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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kläranlage für Abwässer mit einem aufrecht stehenden, vorzugsweise als zylinderförmiger Hohlkörper ausgebildeten Schlammfaulraum der von einem Tropfkörper und einem Nachklärbecken umgeben ist und ein Vorklärbecken aufweist, von dem der Schlammfaulraum durch Wände getrennt und lediglich über zum Schlammtransport dienenden Leitungen verbunden ist. Eine derartige Kläranlage ist z. B. durch die AT-PS Nr. 288987 bekannt geworden. Bei dieser ist das Vorklärbecken über dem Schlammfaulraum angeordnet.
Ein Nachteil dieser bekannten Kläranlage besteht jedoch darin, dass es durch Schwimmschlamm sehr leicht zu einer Behinderung bzw. Störung des Zuflusses von zu klärenden Abwasser kommen kann.
Ausserdem kann nicht vermieden werden, dass der sich in dem über dem Schlammfaulraum angeordneten Vorklärbecken ablagernde Schlamm zu gasen beginnt, aufsteigt und über den Überlauf in den Tropfkörper gelangt, was zu Störungen führen kann.
Weiters wurden durch die DE-PS Nr. 973574 und 596518 schon Kläranlagen mit an den Vorklärraum anschliessenden Auffangbehältern für Schwimmstoffe bekannt, von denen aus die Schwimmstoffe nach deren Entgasung direkt über schräge Wände in den Schlammfaulraum absinken, wobei bei diesen Kläranlagen kein Tropfkörper vorgesehen ist und die Klärung lediglich durch Absinken der Feststoffe erfolgt.
Andere bekannte Kläranlagen haben einen grossen Flächenbedarf, da die einzelnen Klärbecken, Schlammfaulräume, Tropfkörpereinheiten u. dgl. über ein grosses Areal verteilt sind und untereinander durch Kanäle bzw. Leitungen verbunden sind. Die Gesamtkosten üblicher Abwasseranlagen verteilen sich etwa zu 30% auf die eigentliche Kläranlage und zu 70% auf das Leitungsnetz zur Zufuhr des Abwassers zur Kläranlage.
Es nützt also nicht viel, wenn nur die Kosten der Kläranlagen durch besondere technische Massnahmen reduziert werden. Wichtig ist es, die Kosten des Sammelnetzes, die mehr als das Zweifache der Kosten der Kläranlage ausmachen, zu vermindern. Das ist nur möglich, wenn die Stadt in Zonen eingeteilt und für jede dieser Zonen ein getrenntes Sammelnetz und eine Kläranlage geplant und erstellt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kläranlage zu schaffen, bei welcher Störungen, insbesondere durch in den Tropfkörper gelangenden Schwimmschlamm zuverlässig vermieden werden.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Vorklärbecken den unteren Teil des Schlammfaulraumes umgibt und diesem in an sich bekannter Weise ein Auffangbehälter zur Aufnahme des Schwimmschlammes einlaufseitig vorgeordnet ist und der Tropfkörper über dem Vorklärbecken im Bereich des oberen Teiles des Schlammfaulraumes angeordnet ist und eine Pumpe zum Hochfördern des aus dem Vorklärbecken abfliessenden Wassers zum Tropfkörper vorgesehen ist.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der einzelnen Teile der Kläranlage sowie durch den einlaufseitig vor dem Vorklärbecken angeordneten Auffangbehälter für den Schwimmschlamm wird zuverlässig verhindert, dass Schwimmschlamm in den Tropfkörper gelangt. Ausserdem ist es möglich, die Wasserbelastung des Schlammfaulraumes gering zu halten, da es möglich ist, lediglich den Schlamm aus dem Vorklärbecken sowie den Schwimmschlamm aus dem Auffangbehälter in den Schlammfaulraum mittels Pumpen zu fördern.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Vorklärbecken von dem Nachklärbecken ringförmig umgeben ist, wodurch eine im Betrieb sehr kostensparende kompakte Bauweise, die sich durch kurze Leitungslängen auszeichnet, erreicht wird.
In diesem Zusammenhang ist es sehr vorteilhaft, wenn zwischen der den Schlammfaulraum umgebenden Wand und dem Vorklärbecken ein Rohrleitungen und Steuereinrichtungen aufnehmender ringförmiger Raum vorgesehen ist.
Damit wird eine kompakte Kläranlagen-Baueinheit erhalten, welche eine Aufteilung des zu entwässernden Stadtgebietes in einzelne selbständige Zonen ermöglicht. Dadurch werden wieder beträchtliche Ersparnisse an Netzkosten erzielt. Die Beschaffung von Rohren und deren Verlegung wird infolge der kleineren Durchmesser einfacher und billiger. Es treten dabei auch keine wesentlichen Behinderungen des Strassenverkehr ein. Das geklärte Abwasser kann innerhalb der nächsten Zone oder mit geringen Pumpkosten für verschiedene Verbraucher, wie z. B. zur Bewässerung von Grünflächen oder zur Spülung des Netzes, genutzt werden.
Der Betrieb der erfindungsgemässen Kläranlagen-Baueinheit ist sehr einfach und übersichtlich. Die Einführung einer Teilautomation ist ohne weiteres möglich, um das rar gewordene Fachpersonal auf die Mindestzahl zu beschränken.
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Auf dem Gelände einer erfindungsgemässen Anlage kann noch der städtische Müll, der innerhalb der Zone anfällt, gesammelt, vorbereitet und zu Mischkompost mit dem Klärschlamm verarbeitet werden. In diesem Fall erübrigt es sich, den Müll täglich den weiten Weg durch die Stadt bis zu den Deponierungsstellen zu transportieren.
Mit der erfindungsgemässen Anlage kann man in einem Baukörper sowohl eine Schlammbehandlung vornehmen als auch das Abwasser biologisch klären. Durch die kompakte Anordnung fallen alle Zwischenleitungen weg, wodurch es zu einer weiteren Kostenreduzierung kommt. Die erfindungsgemässe Anlage benötigt wenig Platz und kann daher auch innerhalb des Stadtgebietes aufgestellt werden. Durch die Ineinanderschachtelung der Zylinderschalen, die grösstenteils von zwei Seiten vom Wasser beaufschlagt werden, treten günstige statische Verhältnisse ein, die ebenfalls kostensenkend wirken. Durch die Anwendung von Fertigteilen kann ein grosser Teil der Schalungskosten eingespart werden. Die Herstellung kann serienmässig erfolgen.
Die erfindungsgemässe Kläranlagen-Baueinheit kann für bestimmte Grössen typisiert werden, um die Beschaffungskosten für Maschinenersatzteile möglichst niedrig zu halten.
Die Bauzeit, sowohl für das Netz als auch für die eigentliche Kläranlage selbst, ist im Verhältnis zu Grossanlagen sehr gering, so dass die Stadt rascher in den Genuss einer Entsorgung kommen kann.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine Schnittansicht im Aufriss einer eine Kläranlage aufnehmenden Baueinheit gemäss der Erfindung und Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1.
Die Baueinheit --30-- gemäss der Zeichnungen, besitzt mehrere koaxial zueinander angeordnete Zylinderwände --31, 32,33, 34--, wodurch in der Mitte ein als Schlammfaulraum dienender Hohlkörper - erhalten wird, welcher von ringförmigen Räumen --5, 10,16, 25-- umgeben ist. Dabei dient der Raum --5-- als Vorklärbecken, Raum --10-- als Tropfkörper zur biologischen Behandlung des Wassers, Raum --16-- als Nachklärbecken und Raum --25-- als Installationsraum, in welchem die einzelnen Verbindungsleitungen geführt sind. Die durch die einzelnen Zylinder gebildete kompakte Baueinheit --30-ist durch ein Solarzellen --24-- tragendes Dach --35-- abgedeckt. Die durch die Solarzelle-24gewonnene Energie dient zur Beheizung des Schlammfaulraumes.
Weitere Einzelheiten der Baueinheit --30-nach den Zeichnungen werden bei der nun folgenden Erklärung der Funktionsweise der Kläranlage angegeben.
Das Abwasser durchfliesst zunächst den Sandfang --1--. Danach gelangt es in die Rechenanlage --2--. Diese ist mit einer Zerkleinerungsmaschine versehen, um eventuelle sperrige Teile zu zerkleinern.
Durch einen Venturi-Messer --3-- wird die Durchflussmenge kontinuierlich gemessen. Die Einheiten --1 bis 3-- sind nur durch Blöcke angedeutet.
Da die erfindungsgemässe Baueinheit aus konzentrischen, ineinander geschalteten Zylindern besteht, wird die Anlage durch Trennwände --36, 36'--, in eine Zwillingsanlage geteilt, die rechts und links der Symmetrieachse angeordnet ist. Die linken Anlagenteile werden mit arabischen Ziffern und die gleichen, rechts der Symmetrieachse liegenden Teile mit den gleichen Ziffern und einem Strich versehen.
Das Wasser fliesst über die Leitungen --4, 4'-- zu den Auffangbehältern --7, 7'--. Die Auffangbe- hälter-7, 7'-sind für die Aufnahme des Schwimmschlnmmes vorgesehen. Durch die verhältnismässig gering anfallende Breite der Becken ist die Möglichkeit gegeben, den Schwimmschlamm manuell oder aber auch maschinell zu sammeln und in die entsprechenden Behälter --7, 7'-- einzuleiten. Der Schwimmschlamm kann sofort nach dem Anfallen zusammen mit dem Vorklärschlamm mittels Pumpen --8, 8'-- in die Faulräume befördert werden.
Das vom Schwimmschlamm gereinigte Wasser durchfliesst nun die Vorklärbecken-5, 5'-. Am Boden der Vorklärbecken-5, 5'-sind firstartige Erhebungen --37, 37'-- vorgesehen, welche das Absaugen des abgesetzten Schlammes über Leitungen --38-- erleichtern.
Das in den Vorklärbecken --5, 5'-- vorgeklärte Wasser fliesst in den Auffangbehälter --6, 6'-- ein und wird von hier mittels Pumpen --9, 9'-- zu Sprengdüsen --11, 11'-- geleitet und von diesen auf die Hochleistungstropfkörper --10, 10'-- versprüht. Der Abzug des Vorklärschlammes erfolgt durch die Leitung --38, 12, 38', 12'-- oder aber auch maschinell. Die Belüftung der geschlossenen Tropfkörper - -10, 10'-- erfolgt durch Vakuumerzeugung in dem geschlossenen Düsenraum --13, 13'--. Der Luftstrom tritt von unten (s. Pfeil A) in die Tropfkörper --10, 10'-- ein, durchströmt diese und verlässt den Düsenraum --13-- (Pfeil B).
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Die Tropfkörper --10,10' sind überdeckt. Die Sprengdüsen --11, 11'-- sind so angeordnet, dass das Abwasser gleichmässig auf den gesamten Tropfkörper verteilt wird. Das biologisch gereinigte Abwasser
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--14, 14'-- gesammelt- -17, 17'--, die innerhalb der Kläranlage zusammengeführt werden und die Leitungen --39, 39'-- in den Vorfluter (nicht gezeigt) ab. Ein Überlauf für das Vor-und Nachklärbecken kann hiemit verbunden werden.
Das Klärwasser kann entweder in den Vorfluter abfliessen oder in Sickerschächten zur Versickerung gelangen oder aber auch zur Bewässerung von Grünflächen benutzt werden.
Auf der Sohle der Nachklärbecken --16, 16'-- ist ein Sammelrohr --18, 18'-- für den Nachklärschlamm angeordnet, aus dem dieser von Zeit zu Zeit abgelassen und in den Klärprozess eingeleitet wird.
Dieses Sammelrohr --18, 18'-- mündet in den Auffangbehälter --6, 6'-- des Vorklärbeckens --5, 5'--. Auf Grund der höheren Lage des Nachklärbeckens --16, 16'-- wird der Nachklärsehlamm selbsttätig in den Auffangbehälter 6'-- befördert. Der Ablass des Nachklärschlammes wird durch das Schwimmerventil - 19, 19'-vorgenommen.
Die Rückspülwassermengen, welche für die Beschickung der Hochleistungstropfkörper --10, 10'-- benötigt werden, können durch den hohen Wasserstand in dem Auffangbehälter --6, 6'-- ohne komplizierte Vorrichtungen geregelt werden (Schwimmerventil --19, 19'--).
Die Tropfkörper --10, 10'-- können auch mit Überdruck des Sprühraumes --13, 13'-- arbeiten. In diesem Falle tritt die eingeblasene Luft entgegen der Richtung des Pfeiles --B-- in den Düsenraum - -13, 13'-- ein. Wasser und Luft haben in diesem Fall durch den Tropfkörper den gleichen Weg (Gleichstromsystem).
Der Schlammfaulbehälter --20-- liegt im Mittelpunkt der Baueinheit --30--. Der Vorklärschlamm wird nach Ablassen der entsprechenden Menge Schlammwassers mittels der Pumpen --8, 8'-- in den Schlammfaulraum --20-- gefördert. Der anfallende Schwimmschlamm gelangt nach Zerstörung in die Schwimmschlammtaschen des Vorklärbeckens --5-- und kann von hier aus wieder in den Faulprozess eingeführt werden.
Die Schlammpumpen --8, --8, 8'-- pumpen den Vorklärschlamm in den Schlammfaulraum --20-- und die Umwälzpumpen --21, 21'-- sorgen für eine gute Durchmischung des ausgefaulten Schlammes mit dem Frischschlamm. Die Decke des Schlammfaulraumes --20-- wird so ausgebildet, dass sie in der ersten Ausbauphase der Baueinheit ohne Gasgewinnung, versehen mit einem Gasentlüftungsrohr --22--, den
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Der Faulraum --20-- wird zwecks Beschleunigung des Faulprozesses unter Ausnützung der Sonnenenergie geheizt. Die erforderlichen Solarzellen-24-sind am Dach --35-- angeordnet, wobei die gewonnene Wärme mittels eines Wärmetauschers den Faulraum --20-- direkt oder indirekt beheizt.
Zwischen dem Vorklärbecken --5, 5'-- und dem Faulschlammbehälter --20-- ist der Installationskeller --25, 25'--, der Bedienungsgang --26, 26'-- und der Rohrschacht --27-- angeordnet.
Bei Gasgewinnung kann ein Heizkessel, der durch das gewonnene Faulgas betrieben wird, als Ersatz für Zeiten ungenügender Sonnenenergie dienen.
Der Faulschlamm wird, wie üblich, aus dem Faulbehälter abgezogen. Er wird mittels Spezialtanker weggefahren und an geeigneter Stelle deponiert. Am zweckmässigsten ist es, ihn zusammen mit dem Stadtmüll auf dem Gelände der Baueinheit --30-- zu Mischkompost zu verarbeiten. Die Kompostierung kann auch zentral ausserhalb der Baueinheit --30-- vorgenommen werden.
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strichpunktierte Linie --31a, 31a'-- angedeutet ist.
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