20-- versehen,--3-- an der Scitenwand --5-- entlangkreisenden Abwassers vor der Einlauföffnung-12-an die Seitenwand --5-- angesetzt ist und spitzwinkelig von der Seitenwand--5--abstehend sich bis vor die Einlauföffnung --12-- erstreckt. Die Zunge --20-- ruft eine Ejektorwirkung des vorbeifliessenden Wassers hervor, wodurch im Aufstiegsschacht--11--aufsteigender Schwimmschlamm ebenfalls durch die Einlauföffnung --12-- in die obere Kammer--3-hineingesogen
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dadurch den Absaugevorgang von Schwimmschlamm.
Die Seitenwand --5-- ist ferner im Bereich des Aufstiegsschachtes --11-- und in einem Abstand neben der Einlauföffnung --12-- mit einer Rücklauföffnung --21-- versehen, die mit ihrer Unterkante etwas über dem Wasserspiegel im Behälter liegt und durch eine waagrecht und senkrecht verschiebbare Blende --22-- von ihrer Unterkante und einer Seitenkante ausgehend in ihrer lichten Weite verstellbar ist.
Durch die Rücklauföffnung --21-können durch Wellenschlag hervorgerufene Abwasserschwalle mit Belebtschlamm in den Aufstiegsschacht --11-- übertreten, aus dem der im Überschuss vorhandene Belebtschlamm in die fakultative Zone der unteren Kammer--2-fällt. Die Menge des übertretenden Abwassers und damit die Menge des Überschussschlammes ist durch die Blende--22--regulierbar.
Etwa in halber Höhe der unteren Kammer--2--ist unter dem Flügelrad --18-- eine horizontale Leitplatte --33-- angeordnet. Diese beschränkt den vom Flügelrad --18-- bewirkten
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Fig. 3 zeigt eine Ausbildung der Belüftungsvorrichtung, die aus zwei auf einer Welle-23- angeordneten Flügelrädern --17 und 18--besteht und mit geringer Drehzahl mit etwa 60 bis 80 Umdr/min betrieben wird. Das untere Flügelrad --18-- sitzt auf dem durch eine abnehmbare
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obere Ende der Welle--23--ist in einer Abdeckplatte --31-- des Behälters --1-- gelagert, die den Motor --36-- und die Belüftungspumpe --19-- trägt. Abdeckplatte --31-- und Abschlussplatte --24-- sind durch ein Gestänge --27-- miteinander verbunden.
Das Flügelrad --17-- der oberen Kammer --3-- besteht aus radial verlaufenden, in das Abwasser eintauchenden Flügeln-30--, die eine intensive Fliessbewegung des Abwassers in Umfangsrichtung bewirken und das Abwasser an der Oberfläche kräftig aufwühlen und dadurch die Sauerstoffaufnahme des Abwassers beschleunigen. Das Flügelrad --18-- der unteren Kammer--2--weist an seiner Unterseite radial verlaufende Rippen --25-- auf, wodurch in der Kammer --2-- eine Fliessbewegung in Umlaufrichtung erzeugt wird.
Eine Luftleitung-26-, die durch eines der Gestängerohre --27--
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--18-- unterFensters -28-- festliegende Schichtstärke durch die Leitwand--16--entweichen. Die im Zulaufschacht --9-- an der Wasseroberfläche zerplatzenden Luftblasen zerstören eventuelle
Schwimmschlammbildungen. Da das untere Flügelrad-18-nur zum Einführen von Luft in die fakultative Übergangszone dient und nicht zur Rückführung von überschüssigem Belebtschlamm aus der oberen Kammer in die untere Kammer, weil diese Rückführung, wie bereits beschrieben, vorteilhafter und besser regulierbar mit Hilfe der einstellbaren Rücklauföffnung --21-- erfolgt, kann auf den
Pumpenrotor der bekannten Kläreinrichtungen zur Schlammrückführung in den Faulraum-2-- verzichtet werden.
Die beiden Flügelräder--17 und 18--und deren Welle--23--, die obere Abdeckplatte - und die die Öffnung in der Bodenwand --4-- mittels Gummidichtung --32-- verschliessende Abschlussplatte --24-- sind durch das Gestänge --27-- zu einer Einheit zusammengefasst, die sich leicht einbauen bzw. auswechseln lässt.
Die in der oberen Kammer--3--an der Seitenwand --5-- entlangströmende Fliessbewegung wird zur Rückführung von Schlamm aus der Nachreinigungskammer --7-- in der Weise genutzt, dass in einer bestimmten Tiefe unter dem Wasserspiegel tangential die Seitenwand--5--durchdringende Rohre--34--vorgesehen sind, die in die Strömung tauchen und als Ejektoren wirken.
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