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stossweise Ablassen einer Badewanne hydraulisch so überlastet, dass Belebtschlamm durch das Nachklär- becken dieser Stufe in das Belebungsbecken der nachgeschalteten Stufe abtreibt, so wird zwar vorübergehend der Schlammgehalt in diesen Belebungsbecken erhöht, ohne dass aber bei entsprechender
Bemessung ein kritischer Schlammgehalt überschritten wird. Ein Abtreiben von Belebtschlamm aus dem
Nachklärbecken der zweiten Stufe tritt daher nicht ein. Das Belebungsbecken der nachgeschalteten Stufe wirkt somit bezüglich des Schlammgehaltes der Anlage, nicht jedoch bezüglich der Wassermenge, als
Puffer.
Das zeitweise Abtreiben von Belebtschlamm von der ersten in die zweite Belebungsstufe macht es erforderlich, diesen Schlamm wieder in die erste Stufe zurückzutransportieren, da sich ansonsten mit der
Zeit der gesamte Belebtschlamm im Belebungsbecken der zweiten Stufe ansammeln würde, was dem
Bestreben widersprechen würde, in der nachgeschalteten Stufe einen möglichst niedrigen Schlammgehalt einzuhalten. Es wurde nun eine einfache Methode gefunden, mit der es möglich ist, unter Vermeidung von
Pumpen u. dgl. zusätzlichen Einrichtungen eine solche Rückführung des Schlammes zu erreichen. Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird zu den Zeiten geringer hydraulischer Beschickung, also insbeson- dere während der Nacht, ein automatischer Schlammrücktransport von der nachgeschalteten Stufe in die davor befindliche Stufe vorgenommen.
Die Erfindung funktioniert nach folgendem Prinzip :
Die im Belebungsbecken der nachgeschalteten Stufe vorhandene Belüftungseinrichtung (eingeblasene
Druckluft, Kreiselbelüfter, Bürstenbelüfter) erzeugt an der Oberfläche des Beckens kräftige Turbulenzen und Wellen und bei entsprechender räumlicher Anordnung eine in eine bestimmte Richtung weisende Oberflächenströmung. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, diese Oberflächenströmung für den
Schlammtransport auszunutzen. Für die praktische Durchführung des Gedankens gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
Man kann die Oberflächenströmung auf eine oder mehrere, in Höhe des niedrigsten Wasserspiegels angeordnete Verbindungsöffnungen zwischen dem Belebungsbecken der zweiten und dem Belebungsbecken der ersten Stufe richten. Man erzielt damit eine ständige Kreislaufströmung-zweites Belebungsbecken, erstes Belebungsbecken, erstes Nachklärbecken, zweites Belebungsbecken - durch die laufend Belebtschlamm aus dem zweiten Belebungsbecken in das erste Belebungsbecken transportiert wird und weitgehend schlammfreies Wasser vom ersten Nachklärbecken in das zweite Belebungsbecken zurückströmt.
Diese Möglichkeit hat jedoch mehrere Nachteile :
1. Die ständige Kreislaufströmung ist eine, dem normalen Durchfluss überlagerte zusätzliche hydraulische Belastung des ersten Nachklärbeckens.
2. Da diese Kreislaufströmung ständig vorhanden ist, ist die im ersten Belebungsbecken erreichbare Sehlammkonzentration dadurch begrenzt, dass die Sinkgeschwindigkeit des Schlammes kleiner sein muss als die durch die Kreislaufströmung erzeugte Steiggeschwindigkeit des Wassers im ersten Nachklärbecken.
3. Bei extrem stossweisen Beschickungen strömt das Wasser vom ersten Belebungsbecken in das zweite Belebungsbecken nicht nur auf dem Wege über das erste Nachklärbecken, sondern auch durch die Verbindungsöffnungen zwischen beiden Belebungsbecken. Die Verfrachtung von
Belebtschlamm aus dem ersten in das zweite Belebungsbecken ist damit höher, als wenn das
Wasser nur durch das erste Nachklärbecken in das zweite Belebungsbecken strömen könnte.
4. Die Verbindungsöffnungen erfordern einen zusätzlichen Aufwand für Rohrmaterial, Dichtungen usw.
Alle diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn man keine direkte Verbindung zwischen den beiden Belebungsbecken schafft und die Oberflächenströmung auf die Verbindungsöffnung zwischen dem ersten Nachklärbecken und dem zweiten Belebungsbecken richtet, auf jene Öffnung also, durch die die normale Durchströmung der Kläranlage erfolgt. Der Schlammrücktransport erfolgt dann nicht durch eine kontinuierliche Kreislaufströmung, sondern dadurch, dass es infolge der an der Oberfläche des zweiten Belebungsbeckens herrschenden Oberflächenströmung mit ihren Wellen und Turbulenzen zur Zeit fehlenden oder geringen Durchflusses zu einem ständigen Wasseraustausch zwischen dem zweiten Belebungsbecken und dem ersten Nachklärbecken kommt.
Dabei wird schlammhaltiges Wasser aus dem zweiten Belebungsbecken in das erste Nachklärbecken gefördert, wo sich der Schlamm grösstenteils absetzt und relativ schlammarmes Wasser in das zweite Belebungsbecken zurückströmt. Die bisherigen Versuchsanlagen haben.
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bewiesen, dass dieses einfache System klaglos funktioniert, soferne die Verbindungsleitung zwischen dem ersten Nachklärbecken und dem zweiten Belebungsbecken nicht zu lang ist.
Bei mehr als zwei Belebungsstufen gilt analog das für die ersten beiden Stufen Gesagte. Es wird jeweils automatisch Belebtschlamm aus der nachgeschalteten Stufe in die davor befindliche Belebungsstufe transportiert.
Neben dem bereits erwähnten Vorteil, dass die Gefahr der Schlammausspülung verringert wird, hat die Auflösung des Gesamtbeckenvolumens in zwei oder mehr Stufen noch eine Reihe weiterer Vorteile :
1. Absetzbare, biologische nicht abbaubare Stoffe, z. B. Sand, verbleiben stets in der ersten
Stufe.
2. Dadurch, dass ein zeitweises Abtreiben von Belebtschlamm aus dem Nachklärbecken der ersten
Stufe nicht stört und die Gefahr des Schlammausspülens aus der zweiten Stufe wegen des geringen Schlammgehaltes gering ist, können die Nachklärbecken relativ klein bemessen sein.
3. Das Hintereinanderschalten mehrerer Becken dämpft hydraulische Stossbelastungen, so dass die
Gefahr des Ausspülens von Schlamm aus der letzten Stufe weiter vermindert wird.
4. Durch Hintereinanderschalten mehrerer gleicher Einzelelemente kann man sich sehr einfach an die Zahl der angeschlossenen Einwohner anpassen.
5. Man kann die Becken der einzelnen Stufen so bemessen, dass sie sich durch jede normale Tür und über jede normale Stiege transportieren lassen. Damit besteht die Möglichkeit, die Kläranlage - auch nachträglich - im Keller eines Wohnhauses aufzustellen. In einem solchen Fall müsste man natürlich die Anlage geschlossen ausführen und mit gasdichten Kontrolldeckeln versehen.
6. Der Belebtschlamm der zweiten bzw. letzten Stufe ist weitgehend stabilisiert. Wird aus der zweiten bzw. letzten Stufe Überschussschlamm entnommen, so kann dieser Schlamm ohne
Geruchsbelästigung beseitigt werden, indem man ihn z. B. im Garten auf Blumenbeeten verteilt.
7. Bei hydraulischen Stossbelastungen füllt sich das ganze Nachklärbecken der ersten Stufe mit
Belebtschlamm. Wegen der hohen Schlammkonzentration dauert es nach Abklingen des
Abwasserstosses mehrere Stunden, bis der Schlammspiegel im Nachklärbecken wieder abgesunken ist. Während dieser Zeit befindet sich der Schlamm in einem anaeroben Milieu, so dass die
Bakterien gezwungen sind, Nitrate zu reduzieren, um ihren Sauerstoffbedarf zu decken. Die
Folge davon ist, dass der Nitratgehalt im Ablauf der Anlage gegenüber einer einstufigen Anlage regelmässig wesentlich verringert ist und somit die unerwünschte Düngewirkung des gereinigten
Abwassers auf das Gewässer gemildert wird.
Das durch die Denitrifikationsvorgänge im ersten
Nachklärbecken verursachte zeitweise Aufschwimmen von grösseren Belebtschlammengen stört bei der zweistufigen Anlage nicht, weil die durch den angelagerten Stickstoff aufgeschwommenen
Schlammklumpen entweder schon durch die an der Oberfläche des ersten Nachklärbeckens herrschende leichte Unruhe zerstört werden, den Stickstoff an die Luft abgeben und wieder absinken oder spätestens mit dem nächsten Abwasserstoss in das zweite Belebungsbecken gespült werden, wo sie durch die herrschende Turbulenz sofort aufgelöst werden. In den Nachklär- becken der weiteren Stufen kommt es aus mehreren Gründen zu keiner Denitrifikation und daher zu keinem Aufschwimmen von Schlamm.
Erstens deswegen, weil wegen der geringeren Schlamm- konzentration im zweiten Belebungsbecken und der damit verbundenen grösseren Sinkgeschwin- digkeit des Schlammes seine Verweilzeit im zweiten Nachklärbecken nicht gross ist, zweitens deswegen, weil der Belebtschlamm im zweiten Belebungsbecken biologisch weniger aktiv ist als der Schlamm der ersten Stufe, so dass auch sein Sauerstoffbedarf geringer ist. Drittens schliesslich deswegen, weil eine kräftige Denitrifikation nur eintreten kann, wenn genügend reduzierbare Nitrate zur Verfügung stehen.
Bei der hier beschriebenen zweistufigen Anlage werden aber bereits im Nachklärbecken der ersten Stufe die meisten Nitrate reduziert.
Abschliessend kann festgestellt werden, dass eine bei einer einstufigen Anlage sehr unerwünschte
Erscheinung-die Denitrifikation im Nachklärbecken-bei einer zweistufigen Anlage sogar ein
Vorteil ist.
Wenn mit grösseren Mengen von Grobstoffen im Zulauf der Kläranlage gerechnet werden muss, kann es zweckmässig sein, zur Vermeidung von Betriebsstörungen ein Vorklärbecken vorzuschalten. Bei Vorhandensein eines Vorklärbeckens ist es üblich, den aus dem biologischen Teil der Anlage von Zeit zu
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Zeit zu entnehmenden Überschussschlamm nicht zu beseitigen, sondern ihn in das Vorklärbecken einzubringen, wo er zusammen mit den dort abgesetzten Grobstoffen ausfault.
(Nur bei extrem schwach belasteten Anlagen kann es dazu kommen, dass kein Überschussschlamm entfernt werden muss, da es wegen des geringen Nährstoffangebotes für die Bakterien zu einer weitgehenden Selbstverzehrung des gebildeten
Schlammes kommt und geringe restliche Schlammengen praktisch unmerklich mit dem Ablauf abschwimmen.) Das beschriebene Verfahren des automatischen Schlammrücktransportes kann auch für den Transport von Belebtschlamm aus dem ersten Belebungsbecken in das eventuell vorhandene Vorklärbecken benutzt werden.
Da es schwierig ist, alle Anlagenteile so auszubilden, dass bei ständigem Betrieb gerade so viel Überschussschlamm aus dem ersten Belebungsbecken in das Vorklärbecken transportiert wird, dass der Bakteriengehalt im ersten Belebungsbecken immer genau dem gewünschten Mass entspricht, ist es notwendig, diesen Sehlammtransport nach Bedarf zu steuern. Dies kann z. B. in einfacher Weise durch ein bewegliches Tauchblech bewerkstelligt werden, welches in der Normalstellung die Oberflächenströmung an der Oberfläche des Belebungsbeckens so ablenkt, dass kein Schlammtransport in das Vorklärbecken stattfindet.
Soll Überschussschlamm aus dem Belebungsbecken in das Vorklärbecken transportiert werden, bringt man das Tauchblech in eine Stellung, bei der die Oberflächenströmung auf die Verbindungsöffnung zwischen Vorklärbecken und Belebungsbecken gerichtet ist. Die beschriebene Art des Übschussschlammtransportes in das Vorklärbecken ist unabhängig davon, ob es sich um eine einstufige oder zweistufige Anlage handelt. Sie ist auch anwendbar, wenn der Schlamm nicht in das Vorklärbecken, sondern in einen eigenen Schlammsilo bzw. Eindickbehälter transportiert werden soll.
Um den Schlammrücktransport von einem Belebungsbecken in das davor befindliche Belebungsbecken erforderlichenfalls zu erhöhen, können natürlich auch mehrere Verbindungsöffnungen, eventuell in verschiedener Höhe, angeordnet sein.
Es ist auch möglich, mehrere Verbindungsöffnungen in gleicher Höhe vorzusehen und wenigstens eine davon so anzuordnen, dass die Oberflächenströmung im Belebungsbecken nicht auf diese eine Verbindungs- öffnung, wohl aber auf die übrigen hin gerichtet ist. Es kann dadurch erreicht werden, dass diese eine Verbindungsöffnung für den Transport geklärten Wassers aus dem Nachklärbecken der ersten Stufe in das Belebungsbecken der zweiten Stufe dient, während die übrigen Verbindungsöffnungen dem Schlammrücktransport in verstärktem Masse dienen.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine biologische Hauskläranlage mit belüftetem Belebungsbecken und nachgeschaltetem Nachklärbecken und ist dadurch charakterisiert, dass der aus Belebungsbecken und Nachklärbecken bestehenden biologischen Stufe mindestens eine weitere aus belüftetem Belebungsbecken und nachgeschaltetem Nachklärbecken bestehende biologische Stufe nachgeschaltet und/oder, wie an sich bekannt, ein Vorklärbecken vorgeschaltet ist, wobei jeweils das Nachklärbecken der vorhergehenden Stufe und das Belebungsbecken der folgenden Stufe bzw.
das Vorklärbecken und das Belebungsbecken der ersten, gegebenenfalls einzigen biologischen Stufe eine gemeinsame Behälterwand oder eng benachbarte Behälterwände aufweisen, die im Bereich des Flüssigkeitsspiegels mit mindestens einer genügend gross dimensionierten Verbindungsöffnung versehen sind, und dass in jedem Belebungsbecken eine auf die Verbindungsöffnung hin gerichtete Flüssigkeitsströmung besteht oder bewirkt wird, die in der Lage ist, schlammhaltiges, durch die Belüftungseinrichtung bewegtes Wasser zumindest zeitweise gegen die allgemeine Strömungsrichtung des Abwassers in die vorhergehenden Nachklärbecken bzw. in das der ersten biologischen Stufe vorgeschaltete Vorklärbecken zu fördern.
Die Erfindung betrifft ferner Ausgestaltungen dieser Grundidee. In den Zeichnungen ist der
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Druckluft eingeblasen. Die Luftblasen steigen entlang der gemeinsamen Beckenwand --6-- auf. Der ersten biologischen Stufe--l-ist eine analoge biologische Stufe --7-- nachgeschaltet, die ebenfalls aus einem Belebungsbecken --8-- und einem Nachklärbecken --9-- besteht. Auch hier ist eine Luftleitung --10-nach unten geführt und auch hier steigen die Luftblasen entlang der gemeinsamen Behälterwand --11-- auf.
Die Behälterwand --12-- des Nachklärbeckens --3-- der ersten Stufe und die Behälterwand --13-- des Belebungsbeckens --8-- der zweiten Stufe sind eng benachbart angeordnet und mit einer gemeinsamen Verbindungsöffnung --14-- im Bereich des Flüssigkeitsspiegels --16-- versehen.
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Den beiden biologischen Stufen ist ein Vorklärbecken --17-- vorgeschaltet, in dem sich absetzbare
Grobstoffe absetzen. Eine Tauchwand --18-- hält schwimmfähige Grobstoffe im Vorklärbecken zurück. Dem Vorklärbecken --17-- wird das Rohabwasser durch die Zulaufleitung --19-- zugeführt. Das gereinigte
Abwasser fliesst durch die Ablaufleitung --20-- aus dem Nachklärbecken --9-- der zweiten biologischen
Stufe ab. Vor der Ablauföffnung --21-- kann eventuell ein Sieb oder eine Tauchwand angeordnet sein.
Normalerweise würde sich bei der dargestellten und beschriebenen Anlage im Lauf der Zeit der gesamte Belebtschlamm im Belebungsbecken der zweiten Stufe ansammeln. Durch die erfindungsgemässe
Ausgestaltung mit der Verbindungsöffnung --14-- im Bereich einer im Belebungsbecken --8-- der zweiten biologischen Stufe zu dieser Verbindungsöffnung hin gerichteten Strömung kommt es während der
Beschickungspausen, also insbesondere in der Nacht, zu einem automatischen Rücktransport des
Belebtschlammes aus dem Belebungsbecken --8-- in das Nachklärbecken --3-- und durch das Absinken in das Belebungsbecken --2--.
Durch die Belüftung im Belebungsbecken --8-- werden Turbulenzen und Wellen und die erwähnte Oberflächenströmung hervorgerufen, die zu einem ständigen Wasseraustausch durch die Verbindungsöffnung --14-- führen. Dabei wird schlammhaltiges Wasser aus dem Belebungsbecken --8-- in das Nachklärbecken --3-- gefördert. Dieser Schlamm setzt sich zum Grossteil im Nachklärbecken --3-- ab und relativ schlammarmes Wasser wird in das Belebungsbecken --8-- zurück- geholt.
Die dargestellte Anlage besitzt ein dem biologischen Teil vorgeschaltetes Vorklärbecken --17--, in welches der von Zeit zu Zeit aus dem biologischen Teil der Anlage zu entnehmende Überschussschlamm eingebracht wird. Um die Übersehussschlammentnahme zu steuern, ist im Belebungsbecken --2-- der ersten
Stufe ein schwenkbares Tauchblech --22-- angeordnet. In der Normalstellung lenkt das Tauchblech die im Belebungsbecken --2-- herrschende Oberflächenströmung so nach unten ab, dass kein Belebtschlamm in das Vorklärbecken --17-- transportiert wird.
Soll Überschussschlamm aus dem Belebungsbecken --2-- in das Vorklärbecken --17-- verlagert werden, wird das Tauchblech in die gestrichelt eingezeichnete Lage geschwenkt, so dass in der beschriebenen Weise Schlamm in das Vorklärbecken transportiert wird. Durch Ausprobieren kann eine Mittelstellung des Tauchbleches gefunden werden, bei der die hinter dem Tauchblech noch vorhandenen leichten Wellen und Turbulenzen noch ausreichen, gerade so viel Schlamm in das Vorklärbecken zu transportieren, dass im Belebungsbecken --2-- stets der gewünschte Schlammgehalt vorhanden ist. In dieser Mittelstellung könnte dann das Tauchblech fixiert werden.
Selbstverständlich wären auch noch andere Möglichkeiten für die Steuerung des Schlammtransportes denkbar, z. B. die Beeinflussung der Richtung der Oberflächenströmung durch Zu-und Abschalten von weiteren Belüftungsdüsen, oder z. B. dadurch, dass normalerweise der Flüssigkeitsspiegel im biologischen Teil der Anlage tiefer liegt, als im Vorklärbecken, so dass sich die Oberflächenturbulenz im Belebungsbecken --2-- nicht bis in das Vorklärbecken auswirken kann. Wenn Überschussschlamm in das Vorklärbecken transportiert werden soll, müsste durch einen Aufstau beim Ablauf der Anlage der Flüssigkeitsspiegel im biologischen Teil der Anlage so weit gehoben werden, dass ein Schlammtransport ermöglicht wird.
Auch hier wäre es denkbar, durch Ausprobieren den Flüssigkeitsspiegel gerade auf einer solchen mittleren Höhe zu halten, dass der Schlamm transport ständig gerade im gewünschten Ausmass erfolgt.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es jedenfalls, die durch die Belüftung des Belebungsbeckens entstehenden Strömungen, Wellen und Turbulenzen dazu zu benutzen, Belebtschlamm gegen die eigentliche Fliessrichtung innerhalb der Kläranlage von einem Becken in das davor befindliche Becken zu transportieren. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass für den Schlammtransport keine Pumpen usw. erforderlich sind, dass der Transport ohne zusätzlichen Energieaufwand erfolgt und schliesslich, dass dem normalen Kläranlagendurchfluss keine zusätzliche Kreislaufströmung überlagert wird, die zu einer zusätzlichen hydraulischen Belastung der Nachklärbecken führen würde.
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