AT523339B1

AT523339B1 - Kläranlage

Info

Publication number: AT523339B1
Application number: ATA51159/2019A
Authority: AT
Inventors: Wett Dr Bernhard
Original assignee: Wett Dr Bernhard
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-09-15
Also published as: WO2021134109A1; US20230032106A1; AT523339A1; EP4085028A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kläranlage mit zumindest einem Klärbecken, wobei das Klärbecken zumindest einen Belebungsbereich (1) mit zumindest einer Belüftungsöffnung (6) zum Einblasen von sauerstoffhältigem Gas zur Durchmischung von zu klärendem Wasser und zumindest einen Absetzbereich (2) mit zumindest einem Abfluss (19) aufweist, wobei der Belebungsbereich (1) vom Absetzbereich (2) durch zumindest ein Wandsystem (3) abgegrenzt ist, und wobei das Wandsystem (3) ein Kanalsystem (8) aufweist, welches zumindest eine zum Belebungsbereich (1) führende erste Öffnung (11) im Bereich des Wasserspiegels und eine Schlammabführeinrichtung (10) des Kanalsystems (8) im Bereich einer Unterwand (21) des Klärbeckens zum Transport von feststoffreichem Wasser vom Absetzbereich (2) in den Belebungsbereich (1) aufweist. Aufgabe der Erfindung ist, eine Kläranlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Kläranlage mit einem verbesserten Wasserdurchsatz bereitzustellen. Dies wird dadurch gelöst, dass das Kanalsystem (8) unterhalb der ersten Öffnung (11) und oberhalb der Schlammabführeinrichtung (10) eine zum Absetzbereich führende zweite Öffnung (12) aufweist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kläranlage mit zumindest einem Klärbecken, wobei das Klärbecken zumindest einen Belebungsbereich mit zumindest einer Belüftungsöffnung zum Einblasen von sauerstoffhältigem Gas zur Durchmischung von zu klärendem Wasser und zumindest einen Absetzbereich mit zumindest einem Abfluss aufweist, wobei der Belebungsbereich vom Absetzbereich durch zumindest ein Wandsystem abgegrenzt ist und wobei das Wandsystem ein Kanalsystem aufweist, welches zumindest eine zum Belebungsbereich führende erste Öffnung im Bereich des Wasserspiegels und eine Schlammabführeinrichtung des Kanalsystems im Bereich einer Unterwand des Klärbeckens zum Transport von feststoffreichem Wasser vom Absetzbereich in den Belebungsbereich aufweist, wobei die Schlammabführeinrichtung zumindest eine zum Absetzbereich führende dritte Öffnung und eine zum Belebungsbereich zugewandte vierte Öffnung aufweist.

[0002] Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kläranlage, wobei zu klärendes Wasser in zumindest einem Klärbecken in einem Belebungsbereich belüftet wird, in einem vom Belebungsbereich abgegrenzten Absetzbereich beruhigt wird und das Wasser über einen Ablauf im Absetzbereich abgeführt wird und wobei dazu Wasser aus einem wasserpiegelnahen Bereich des Belebungsbereichs über eine erste Öffnung in ein Kanalsystem in einen Absetzbereich geführt wird und feststoffreiches Wasser aus dem Absetzbereich in den Belebungsbereich über eine Schlammabführeinrichtung des Kanalsystems transportiert wird, wobei feststoffreiches Wasser aus dem Absetzbereich über eine dritte Öffnung der Schlammabführeinrichtung in das Kanalsystem und durch eine vierte Öffnung durch die erste Wand aus dem Kanalsystem geführt wird, wobei ein Deflektor über die vierte Öffnung eintretendes Gas von der dritten Öffnung wegleitet.

[0003] Klärbecken der beschriebenen Art durchmischen das Wasser durch Gaseintragung, um darin befindliche Feststoffe - es handelt sich hier hauptsächlich um Schlamm - gleichmäßig zu verteilen. Gleichzeitig kann durch die Eintragung von Luft oder anderen sauerstoffhältigen Gasen Sauerstoff für aerobe Bakterien bereitgestellt werden, die biologische Substanzen abbauen. Dabei sollte beim Abführen des Wassers der Feststoffanteil möglichst niedrig sein. Darum sind Absetzbereiche besonders sinnvoll, in denen sich das durchmischte Wasser beruhigen kann, Feststoffe langsam absinken können und das geklärte, feststoffarme Wasser abgeführt werden kann. Dabei bildet sich ein feststoffreicher Anteil an Wasser, also Schlamm, der wieder in den Durchmischungsbereich rückgeführt werden soll. Das Abführen des Wassers kann einerseits während der Durchmischung erfolgen, also während Gas eingeblasen wird oder die Gaseinblasung kann während des Abführens des Wassers unterbrochen werden.

[0004] Die US 2,574,685 A1 beschreibt eine Kläranlage, wobei eine erste Wand, die dem Belebungsbereich zugewandt ist, im Bereich der Wasseroberfläche und im Bereich der Unterwand des Klärbeckens Offnungen aufweist. Eine dem Absetzbereich zugewandte zweite Wand ist im oberen Bereich der ersten Wand angeordnet und unterbricht das Fließen von Wasser im Wesentlichen in der oberen Hälfte des Klärbeckens. Damit wird ein Kanalsystem zwischen den zwei Wänden gebildet. Wird Luft eingeblasen, so wird Wasser über die obere Öffnung der ersten Wand zwischen den Wänden in einen unteren Bereich des Absetzbereichs geführt und kann sich dort beruhigen und die Feststoffe können langsam absinken. Abgesunkener, sich verdichtender Feststoff kann als Schlamm über die untere Öffnung der ersten Wand in den Belebungsbereich transportiert werden. Nachteilig ist jedoch, dass es bei starker Durchmischung insbesondere bei Gaseinblasung nahe der ersten Wand zu einem Durchspülen von Gasblasen durch die untere Öffnung der ersten Wand in den Absetzbereich kommt. Dies stört das Absetzen der Feststoffe und führt zu einer Verlängerung der Absetzdauer der Feststoffe und einer verminderten Effizienz und geringerem Wasserdurchsatz pro Zeit. Dazu wird der Anteil an Feststoffen des abgeführten oder abfließenden Wassers erhöht, was zu Problemen bei weiteren Klärprozessen führen kann.

[0005] In der US 3,161,590 A1 ist eine alternative Ausführung gezeigt, bei der die zweite Wand fast bis zur Unterwand geführt wird und ein Deflektor an der Seitenwand angeordnet ist. Der Deflektor, die Öffnung der zweiten Wand und die Öffnung der dritten Wand sind damit Teil einer

Schlammabführeinrichtung. Der Schlamm wird somit über diese Schlammabführeinrichtung aus dem Absetzbereich in den Belüftungsbereich geführt. Durch den Deflektor wird aber das Eindringen von Gasblasen in den Absetzbereich verhindert. Nachteilig ist jedoch, dass so Wasser aus dem unteren Bereich des Beckens in den Absetzbereich geführt wird. Dieses Wasser ist üblicherweise besonders reich an Feststoffen, wodurch die Absetzzeit im Absetzbecken, bis im oberen Bereich des Absetzbeckens ausreichend feststoffarmes Wasser vorhanden ist, verlängert wird. Außerdem wird durch diese Strömung Feststoff auf seinen Weg vom Absetzbereich in den Belebungsbereich von der Einströmung mitgerissen und wieder in den Absetzbereich geführt, was eine zusätzliche Eintragung von Feststoffen in den Absetzbereich verursacht.

[0006] In der US 2,989,186 A1 wird eine Kläranlage offenbart, welche ein Wandsystem aufweist, welches eine erste Öffnung zum Belebungsbereich und eine Schlammabführeinrichtung aufweist. Dabei ist die zum Absetzbereich gerichtete Wand im Bereich der Schlammabführeinrichtung kürzer ausgeführt, damit feststoffarmes Wasser über die erste Öffnung durch das Wandsystem über die Schlammabführeinrichtung in den Absetzbereich fließen kann. Dies führt zu einer Aufwirbelung der bereits abgesetzten Feststoffe, zu einer verlängerten Absetzzeit und damit zu einem verringertem Wasserdurchsatz.

[0007] Um die Ansiedelungsfläche für mikrobielles Wachstum zu erhöhen, können in solchen Kläranlagen Trägermittel in Form von absinkenden, schwebenden oder schwimmenden, festen Gegenständen eingesetzt werden. An deren Oberfläche können sich Mikroorganismen ansiedeln und so ein Biofilm bilden. Bei solchen sogenannten Moving Bed Verfahren wird damit eine verbesserte Klärung erreicht. Diese Trägermittel, auch Carrier genannt, werden meist in Form von räder- oder kugelartigen, eventuell schwammig ausgebildeten Kunststoffelementen in die Kläranlage eingeschüttet. Zur Abführung des geklärten Wassers werden an den Auslässen Gitter vorgesehen, welche die Trägermittel zurückhalten. Dabei kann es aufgrund der Strömung zu einer Anstauung der Trägermittel im Bereich der Gitter kommen.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist damit, eine Kläranlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Kläranlage mit einem verbesserten Wasserdurchsatz bereitzustellen.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kanalsystem unterhalb der ersten Öffnung und oberhalb der Schlammabführeinrichtung eine zum Absetzbereich führende zweite Offnung aufweist.

[0010] Sie wird auch dadurch gelöst, dass das oberflächennahe Wasser über eine zweite Öffnung unterhalb der ersten Öffnung und oberhalb der Schlammabführeinrichtung in den Absetzbereich geführt wird.

[0011] Dies ermöglicht das Einfließen von Wasser von der ersten Öffnung über das Kanalsystem in den Absetzbereich, ohne die Rückführung von feststoffreichem Wasser in den Belebungsbereich zu stören. Dadurch wird einerseits das Einfließen von besonders feststoffarmem Wasser vom wasserspiegelnahen Bereich des Belüftungsbereichs in den Absetzbereich ermöglicht. Andererseits kann feststoffreiches Wasser über die Schlammabführeinrichtung abgeführt werden, ohne dass Feststoffe von der darüber liegenden Strömung mitgerissen werden. Damit wird die Feststoffmenge im Absetzbereich vermindert, das Absinken der Feststoffe beschleunigt und so eine besonders schnelle Klärung des Wassers im Absetzbereich ermöglicht.

[0012] Dabei wird bei Richtungs- oder Ortsangaben wie unten, oben, waagrecht oder vertikal, von einer Kläranlage in bestimmungsgemäßer Gebrauchslage ausgegangen. Damit ist gemeint, dass die Unterwand, also der Boden des Klärbeckens im Wesentlichen dem Wasserspiegel gegenüberliegt.

[0013] Wird Gas über die Belüftungsöffnungen eingeleitet, so wird das Wasser des Belüftungsbereichs durchmischt und gleichzeitig der Wasserspiegel dieses Bereichs erhöht sowie deren Dichte gesenkt. Gleichzeitig bleibt zunächst der Wasserspiegel, das Volumen und die Dichte im Absetzbereich im Wesentlichen unverändert. Die dadurch erzeugte Druckdifferenz zwischen diesen Bereichen führt damit zu einem Einfluss von Wasser aus dem Belebungsbereich durch die erste Offnung in das Kanalsystem und durch die zweite Öffnung in den Absetzbereich. Gleichzei-

tig wird Wasser aus dem Absetzbereich im unteren Bereich durch die Schlammabführeinrichtung abgeleitet.

[0014] Es ergibt sich auch eine vorteilhafte Druckverteilung: In Oberflächennähe des Belebungsbereichs bewirkt der Wasserspiegelanstieg infolge Belüftung eine Druckerhöhung, die das feststoffarme Wasser in die erste Öffnung treibt. In Bodennähe wird dieser Druckunterschied durch die Dichtedifferenz zwischen Belüftetem und unbelüftetem Wasser ausgeglichen und damit wird keine Einströmung von unten durch die Schlammabführeinrichtung bewirkt und somit wird das gravimetrische Absinken der Feststoffe nicht gestört. Dies bedingt das Einströmen von feststoffarmem Wasser in den Absetzbereich und begünstigt den Abtransport von feststoffreichem Wasser.

[0015] Besonders vorteilhaft ist, wenn das Wandsystem als Doppelwand ausgeführt ist und wenn an einer ersten Wand, die dem Belebungsbereich zugewandt ist, die erste Öffnung und an einer zweiten Wand, die dem Absetzbereich zugewandt ist, die zweite Öffnung angeordnet ist. Diese Bauweise ist stabil und kosteneffizient.

[0016] Die Erfindung ist insbesondere bei der Verwendung von Moving Bed Verfahren oder bei Moving Bed Kläranlagen vorteilhaft. Denn da die Trägermittel in der Regel eine höhere Dichte aufweisen als Wasser, werden sie durch Mischen bzw. Belüften in Schwebe gehalten und sinken in beruhigten Zonen ab.

[0017] Um Trägermittel vor dem Eindringen in den Absetzbereich zu hindern, kann vorgesehen sein, dass zumindest die erste Öffnung ein Rückhaltegitter aufweist. Damit kann erreicht werden, dass mit sehr hoher Sicherheit keine Trägermittel in den Absetzbereich eindringen. Das Rückhaltegitter weist dabei vorzugsweise eine Maschenweite, also lichter Maschenabstand, von 1 cm bis 3 cm oder größer auf. Damit wird der Durchfluss des Wassers nicht behindert, jedoch die Trägermittel zurückgehalten. Abhängig von der Art der Trägermittel können auch andere Maschenweiten vorteilhaft sein. Vorzugsweise weist die erste Öffnung ein Rückhaltegitter auf, während die vierte Öffnung frei von einem Rückhaltegitter ist. Damit kann das Eindringen der Trägermittel in den Absetzbereich verhindert werden, Feststoffe jedoch ohne Probleme in den Belüftungsbereich rückgeführt werden. Die erste und zweite Wand können dabei auch als eine Wand ausgeführt sein, in deren Innerem das Kanalsystem angeordnet ist. Alternativ kann auch beispielsweise nur eine Wand mit dem Kanalsystem bildenden Rohrleitungen vorgesehen sein.

[0018] Weiters kann vorteilhaft sein, wenn zumindest die zweite Wand zumindest unterhalb der zweiten Öffnung eine Steigung zwischen 50° und 70°, vorzugsweise zwischen 55° und 65° aufweist. Mit anderen Worten erstreckt sie sich in einem Winkel zwischen 50° und 70°, vorzugsweise zwischen 55° und 65° zum waagrechten Untergrund oder Wasserspiegel. Durch eine derartige Steigung wird die Querschnittsfläche des Absetzbereichs in Richtung des Wasserspiegels erhöht. Absinkender Feststoff bleibt dabei nicht an der schrägen zweiten Wand liegen, sondern rutscht weiter hinunter. So wird der Feststoff gesammelt und weiter konzentriert. Vorzugsweise ist an der tiefsten Stelle, also am unteren Ende der zweiten Wand die Schlammabführeinrichtung angeordnet.

[0019] Besonders vorteilhaft ist, wenn die zweite Öffnung auf Höhe einer Sedimentationszone des Absetzbereichs angeordnet ist, bzw. Wasser durch die zweite Öffnung in eine Sedimentationszone des Absetzbereiches eingeleitet wird. Durch die Strömungsberuhigung des Wassers im Absetzbereich kann dieser Bereich grob in drei Zonen unterteilt werden. Es bildet sich zuoberst eine klare Zone mit besonders feststoffarmem Wasser, welches vorzugsweise über den Ablauf abtransportiert wird. Darunter ist eine Sedimentationszone angeordnet, in der die Feststoffe zunehmend durch die Schwerkraft absinken, um die darunter liegende Schlammzone zu bilden. Diese Schlammzone ist besonders feststoffreich und das Wasser-Feststoffgemisch dieser Zone wird vorzugsweise durch die Schlammabführeinrichtung abtransportiert.

[0020] Durch das Einleiten des Wassers in die Sedimentationszone wird einerseits das klare Wasser der klaren Zone nicht durch das einströmende, feststoffreichere Wasser verunreinigt. Gleichzeitig wird das bereits abgesunkene, feststoffreiche Wasser der Schlammzone nicht erneut

aufgewühlt. In der Sedimentationszone kann sich das einströmende Wasser beruhigen und die Feststoffe beginnen abzusinken.

[0021] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Bereich der ersten Öffnung und zumindest unterhalb der ersten Öffnung ein erstes Leitglied angeordnet ist, das sich vom Wandsystem weg und in Richtung des Belebungsbereichs erstreckt. Damit wird einerseits verhindert, dass von unten aufsteigende Gasblasen aus dem Belebungsbereich in das Kanalsystem eindringen und dort die Strömungen negativ beeinflussen. Andererseits wird dadurch das Einleiten von der Wasseroberfläche besonders nahem Wasser des Belebungsbereichs begünstigt. Dieses Wasser ist besonders feststoffarm.

[0022] Dementsprechend ist es auch vorteilhaft, wenn im Bereich der zweiten Öffnung und zumindest unterhalb der zweiten Öffnung ein zweites Leitglied angeordnet ist, das sich vom Wandsystem weg und in Richtung der ersten Wand erstreckt. Dadurch wird das Eindringen von Luftblasen aus dem Kanalsystem in den Absetzbereich verhindert und das Einströmen des durch die erste Öffnung eingeströmten Wassers begünstigt.

[0023] Die Leitglieder zeigen vorzugsweise in Richtung der Oberfläche. Sie verbessern das Einströmen von Wasser näher der Oberfläche durch die Öffnungen und leiten gleichzeitig Wasser und Luftblasen von weiter unten und von dem Absetzbereich von den Öffnungen weg. Die aufsteigenden Luftblasen auf der Seite des Belebungsbereiches entlang dem geneigten Leitglied bewirken eine Strömungswalze, die feststoffreiches Wasser aus der vierten Öffnung zieht und in Richtung Wasseroberfläche führt und somit Ablagerungen verhindert. Werden Trägermaterialien eingesetzt, dann bewirkt diese Strömungswalze ein Freispülen der ersten Einströmöffnung und ein stauendes Akkumulieren der Trägermaterialien wird verhindert.

[0024] Weiters ist vorteilhaft, wenn die erste Wand und die zweite Wand zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel geführt werden. Dadurch bildet sich zwischen ihnen zumindest ein im Wesentlichen ebenmäßiger Kanal, durch den Wasser ruhig und trubulenzarm fließen kann.

[0025] Es kann vorgesehen sein, dass die erste Wand und die zweite Wand zumindest in den parallelen Abschnitten zwischen 5 cm und 40 cm, vorzugsweise zwischen 15 cm und 30 cm voneinander entfernt sind. Dies ist besonders vorteilhaft, da so eine regelmäßige und laminare Strömung von Wasser zwischen den Wänden möglich ist, der Fließwiderstand aber gering genug ist, dass genügend Wasser hindurchfließen kann.

[0026] Vorteilhaft ist, wenn die zweite Wand und vorzugsweise auch die erste Wand entlang ihrer Höhenerstreckung zumindest einen Knickbereich aufweist, wobei die zweite Öffnung im Bereich unterhalb, vorzugsweise direkt unterhalb des Knickbereichs angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist in diesem Sinne, wenn die zweite Wand oberhalb des Knickbereichs steiler ist als unterhalb des Knickbereichs. Dadurch wird die Steigung in Richtung des Wasserspiegels erhöht, sobald ein ausreichender Querschnitt des Absetzbereichs erreicht ist. Es ist auch vorteilhaft, wenn die erste Wand unterhalb des Knickbereichs steiler ist als die zweite Wand unterhalb des Knickbereichs, wobei die Differenz der Steigung zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand vorzugsweise zwischen 3° und 10°, vorzugsweise 5° beträgt. Dadurch wird der Querschnitt des Zwischenraums zwischen den Wänden ab dem Knick nach unten hin größer. Dies kann dazu dienen, für die unten angeordnete Schlammabführeinrichtung Platz zu schaffen.

[0027] Um den Weg von der ersten zur zweiten Öffnung zu vergrößern, kann vorgesehen sein, dass die erste Öffnung entlang der Breitenerstreckung des ersten Wandsystems versetzt zur zweiten Öffnung angeordnet ist. Dies kann dazu noch das Absinken von Feststoffen vorbei an der zweiten Öffnung und in untere Teile des Kanalsystems fördern, wodurch das in den Absetzbereich eingeleitete Wasser feststoffärmer ist. Die absinkenden Feststoffe können über das Kanalsystem beispielsweise der Schlammabführeinrichtung zugeleitet werden.

[0028] Eine besonders einfache Ausführungsvariante sieht vor, dass der Ablauf als Überlauf ausgeführt ist. Dadurch muss kein Ventil gesteuert werden, sondern der Ablauf erfolgt automatisch, sobald der Wasserstand im Absetzbereich eine bestimmte Obergrenze überschreitet.

[0029] Es ist besonders vorteilhaft, dass die Schlammabführeinrichtung zumindest eine zum Absetzbereich führende dritte Öffnung und eine zum Belebungsbereich zugewandte vierte Öffnung aufweist. Die dritte und vierte Öffnung können sich dabei im Wesentlichen durchgehend über die gesamte Breite des Absetzbereichs erstrecken.

[0030] Die dritte Öffnung und die vierte Öffnung können übereinander angeordnet sein und sich zumindest teilweise überlappen. Die dritte und vierte Öffnung sind damit entlang einer vertikalen Achse übereinander angeordnet. Dies bedingt einen leichten Abtransport des feststoffreichen Wassers, welches einfach durch die dritte und vierte Öffnung hindurchsinken kann.

[0031] Darüber hinaus kann zwischen der dritten Öffnung und der vierten Öffnung ein Deflektor angeordnet sein, der die dritte Öffnung zumindest teilweise überragt. Dadurch werden durch die vierte Öffnung eintretende Gasblasen an dem Durchströmen durch die dritte Offnung gehindert. Stattdessen werden sie vorzugsweise in das Kanalsystem geleitet und so abgeführt.

[0032] Entsprechendes gilt auch, wenn feststoffreiches Wasser aus dem Absetzbereich über eine dritte Öffnung der Schlammabführeinrichtung in das Kanalsystem und durch eine vierte Offnung durch die erste Wand aus dem Kanalsystem geführt wird, wobei ein Deflektor über die vierte Öffnung eintretendes Gas von der dritten Öffnung wegleitet.

[0033] Um den Wasserdurchsatz durch das Kanalsystem zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass mehrere erste Öffnungen auf im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet sind und sie entlang einer Breitenerstreckung des Wandsystems im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind. Damit wird auch eine möglichst homogene Entnahme des Wassers aus dem Belebungsbereich ermöglicht.

[0034] Weiters kann vorgesehen sein, dass mehrere zweite Öffnungen auf im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet sind und sie entlang einer Breitenerstreckung des Wandsystems im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.

[0035] Besonders vorteilhaft ist, wenn die vierte Öffnung und die Belüftungsöffnung horizontal versetzt zueinander angeordnet sind. Wesentlich ist dabei, dass sich unterhalb der vierten Offnung damit keine Belüftungsöffnung befindet, also der Bereich unterhalb der vierten Öffnung von Belüftungsöffnungen frei bleibt. Somit wird die Gefahr, dass Gasblasen in das Kanalsystem eindringen weiter vermindert.

[0036] Vorteilhaft ist, wenn während der Belüftung der Wasserspiegel im Belüftungsbereich höher gehalten wird, als im Absetzbereich. Dies kann durch stetiges Einleiten von Gas durch den Belüftungsbereich erreicht werden. Dadurch wird die Ableitung des feststoffreichen Wassers aus und die Einleitung von feststoffarmem Wasser in den Absetzbereich begünstigt.

[0037] Besonders vorteilhaft ist, wenn die Strömung im Kanalsystem zumindest abschnittsweise laminar ist. Dies kann einerseits durch die richtige Dicke und Form der Kanäle und andererseits durch glatte Kanalwände begünstigt werden. Durch die laminare Strömung kann das Absetzen von Feststoffen im Strömungsquerschnitt während des Strömens verbessert werden. Dies erleichtert die spätere Abscheidung der Feststoffe. Gleichzeitig wird so das Aufsteigen von Gasblasen in entgegengesetzter Richtung in den feststoffärmeren Strömungsquerschnittsteilen begünstigt.

[0038] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand einer in der Figur dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsvariante näher erläutert. Es zeigt:

[0039] Die Figur eine Ausführungsform eines Klärbeckens einer erfindungsgemäßen Kläranlage in einem Schnitt.

[0040] Die Figur zeigt einen Teil eines Klärbeckens in einem Schnitt. Dabei ist ein Belüftungsbereich 1 und ein Absetzbereich 2 voneinander durch ein als Doppelwand ausgeführtes Wandsystem 3 getrennt. Das Wandsystem 3 weist eine dem Belüftungsbereich 1 zugewandte erste Wand 4 und eine dem Absetzbereich 2 zugewandte zweite Wand 5 auf, welche über Querstreben 20 verbunden sind. Die erste und zweite Wand 4,5 erstreckt sich über die gesamte Breite des Klärbeckens.

[0041] Der Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Wand 4, 5 bildet damit ein Kanalsystem 8 mit einen durchgehenden Kanal 9 von der Wasseroberfläche bis zum unteren Ende der Wände 4,5.

[0042] Die erste und zweite Wand 4, 5 werden aus entlang einer Breitenwand 7 aneinandergereihten Wandelementen zusammengesetzt. Diese erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Höhe der Wände. Damit kann ein derartiges Wandsystem 3 leicht in bestehende Klärbecken nachträglich eingebaut werden, wobei die Zahl der aneinandergereihten Wandelemente von der Breite des Klärbeckens abhängt.

[0043] Im Bereich einer Unterwand 21 des Klärbeckens sind über die gesamte Längserstreckung an einer Längswand des Klärbeckens im Belebungsbereich 1 Belüftungsöffnungen 6 angeordnet, durch die Luft eingeblasen werden kann. Nur im Bereich der Breitenwand 7, an der das Wandsystem 3 angeordnet ist, ist keine Belüftungsöffnung 6 vorgesehen. Damit ist unterhalb einer vierten Öffnung 14 keine Belüftungsöffnung 6 angeordnet.

[0044] Die erste und zweite Wand 4, 5 sind im oberen Bereich parallel, etwa 20 cm voneinander entfernt und weisen eine Steigung von 80° auf. Etwa mittig entlang ihrer Höhenerstreckung weist sowohl die erste Wand 4 als auch die zweite Wand 5 einen Knickbereich 18 auf. Unterhalb dieses Knickbereichs 18 weist die erste Wand 4 eine Steigung von 65° und die zweite Wand 5 eine Steigung von 60° auf. Damit wird der Kanal 9 ab dem Knickbereich 18 nach unten hin breiter und mündet schließlich in eine Schlammabführeinrichtung 10 am unteren Ende der ersten und zweiten Wand 4, 5.

[0045] Im Bereich eines minimalen Wasserspiegels 22 weist die erste Wand 4 eine erste Öffnung 11 auf, welche den Kanal 8 mit dem Belüftungsbereich 1 verbindet. Am unteren Ende der ersten Wand 4 ist die durchgehende vierte Öffnung 14 angeordnet, welche im Wesentlichen waagrecht, also parallel zur Wasseroberfläche steht. Die zweite Wand 4 weist unterhalb der ersten Öffnung 11 und direkt unterhalb des Knickbereichs 18 eine zweite Offnung 12 auf, die den Kanal 9 mit dem Absetzbereich 2 verbindet. Am unteren Ende der zweiten Wand 5 weist sie außerdem noch eine dritte Öffnung 13 auf, die ebenso zum Absetzbereich 2 führt. Dabei sind die dritte und vierte Offnung 14 parallel und direkt übereinander angeordnet.

[0046] Zwischen dritter und vierte Öffnung 13, 14 ist an der Breitenwand 7 ein Deflektor 15 ausgebildet, der eine schräg zur dritten Öffnung 13 geneigte obere Fläche 16 und eine schräg zur vierten Öffnung geneigte untere Fläche 17 aufweist. Die untere Fläche 17 überragt dabei die dritte Öffnung 13, wodurch Gasblasen, die über die vierte Öffnung 14 in das Kanalsystem 3 eindringen, von der unteren Fläche 17 in Kanal 9 eingeleitet werden. Damit wird das Eindringen über die dritte Öffnung 13 in den Absetzbereich 2 verhindert. Stattdessen steigen die Gasblasen im Kanal 8 auf, bis sie an der Wasseroberfläche am Ende des Kanals 8 angekommen sind. Die obere Fläche 16 hingegen dient der Führung von absinkenden Feststoffen an der unteren Fläche 17 vorbei in Richtung der vierten Öffnung 14. Beide Flächen 16, 17 weisen Steigungen von 55° in je unterschiedliche Richtungen auf.

[0047] An der Unterseite der ersten Öffnung 11 ist ein erstes Leitblech 23 angeordnet, welches sich in einem Winkel von etwa 45° von der ersten Wand 4 aus in den Belebungsbereich 1 erstreckt. Es ist als Zunge ausgebildet, die sich aus der Herstellung der ersten Öffnung 11 in der ersten Wand 4 als Uberrest ergibt. Steigen Gasblasen in der Belebungszone 1 im Bereich der ersten Wand 4 auf und erreichen die erste Öffnung 11, so verhindert das erste Leitbleich 23 das Eindringen der Gasblasen in das Kanalsystem 8. An der Unterseite der zweiten Öffnung 12 ist ein zweites Leitblech 24 gebildet, das gleichartig dem ersten Leitblech ausgebildet ist. Es erstreckt sich dem entsprechend in einem Winkel von etwa 45° von der zweiten Wand 5 in den Kanal 8. Steigen Gasblasen im Kanal 8 auf, so verhindert das zweite Leitblech 24 das Eindringen der Gasblasen in den Absetzbereich 2.

[0048] Im oberen Bereich des Absetzbereiches 2 nahe dem minimalen Wasserspiegel 22 ist ein Abfluss 19 in Form eines UÜberlaufes angeordnet. Er weist Ablaufkanten 30 auf, die so angeordnet sind, dass bei Erreichen des minimalen Wasserspiegels 22 kein Wasser mehr abfließen kann.

[0049] Durch das Absetzen der Feststoffe im strömungsberuhigten Absetzbereich 2 bilden sich grob einteilbare Zonen, in der Figur durch strichlierte Linien angedeutet. Die am Wasserspiegel angrenzende klare Zone 26 zeichnet sich durch sehr feststoffarmes, klares Wasser aus, das gut weiterverarbeitet werden kann. Es wird bei steigen des Wasserspiegels über den Ablauf 19 abgeführt. Darunter befindet sich die Sedimentationszone 27, auf deren Höhe auch die zweite Offnung 12 angeordnet ist. In dieser Zone kommt es vor Allem zur Strömungsberuhigung des einströmenden Wassers und zum Absinken der Feststoffe. Diese Zone weist den höchsten Feststoffgradienten normal zur Wasseroberfläche auf. Dadurch bildet sich darunter eine Schlammzone 28, die sich durch einen besonders hohen Feststoffanteil auszeichnet. Dieses feststofflastige Gemisch wird durch die dritte und vierte Öffnung 13, 14 stetig in den Belebungsbereich 1 abgeführt. Somit gelingt eine besonders feststoffarme Abscheidung des geklärten Wassers, womit die Feststoffe, die an der Klärung des Wassers positiv beteiligt sind, im Klärbecken verbleiben und mit neu zugeführtem Wasser, welches vorzugsweise in das Belebungsbecken zugeführt wird, vermischt werden.

[0050] Die ersten und zweiten Öffnungen 11, 12 sind als rechteckige Öffnungen mit 10 cm mal 10 cm, gleichmäßig entlang der Breitenerstreckung der Wände 4, 5 ausgeführt, wobei die zweiten Öffnungen 12 zu den ersten Öffnungen 11 entlang der Breitenerstreckung der Wände 4, 5 und damit entlang der Breitenwand 7 versetzt zueinander angeordnet sind. Die dritte und vierte Offnungen 13, 14 sind durchgehend über die gesamte Breitseite des Klärbeckens und damit der ersten und zweiten Wand 4,5 ausgeführt.

[0051] Wird Gas über die Belüftungsöffnungen 6 eingebracht, so steigt das Volumen und damit der Wasserspiegel im Belebungsbereich 1 auf einen maximalen Wasserspiegel 29. Gleichzeitig sinkt die Dichte im Belebungsbereich 1. Dadurch kommt es zu einer Druckdifferenz zwischen dem Belebungsbereich 1 und dem Absetzbereich 2. Dies bedingt einen Fluss vom Belebungsbereich 1 in den Absetzbereich 2, insbesondere in den oberen Bereichen durch die erste Öffnung 11 und über den Kanal 9 und die zweite Offnung 12. Durch das Steigen des Spiegels im Absetzbereich 2 kommt es zu einem UÜberschwappen der Ablaufkanten 30, wodurch das klare und geklärte Wasser der klaren Zone 26 abgeführt wird. Die Strömung von der ersten Öffnung 11 zur zweiten Öffnung 12 bildet sich aufgrund des gleichmäßigen Kanals 8 laminar aus. Dies bedingt, dass sich aufgrund der Steigung der Wände 4, 5 Feststoffe im Strömungsquerschnitt im Bereich der ersten Wand 4 ansammeln. Dies führt einerseits zu einer schnelleren Strömung von feststoffarmem Wasser nahe der zweiten Wand 5 und andererseits tritt nur ein Teil der angesammelten Feststoffe bei Erreichen der zweiten Öffnung 12 durch diese hindurch. Der andere Teil wird über den Kanal 8 weiter in Richtung Schlammabführeinrichtung 10 transportiert und verlässt über die vierte Öffnung 14 das Kanalsystem 8. Dadurch wird die Feststoffeintragung in den Absetzbereich weiter vermindert.

Claims

Patentansprüche

1. Kläranlage mit zumindest einem Klärbecken, wobei das Klärbecken zumindest einen Belebungsbereich (1) mit zumindest einer Belüftungsöffnung (6) zum Einblasen von sauerstoffhältigem Gas zur Durchmischung von zu klärendem Wasser und zumindest einen Absetzbereich (2) mit zumindest einem Abfluss (19) aufweist, wobei der Belebungsbereich (1) vom Absetzbereich (2) durch zumindest ein Wandsystem (3) abgegrenzt ist und wobei das Wandsystem (3) ein Kanalsystem (8) aufweist, welches zumindest eine zum Belebungsbereich (1) führende erste Öffnung (11) im Bereich des Wasserspiegels und eine Schlammabführeinrichtung (10) des Kanalsystems (8) im Bereich einer Unterwand (21) des Klärbeckens zum Transport von feststoffreichem Wasser vom Absetzbereich (2) in den Belebungsbereich (1) aufweist, wobei die Schlammabführeinrichtung (10) zumindest eine zum Absetzbereich (2) führende dritte Öffnung (13) und eine zum Belebungsbereich (1) zugewandte vierte Öffnung (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem (8) unterhalb der ersten Öffnung (11) und oberhalb der Schlammabführeinrichtung (10) eine zum Absetzbereich führende zweite Offnung (12) aufweist.

2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandsystem (3) als Doppelwand ausgeführt ist und dass an einer ersten Wand (4), die dem Belebungsbereich (1) zugewandt ist, die erste Öffnung (11) und an einer zweiten Wand (5), die dem Absetzbereich (2) zugewandt ist, die zweite Offnung (12) angeordnet ist.

3. Kläranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Öffnung (11) ein Rückhaltegitter aufweist.

4. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (12) auf Höhe einer Sedimentationszone (27) des Absetzbereichs (2) angeordnet ist.

5. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der ersten Öffnung (11) und zumindest unterhalb der ersten Öffnung (11) ein erstes Leitglied (23) angeordnet ist, das sich vom Wandsystem (3) weg und in Richtung des Belebungsbereichs (1) erstreckt.

6. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zweiten Öffnung (12) und zumindest unterhalb der zweiten Öffnung (12) ein zweites Leitglied (24) angeordnet ist, das sich vom Wandsystem (3) weg und in Richtung der ersten Wand (11) erstreckt.

7. Kläranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wand (4) und die zweite Wand (5) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel geführt werden.

8. Kläranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wand (4) und die zweite Wand (5) zumindest in den parallelen Abschnitten zwischen 5 cm und 40 cm, vorzugsweise zwischen 15 cm und 30 cm voneinander entfernt sind.

9. Kläranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wand (5) und vorzugsweise auch die erste Wand (4) entlang ihrer Höhenerstreckung zumindest einen Knickbereich (18) aufweist, wobei die zweite Öffnung (12) im Bereich unterhalb des Knickbereichs (18) angeordnet ist.

10. Kläranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wand (5) oberhalb des Knickbereichs (18) steiler ist als unterhalb des Knickbereichs (18).

11. Kläranlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wand (4) unterhalb des Knickbereichs (18) steiler ist als die zweite Wand (5) unterhalb des Knickbereichs (18), wobei wie Differenz der Steigung zwischen der ersten Wand (4) und der zweiten Wand (5) vorzugsweise zwischen 3° und 10°, vorzugsweise 5° beträgt.

12. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (11) entlang der Breitenerstreckung des ersten Wandsystems (3) versetzt zur zweiten Öffnung (12) angeordnet ist.

13. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (19) als Uberlauf ausgeführt ist.

14. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Offnung (13) und die vierte Öffnung (14) übereinander angeordnet sind und sich zumindest teilweise überlappen.

15. Kläranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten Öffnung (13) und der vierten Öffnung (14) ein Deflektor (15) angeordnet ist, der die dritte Öffnung (13) zumindest teilweise überragt.

16. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Offnungen (11) auf im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet sind und sie entlang einer Breitenerstreckung des Wandsystems (3) im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.

17. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Öffnungen (12) auf im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet sind und sie entlang einer Breitenerstreckung des Wandsystems (3) im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.

18. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Offnung (14) und die Belüftungsöffnung (6) horizontal versetzt zueinander angeordnet sind.

19. Kläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Wand (12) zumindest unterhalb der zweiten Öffnung (12) eine Steigung zwischen 50° und 70°, vorzugsweise zwischen 55° und 65° aufweist

20. Verfahren zum Betreiben einer Kläranlage, wobei zu klärendes Wasser in zumindest einem Klärbecken in einem Belebungsbereich (1) belüftet wird, in einem vom Belebungsbereich (1) abgegrenzten Absetzbereich (2) beruhigt wird und das Wasser über einen Ablauf (19) im Absetzbereich (2) abgeführt wird und wobei dazu Wasser aus einem wasserspiegelnahen Bereich des Belebungsbereichs (1) über eine erste Offnung (11) in ein Kanalsystem (3) in einen Absetzbereich (2) geführt wird und feststoffreiches Wasser aus dem Absetzbereich (2) in den Belebungsbereich (1) über eine Schlammabführeinrichtung (10) des Kanalsystems (3) transportiert wird, wobei feststoffreiches Wasser aus dem Absetzbereich (2) über eine dritte Öffnung (13) der Schlammabführeinrichtung (10) in das Kanalsystem (3) und durch eine vierte Öffnung (14) durch die erste Wand (4) aus dem Kanalsystem (3) geführt wird, wobei ein Deflektor (15) über die vierte Öffnung (14) eintretendes Gas von der dritten Offnung (13) wegleitet, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächennahe Wasser über eine zweite Öffnung (12) unterhalb der ersten Öffnung (11) und oberhalb der Schlammabführeinrichtung (10) in den Absetzbereich (2) geführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass während der Belüftung der Wasserspiegel im Belüftungsbereich (1) höher gehalten wird, als im Absetzbereich (2).

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser durch die zweite Öffnung (12) in eine Sedimentationszone (27) des Absetzbereiches (2) eingeleitet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung im Kanalsystem (3) zumindest abschnittsweise laminar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen