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Die Erfindung betrifft einen Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, sowie die mit dem Modul ausgerüstete Abwasser-Behandlungsanlage selbst.
Abwasser-Behandlungsanlagen (Kläranlagen) sind in vielfältigster Ausführungsform bekannt Eine Differenzierung ist unter verschiedensten Kriterien möglich. Hinsichtlich ihrer Anschlusswerte erfolgt zumeist eine Unterscheidung in Kleinkläranlagen, kleine Kläranlagen sowie grosse Kläranlagen, wobei letztere insbesondere industrielle und kommunale Kläranlagen darstellen
Sowohl der Stand der Technik als auch die Erfindung werden nachstehend überwiegend im Zusammenhang mit Kleinkläranlagen naher erläutert, jedoch ohne Beschränkung hinsichtlich des Anwendungsbereiches des nachstehend näher beschriebenen Moduls.
Zur Reinigung beispielsweise von häuslichem Schmutzwasser, das in kleinen Mengen in abgelegenen Gebieten, zum Beispiel bei landwirtschaftlichen Betrieben, Hotels, Campingplätzen oder in kleineren Siedlungen anfällt und einer grösseren Abwasser-Behandlungsanlage nicht zugeführt werden kann, finden Kleinkläranlagen Verwendung, beispielsweise Mehrkammer- Ausfaulgruben gemäss DIN 4261 Teil 1. Feststoffe werden in einer Vorklärstufe abgetrennt und im Abwasser enthaltene organische Schmutzstoffe anaerob abgebaut. Das so vorbehandelte Abwasser wird anschliessend über ein Rieselrohmetz versickert oder durch Filterschichten im Erdreich geleitet.
Diese, besonders in ländlichen Gebieten noch oft vorhandenen Kläranlagen entsprechen nicht mehr modernen Anforderungen an die Abwasserreinigung. Ihre Abbauleistung ist unzureichend, durch die Versickerung besteht die Gefahr von Umweltschäden.
In der DIN 4261 Teil 2 werden Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung beschrieben Die genannte Mehrkammer-Grube gemäss DIN 4261 Teil 1 dient dabei insgesamt als Vorbehandlungsstufe zur Abtrennung von absetzbaren Stoffen und Schwimmstoffen
Dieser Mehrkammergrube wird zur biologischen (aeroben) Behandlung eine entsprechende Anlage nachgeschaltet, beispielsweise in Form eines Belebungsbeckens, einer Tropfkörper- oder Tauchkörperanlage Schliesslich verlangt die Norm, den biologischen Stufen eine Einrichtung zur Trennung von Schlamm und gereinigtem Abwasser nachzuschalten.
Insgesamt ergeben sich daraus drei getrennte Anlagenteile, die jeweils erhebliche Tiefbauarbeiten erfordern. Selbst wenn eine Mehrkammer-Ausfaulgrube vorhanden ist, kann diese im Rahmen der DIN 4261 Teil 2 nur als Vorklärstufe genutzt werden. Eine biologische Stufe und eine Nachklärstufe sind getrennt voneinander zu installieren und alle Einrichtungen strömungstechnisch zu verbinden.
Demgegenüber bietet die Kleinkläranlage gemäss der DE 38 37 852 C2 den Vorteil, Vorklärung, biologische Behandlung und Nachklärung in einer einzigen Mehrkammergrube durchzuführen. Zu diesem Zweck erfolgt eine Umrüstung der ursprünglich für den anaeroben Betrieb ausgelegten Mehrkammergrube durch Anordnung einer Belüftungseinrichtung und eines Festbettes in mindestens einer, zwischen einer Vorklärkammer und einer Nachklärkammer angeordneten Zwischenkammer Kleinkläranlagen gemäss DE 38 37 852 C2 sind in den letzten Jahren in grosser Zahl ernchtet worden und haben sich grundsätzlich bewährt.
Insbesondere zur Auslegung der biologischen Stufe mit Festbett und Belüftungseinrichtung sowie zum Anschluss entsprechender Gebläse und Steuerungs-/ Regelungseinrichtungen bedarf es jedoch der Hinzuziehung von Fachkräften Ausserdem ist der Zugang zu einer Mehrkammergrube gemäss DIN 4261 Teil 1, die meist mit einem Dom relativ geringen Querschnitts ausgebildet ist, nicht immer problemlos. So müssen - je nach Dimensionierung - einzelne Festbettsegmente getrennt in die Zwischenkammer eingebracht und dort zusammengebaut werden.
Die DE 295 04 584 U1 beschreibt eine Kleinkläranlage mit Mehrkammergrube, bei der ein Teil der Kammern zur Vorklärung und die verbleibende(n) Kammer (n) als aerobe biologische Reinigungsstufe ausgebildet ist (sind). Diese biologische Reinigungsstufe ist dann mit einer Nachklärkammer verbunden, die sich ausserhalb der Mehrkammergrube befindet Mittels dieser Nachklärkammer soll gewährleistet werden, dass sich in unterschiedlichen Mengen anfallender biologischer Ubershussschlamm absetzen kann.
Hinsichtlich der biologischen Stufe geht die DE 295 04 584 U1 also nicht über die Offenbarung der Kleinkläranlage gemäss der DE 38 37 852 C2 hinaus.
Die DE 41 02 781 A1 beschreibt die Umrüstung einer Belebungsanlage in eine "Festbettanlage" durch Umbau/Einbau von Aufwuchskörpern und Belüftern in das Belebungsbecken einer Belebungsanlage und Anpassung der übrigen Vorrichtungsteile Die FR 2
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708 923 A1 betrifft eine Kläranlage, bei der verschiedene Aufbereitungsschritte innerhalb einer gemeinsamen Anlage durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Aufrüstung von klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlagen, insbesondere einer Kleinkläranlage der vorgenannten Art zu vereinfachen und dabei gleichzeitig die Betriebssicherheit der Anlage insgesamt zu erhöhen sowie den konstruktiven und finanziellen Aufwand der Nachrüstung zu reduzieren
Im Gegensatz zur Lehre der DE 38 37 852 C2 beziehungsweise der DE 295 04 584 U1 geht die Erfindung dabei von der Überlegung aus, die biologische Stufe ausserhalb der (meist vorhandenen) Kleinkläranlage als autarken Modul zu gestalten und entsprechend die vorhandene Kleinkläranlage nur noch zur Vor- und Nachklärung zu nutzen.
Auf diese Weise werden mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht : - Das gesamte Volumen der Kleinkläranlage, beispielsweise der Mehrkammergrube, kann fur die Vor- und Nachklärung genutzt werden. Die Vor- und/oder Nachklärkammern lassen sich entsprechend grösser dimensionieren. Beispielsweise ist eine hälftige Aufteilung des
Gesamtvolumens zur Vorbeziehungsweise Nachklärung möglich.
- Die zum Beispiel vorhandene Mehrkammergrube braucht konstruktiv überhaupt nicht verändert zu werden. Da sie nunmehr ausschliesslich der Vor- beziehungsweise Nachklärung dient, sind keinerlei Einbauten notwendig.
- Der nachstehend noch näher beschriebene Modul mit der biologischen Reinigungsstufe kann als Komplett-Bauteil an beliebiger Stelle ausserhalb der vorhandenen Kleinkläranlage aufgestellt werden, beispielsweise im Keller eines benachbarten Wohnhauses Es müssen lediglich die Zu- und Ableitungen zwischen Kleinkläranlage und Modul verlegt und der Modul an eine Strom- und/oder Luftversorgung angeschlossen werden Dies ist auch für einen
Laien ohne weiteres zu besorgen.
- Der Modul kann hinsichtlich seiner Dimensionierung, der Art und Konstruktion der biologischen Stufe sowie der Auslegung der Steuerungs-/Regelungseinrichtungen individuell angepasst werden. So kann ein Modul mit einer biologischen Stufe in Form eines belüfteten
Festbetts zum Beispiel auf eine Kleinkläranlage für 4,8 oder 16 Einwohner ausgelegt werden. Auch eine nachträgliche Änderung des Moduls, zum Beispiel durch Vergrösserung der Festbett-Oberfläche, ist jederzeit möglich. Dazu können zum Beispiel einzelne Teil-
Module zu einem Gesamt-Modul zusammengestellt werden, wobei lediglich dafür Sorge zu tragen ist, dass die einzelnen Teil-Module strömungstechnisch miteinander oder parallel verbindbar sind. Hierzu stehen dem Fachmann verschiedenste konstruktive Möglichkeiten wie Steckverbindungen oder dergleichen zur Verfügung.
- Dadurch, dass der Modul ausserhalb der Kleinkläranlage zum Beispiel in einem Wohnhaus untergebracht werden kann, können Sicherheitsmassnahmen wie eine Isolierung gegen Frost gegebenenfalls entfallen.
- Es sind keine Tiefbauarbeiten notwendig. Der Modul kann ohne weiteres überirdisch aufgestellt werden.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung danach einen Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, mit einem, mindestens eine biologische Stufe eines insgesamt mehrstufigen klärtechnischen Aufbereitungsprozesses aufnehmenden Gehäuse, der an entsprechende Leitungen zur Zuführung von Abwasser aus einer Stufe der Abwasser-Behandlungsanlage zum Eingang der biologischen Stufe des Moduls und zur Rückführung von gereinigtem Abwasser vom Ausgang der biologischen Stufe in eine, strömungstechnisch der ersten Stufe nachgeschalteten Stufe der Abwasser-Behandlungsanlage anschliessbar ist.
Die biologische Stufe und damit der Modul insgesamt kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet werden Die wesentlichsten Möglichkeiten sind die Ausbildung der biologischen Stufe als Belebungsbecken, als getauchtes, insbesondere belüftetes Festbett beziehungsweise als Tropfkörper.
Entsprechende Einrichtungen beziehungsweise zugehörige Verfahren sind als solche im Stand der Technik bekannt ("Biologie der Abwasserreinigung", Gustav-Fischer-Verlag, Stuttgart, 2 Auflage 1988, DE 38 37 852 C2). Im Stand der Technik werden die entsprechenden Einrichtungen beziehungsweise Verfahren jedoch als integraler Bestandteil innerhalb einer einheitlichen Abwasser-Behandlungsanlage eingesetzt, während die biologische Stufe erfindungsgemäss Bestandteil eines ausserhalb der eigentlichen Abwasser-Behandlungsanlage zu installierenden
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autark arbeitenden Moduls ist, der lediglich mit vor- beziehungsweise nachgeschalteten Stufen der Abwasser-Behandlungsanlage strömungstechnisch verbunden wird.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Modul eine Pumpe zur Förderung des Abwassers von der Abwasser-Behandlungsanlage zum Modul und wieder zurück. Die Pumpe könnte natürlich auch im Bereich der Abwasser-Behandlungsanlage angeordnet werden, als Bestandteil des Moduls ergibt sich jedoch der Vorteil, dass keine separaten Installationen notwendig sind
Je nach Art der biologischen Stufe kann der Modul nach weiteren Ausführungsformen auch ein Gebläse zur Steuerung/Regelung und damit zur Dosierung etwaig zugeführter Luft umfassen Dabei kann die Luft einem, oder mehreren, im Modul integrierten Belüfter(n) zugeführt werden,
die vorzugsweise bodenseitig angeordnet sind und zum Beispiel bei der Ausführungsform des Moduls mit getauchtem Festbett Luft in feindosierter Form der Festbettoberfläche zuführen
Die in allen Richtungen des Koordinatensystems offene Struktur des Festbettes sorgt dafur, dass sich sowohl das Abwasser wie auch die über den Belüfter zugeführte Luft gleichmässig über den gesamten, vom Festbett eingenommenen Raum verteilen kann. Auf diese Weise wird eine intensive Belüftung/Durchströmbarkeit des Festbetts erreicht und die Ausbildung eines biologischen Rasens durch aerobe sessile Mikroorganismen gefördert.
Wie ausgeführt kann der Modul selbst auch mehrstufig ausgebildet sein und zum Beispiel aus mehreren, strömungstechnisch hintereinander oder parallel geschalteten biologischen Stufen und entsprechenden Einrichtungen zur Überführung des Abwassers von einer Stufe zur nächsten bestehen, wobei die Rückführleitung zur Abwasser-Behandlungsanlage an die in Strömungsrichtung des Abwassers letzte Stufe anschliessbar ist. Auf diese Weise kann der Modul zum Beispiel beim Anschluss zusätzlicher Wohneinheiten an eine Kleinkläranlage in seiner biologischen Stufe angepasst (erweitert) werden.
Die modulartige Gestaltung schafft auch die Möglichkeit, mindestens eine biologische Stufe zur Nitrifikation und/oder mindestens eine biologische Stufe zur Denitrifikation auszubilden
Der Anwender kann entsprechend eine auf seine abwassertechnischen Verhältnisse zugeschnittene Modul-Lösung erwerben. Der Installationsaufwand vor Ort wird auf ein Minimum reduziert. Es sind lediglich die Verbindungsleitungen zur bestehenden Abwasser- Behandlungsanlage zu verlegen und der Modul elektrisch und/oder pneumatisch anzuschliessen
Der Modul ermöglicht es, eine zum Beispiel vorhandene Ausfaulgrube, die weitestgehend anaerob arbeitet, zu einer vollbiologischen, aeroben Anlage ohne nennenswerte Bauarbeiten oder Umbauarbeiten aufzurüsten, die auch modernsten umwelttechnischen Anforderungen genügt Diese Möglichkeit der Aufrüstung ist überdies preisgünstig.
Durch die variable Gestaltung des Moduls ist eine individuelle Anpassung an die lokalen Verhältnisse möglich, und zwar ohne Hinzuziehung von Fachkräften am Einbauort.
Die Erfindung umfasst schliesslich eine klärtechnische Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere Kleinkläranlage, mit mindestens einer ersten Kammer zur Abtrennung von ab- setzbaren Stoffen und Schwimmstoffen aus dem verunreinigten Abwasser und mindestens einer zweiten, im strömungstechnischen Sinne nachgeschalteten Kammer zur Trennung von Schlamm und gereinigtem Abwasser, sowie einem ausserhalb der Behandlungsanlage angeordneten Modul der vorstehend beschriebenen Art, wobei der Auslauf der ersten Kammer mit dem Einlauf des Moduls und der Auslauf des Moduls mit dem Eingang der zweiten Kammer strömungstechnisch verbunden ist.
Die Kleinkläranlage kann eine Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1 sein, bei der mindestens eine der Kammem als Vorklärkammer und mindestens eine der Kammern als Nachklärkammer benutzt und der Modul strömungstechnisch zwischen Vorklärung und Nachklärung angeordnet wird. Dieses Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Figurenbeschreibung noch näher erläutert
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen .
Die einzige Figur zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1, an die ein externer erfindungsgemasser Modul angeschlossen ist
Das Bezugszeichen 10 charakterisiert dabei eine 3-Kammer-Grube nach DIN 4261 Teil 1 mit einer ersten Kammer 12, die etwa das halbe Nutzvolumen einnimmt, einer zweiten Kammer 14 und einer dritten Kammer 16, die jeweils etwa ein Viertel des Nutzvolumens beanspruchen
Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Zulauf für verunreinigtes Abwasser dargestellt, uber den das Abwasser in die Kammer 12 gelangt, die der Vorklärung durch Sedimentation dient
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An dem dem Zulauf 18 gegenüberliegenden Ende der Kammer 12 führt eine Leitung 20 aus der Kammer 12, die mit ihrem anderen Ende in einen erfindungsgemässen Modul 22 einmündet, der ein Gehäuse 24 besitzt,
in dem eine etwa 3/4 des Gesamtvolumens des Moduls einnehmende erste Kammer 26 ausgebildet ist, an der seitlich zwei jeweils etwa 1/8 einnehmende Kammern 28 und 30 zu erkennen sind. Die Kammer 26 dient der Aufnahme eines vollständig durchströmbaren Festbetts 32, welches hier aus einer Vielzahl von vertikal angeordneten Netzrohren 34 besteht, wobei die Netzrohre 34 vollständig in dem in der Kammer 26 befindlichen Abwasser einliegen und mit Abstand zum Boden des Moduls 22 enden. Mit geringem Abstand zum Boden sind unterhalb der Netzrohre 34 Belüftungseinrichtungen 36 ausgebildet, die hier von sogenannten Membran- Teller-beluftern gebildet werden, die über eine in der Kammer 28 angeordnete Gebläseeinrichtung mit Luft (Sauerstoff) versorgt werden.
Die so in der Kammer 26 ausgebildete biologische Stufe ist demzufolge als getauchtes, belüftetes Festbett gestaltet. Die Oberfläche der Netzrohre 34 dient zur Ansiedlung aerober sessiler Mikroorganismen. Auf den Netzrohren 34 wird demzufolge ein sogenannter biologischer Rasen ausgebildet. Beabstandet zu der Stelle, in der über die Leitung 20 das vorgereinigte Abwasser in die Kammer 26 gelangt, verläuft eine weitere Leitung 38 von der Kammer 26 zurück zur 3-Kammer-Grube 10 und mündet dort in die Kammer 14 Etwaiger Überschussschlamm, der aus der Kammer 26 in die Kammer 14 geführt wird, kann dort sedimentieren, bevor das gereinigte Abwasser in die dritte Kammer 16 der 3-Kammer-Grube 10 gelangt und von dort über einen Ablauf 40 weggeführt wird.
Die Kammer 30 enthält eine Steuerungs-/Regelungseinheit für folgende Verfahrensparameter - Luftzufuhr zum Festbett (Menge, Dauer, Intervallschaltung etc. ) - gegebenenfalls Aktivierung einer Pumpe zur (hier nicht dargestellten) Schlammruckführung von der Nachklärung (Kammern 14,16) in die Vorklärung (Kammern 12) zur
Schlammstapelung - Betriebs-/Störfallanzeige.
Soweit dies gewünscht wird oder erforderlich ist, kann der Modul 22 durch Anschluss eines weiteren Moduls ergänzt werden, der vorzugsweise unmittelbar an den Modul 22 angrenzt, wobei das Abwasser in diesem Fall von der Kammer 26 in die entsprechende Kammer des zweiten Moduls gelangt und die Rückführleitung 38 von diesem weiteren Modul zurück zur Kammer 14 der 3-Kammer-Grube 10 geführt wird. Der weitere Modul kann dabei entweder ebenfalls eine als getauchtes, belüftetes Festbett gestaltete biologische Stufe aufweisen ; ist aber auch möglich, in diesem weiteren Modul eine andere Verfahrenstechnologie zur biologischen Reinigung von Abwasser auszubilden.
Patentansprüche:
1 Modul zur Aufrüstung einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage (10), mit einem, mindestens eine biologische Stufe eines insgesamt mehrstufigen klärtechnischen Aufbereitungsprozesses aufnehmenden Gehäuse (24), der an entsprechende Leitungen (20, 38) zur Zuführung von Abwasser aus einer Stufe (12) der
Abwasser-Behandlungsanlage (10) zum Eingang der biologischen Stufe (26) des Moduls (22) und zur Rückführung von gereinigtem Abwasser vom Ausgang der biologischen Stufe (26) in eine, strömungstechnisch der ersten Stufe (12) nachgeschalteten Stufe (14) der
Abwasser-Behandlungsanlage (10) anschliessbar ist.