Belebtschlammanlage fiir die biologische Abwasserreinigung
Die erfindung betrifft eine Belebtschlammanlage für die biologische Abwasserreinigung mit einem zylindrischen Klärbecken angeordneten Belüftungs- und einem Nachklärbecken, dem ein Beruhigungsraum nachgeschaltet ist.
Mechanisch-biologische Kleinkläranlagen fur die Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren sind erforderlich, um das Abwasser von Ein- und Mehrfamilienhäusern, kleinen Siedlungen, Schulen, Sportplätzen oder dgl. mechanisch-biologisch zu reinigen, bevor das Abwasser in einen offenen Wasserlauf abgeleitet werden kann.
Solche kleinen Belebtschlammanlagen in Stahlbetonringen oder Stahlbehältern sind bekannt. Sie haben den Nachteil, dass die Kosten für die Belüftung solcher kleinen Anlagen mit Druckluft- oder Oberflächenbelüftern sehr, hoch sind insbesondere deswegen, weil Oberflächenbelüfter in der notwendigen Grössenordnung keine lange Lebensdauer haben und Druckluftbelüfter infolge der notwendigen Beluftung tiber 24 Stunden des Tages einen sehr hohen Stromverbrauch verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kleine Belebtschlammanlagen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit geringen Kosten herstellbar und im Betrieb sicher sind, geringe Wartung benötigen und geringe Stromkosten verursachen.
Zur lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der eingangs erwähnten Anlage ein Becken für die mechanische Vorreinigung zugeordnet ist und die mechanische Vorreinigung zugeordnet ist und die gesamte Anlage aus mindestens einem aus Betonformsteinen in an sich bekannter Weise gebildeten zylindrischen Klärbehälter mit senkrechten Pfeilern an der Innenseite der Umfassungswand, die aus übereinanderliegenden Pfeileransätzen der Betonforrusteine gebildet sind und einem Mittelpfeiler besteht, wobwi zwischen einem Belüftungsgecken und einem Nachklärbecken eine Trennwand und mit Abstand und parallel hierzu eine Leitwand zur Bildung eines Beruhigungsraumes vorgesehen sind, die aus Betonfertigteilen bestehen,
und die beide einerseits je an einer Seite eines Pfeilers der Umfassungswand abgestützt sind und von denen andererseits die Leitwand seitlich am Mittelpfeiler abgestutzt und die Trennwand in den Mittelpfeiler eingesetzt ist, und wobei im Belüftungsbecken zur intermittierenden, feinblasigen Belüftung am Mittelpfeiler in Form von Belüftertaschen ausgebildet Belüfter vorgesehen sind, die an einen durch ein einstellbares Zeit-Pausen-Schaltgerät steuerbaren Kompressor angeschlossen sind.
Durch die Erfindung ist eine besonders einfache Ausgestaltung einer Kläranlage für die Anwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren geschaffen, wobei die durch die deutsche Patentschrift 974 498 bekannten, typisierten und bewährten Betonfertigteile in zweckmässi- ger Weise auch zur Bildung des Beruhigungsraumes herangezogen sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, dass im Nachklärbecken angeordnete, zur Behältermitte hin geneigte schräge Rutschflächen zumindest während des Aufbaues des Behälters an den Pfeilern der Umfassungswand, am Mittelpfeilern u.
an der Trennwand sowie der Leitwand abgestutzt sind.
Eine einwandrei wirkende Verbindung zwischen Belüftungsbecken und Beruhigungsraum wird erreicht, wenn die Trennwand zwischen Belüftungsbecken und Beruhigungsraum mit einer dicht unterhalb des Wasserpiegels zu liegen kommenden Zuflussöffnung zum Beruhigungsraum und im unteren Bereich mit einer Abflussbff- nung vom Beruhigungsraum zum Belüftungsraum versehen ist.
Weiterhin ist es zweckmässig, dass die zwischen Beruhigungsraum und Nachklärbecken befindliche Leitwand nach unten zumindest über einen Teil ihrer Länge zwecks Bildung einer schlitzartigen Durchtrittsöffnung zwischen Beruhigungsraum und Nachklärbecken mit Abstand von der schrägen Rutschfläche des Nachklärbekkens endet. Durch die schlitzartige Durchtrittsöffnung kann Belebtschlammwassergemisch aus dem Be ruhigungsraum in das Nachklärbecken und abgesetzter Belebtschlamm vom Nachklärbecken in den unteren Teil des Beruhigungsraumes eintreten.
Dies wird besonders dadurch begunstigt, dass während der Belüftungspausen die Strömungen des Belebtschlamm-Wassergemisches, welche durch die Belüftung hervorgerufen werden, sich beruhigen können und der Schlamm des Nachklärbekkens in grösserer Ruhe, d.h. langsam aus Nachklärbecken in den Belüftungsraum eintreten kann.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass im Mittelpfeiler Fuhrungs- schienen verankert sind, an denen eine Druckluftzu- führungsleitung mit angeschlossenen Belüftern in vorbestimmter Betriebslage gelagert ist, wobei in die Druck- luftzuführungsleitung eine Gartenschlauchverbindung eingebaut ist.
Neben der Verwendung typisierter Umfassungswandsteine und typisierter Trennwandplatten, wie sie maschinell in Betonwerken einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden können, ist ein weiterer Vorteil, dass die typisierten Betonfertigteile sowohl fhr die Grösse von 5 angeschlossenen Personen als auch ftir die Grösse von 200 angeschlossenen Einwohnern die gleichen sind, da sie nur auf der Baustelle in verschiedener Anordnung, entsprechend der anzuschliessenden Personenzahl und entsprechend den örtlichen Verhältnissen, zu den erfindungsgemässen Klein-Belebungsanlagen zusammengesetzt werden können.
Es ist dsher möglich, die Becken für die Vorreini- gung, die Belüftung, die Beruhigung und Nachklärung für sehr kleine Anlagen, z.B. für 5 Personen, in einem einzigen zylindrischen Behälter anzuordnen. Weiterhin können die Vorreinigungsbecken in einem gesonderten Behälter angeordnet sein, der z.B. als mehrkammerige Faulraumanlage, wie sie durch die deutsche Patentschrift 974 498 bekannt wurde, ausgebildet ist. Bei dieser Ausftihrungsform ist das Belüftungs- und das Nachklärbecken in einem zweiten zylindrischen Behälter angeordnet.
Schliesslich ist es auch möglich, dass das Vorreinigungsbecken ringförmig ausgebildet und um den das Belüftungs- und das Nachklärbecken aufnehmenden zylindrischen Behälter angeordnet ist.
Durch die feinblasige Belüftung mit einstellbarer Be liiftungszeit sowie durch die Verwendung typisierter Betonfertigteile ist es möglich, typisierte Kleinkläranlagen für grössere Bereiche zu schaffen.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine in einem einzigen zylindrischen Behälter untergebrachte Kläranlage im Vertikalschnitt nach der Linie A-B-C-D in Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie E-F in Fig. 1,
Fig. 3 eine Anlage ftir eine grössere Zahl, etwa 125 angeschlossene Einwohner, im Vertilcalschnitt nach der Linie E-F in Fig. 4,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie G-H in Fig. 3,
Fig. 5 eine Anlage für ebenfalls etwa 125 angeschlossene Einwohner im Vertikalschnitt nach der Linie J-K L-M in Fig. 6 und
Fig. 5 eine Anlage fiir ebenfalls etwa 125 angeschlos sene Einwohner im Vertikalschnitt nach der Linie J-K L-M in Fig. 6 und
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie N-O in Fig. 5.
Die Erfindungsgemässe Kleinkläranlage nach dem Belebtschlammverfahren besteht aus einer Betonsohle 1 und einer Umfassungswand 2, welche aus fabrikmässig vorgeformten, zum Teil mit glatten Seitenflächen versehenen Betonformsteinen 3 und zum Teil mit an der inneren Seitenfläche angeordneten Pfeileransätzen 5 versehenen Betonformsteinen 4 gebildet ist. Die Formsteine 3 und 4 sind, wie in der Zeichnung ersichtlich, in Ringschichten so übereinander gesetzt, dass die Pfeileransätze 5 der einzelnen Schichten übereinander liegen und senkrechte Pfeiler an der Innenwand des Behälters bilden.
Diese Pfeiler werden während des Aufbaues durch Einlegen von entsprechend der Krümmung der Umfassungswand 2 gebogenen Rundeisen 6 in den Lagerfugen gegen den inneren Wasserdruck und durch Einbau und Einbetonieren von Rundeisenstangen 7 in die vorgesehenen öffnungen der Pfeileransätze 5 gegen tangentiale Kräfte verstärkt.
In der Mitte des Klärbehälters ist aus mit seitlichen Einschnitten 11 versehenen Betonformsteinen durch kreuzweises Versetzen derselben ein Mittelpfeiler 10 gebildet, wobei die Formsteine derart angeordnet sind, dass die Einschnitte 11 senkrechte Rillen ergeben. Zur Unterteilung des Klärbehälters sind Trennwände 8 und Leitwände 9 angeordnet, die sich einerseits an der Urn- fassungswand 2 gegen deren senkrechte Pfeiler abstützen und andererseits in die senkrechten Rillen des Mittelpfeilers 10 eingesetzt bzw. seitlich an denselben angesetzt sind. Dabei sind die Wände 8 und 9 mit den genannten Pfeilern betonverm6rtelt.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird die mechanische Reinigung I V u. II V, welche die Hälfe der Klärbehälter- grundfläche einnimmt, durch die durchgehende Trennwand 8, die von der Umfassungswand 2 ausgeht und dort seitlich an einem ihrer senkrechten Pfeiler anliegt und tiber den Mittelpfeiler 10 wieder zur Umfassungswand 2 reicht, vom Belebungs- oder Belüftungsbecken B, das ein Viertel der gesamten Klärbehältergrundfläche einnimmt, und dem Nachklärbecken N getrennt.
Von der mechanischen Reinigung II V ftlhrt ein Tauchrohr 12 zum Belebungsbecken B. Dieses hat eine ebene Sohle und ist vom Nachklärbecken N durch eine sich in der oben erwähnten Weise von der Umfassungswand 2 jedoch nur bis in die senkrechte Rille des Mittelpfeilers 10 erstreckende Trennwand 8 abgegrenzt. Die Trennwand 8 besitzt etwas unter dem Wasserspiegel W durch Fortfall einer Plattenschicht eine öffnung 13 und tiber der Betonsohle 1 ebenfalls durch Fortfall einer Plattenschicht eine Öffnung 14.
Hinter dieser Trennwand 8 ist zwecks Bildung eines Beruhigungsraumes 22 mit Abstand und parallel zu ihr eine Leitwand 9 eingebaut, die auf der der Trennwand 8 gegentlberliegenden Seite an den gleichen Pfeiler der Umfassungswand 2 und seitlich an den mittleren Pfeiler 10 angelehnt und wie erwähnt angemörtelt ist. Sie reicht nicht bis auf die Sohle 1 des Klärbehälters, sondern bildet durch Fortfall der zwei untersten Plattenschichten 15 mit einer schrägen Rutschfläche 17 des Nachklärbeckens N eine schlitzartige öff- nung 16.
Über die schräge Rutschfläche 17 gelangt der Schlamm des Nachklärbeckens N wieder in den Belebungsraum B. Die Rutschfläche 17 kann entweder aus monolithischem Beton oder aus vorgeformten Betonplatten, die bei der Bauausführung mit Magerbeton unterfüllt werden, gebildet sein. Etwa in Höhe des Wasserspiegels W des Nachklärbeckens N ist eine Abflussrinne 18 vorgesehen, durch welche das Abwasser tiber eine gezahnte bberfallkante in den Abfluss gelangt.
Das zu reinigende Abwasser fliesst durch den Zulauf 19 in die Kammer I der mechanischen Reinigung V und von dort aus zwischen einer vom Mittelpfeiler 10 ausgehenden und mit Abstand von der Umfassungswand 2 bzw. von dem dort befindlichen senkrechten Pfeiler derselben endenden Leitwand 9 und dem erwähnten Pfeiler in die Kammer II der mechanischen Reinigung V. Von dort gelangt das Abwasser iiber das Tauchrohr 12 in das Belebungsbecken B. Hier wird es durch Belüfter 20, die intermittierend mit Left durch eine Druckluftzufüh- rungsleitung 21 versorgt werden, belüftet. Durch die aufsteigenden Luftblasen bildet sich innerhalb des Belebungsbeckens B eine Umwälzung, die den Schlamm und den sich bildenden Belebtschlainm in ständiger Schwebe halt.
Nach einer gewissen Zeit der Belüftung tritt das belüftete Belebtschlammabwassergemisch tiber die öffnung 16 in das Nachklärbecken N ein und kann tiber die Abflussrinne 18 gereinigt zum Vorfluter abflies- sen.
Um im Nachklärbecken N ein langsames Aufwärts- steigen ohne Verwirbelung zu erhalten und ein Fintreten von Luftblasen zu vermeiden, ist durch die Leitwand 9 mit der Trennwand 8 der Beruhigungsraum 22 gebildet, von dem aus das Wasser tiber die Öffnung 16 erst in das Nachklärbecken N eintritt. Das aufsteigende und mit Left versetzte Belebtschlammwassergemisch tritt nun teilweise tiber die bffnung 13 in den Beruhigungsraum 22 ein und fliesst langsam nach unten ab, weil durch die Belüfter 20 eine Saugwirkung erzeugt wird.
Der Beruhigungsraum 22 ist so gross, dass mitgerissene Luftblasen oder mitgerissene Schwimmschlammteilchen nach oben aufsteigen und sich im Sammelraum 23 abscheiden oder wieder in das Belüftungsbecken B zurückgeführt werden.
Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die Druckluft- zuführungsleitung 21 zum Belüfter 20 durch eine Füh- rungsschiene 24, die ihrerseits mit Ankerschrauben in den Mittelpfeiler 10 einbetoniert ist, gehalten und kann aus dieser einschliesslich Belüfter 20 durch Loosen oder Schliessen einer Gartenschlauchverbindung 25 leicht ein gesetzt oder herausgezogen werden. Die Belüfter 20 selbst sind Umber Halterungen mit flachen Gurumitaschen verspannt, die in ihren nach oben weisenden Wandungen feinste öffnungen 26 zum Luftaustritt besitzen.
Wird die Left tiber die Druckluftzufiihmngsleitung 21 zugegeben, dann bläst sich die Belüftertasche 20 auf und Luft tritt aus den Öffnungen 26 in Form feiner Blasen in das Be lebtschlammwassergemisch, wodurch eine sehr gute Ausnutzung des Luftsauerstoffes stattfindet. Wird die Luft abgestellt, dann entweicht die Left aus den Belüftern 20.
Die oberen und die unteren Wandungen der Taschen des Belüfters 20 werden durch den Wasserdruck zusammen- gepresst und ein Eintritt des Belebtschlammwassergemisches in die Taschen oder in die Druckluftzufiihrungslei tung 21 vermieden. Dadurch ist es möglich. die Belüf- tung dieser kleinen Belebungsanlagen intermittierend durch eine elektrische Zeit-Pausen-Schaltung zu betreiben und durch grössere oder geringere Wahl von Belüf- tungszeit und Belüftungspause den Betrieb an den Abwasseranfall im Zulauf 19 und an die Verschmutzung des Abwassers anzupassen.
Weiter ist auch eine Mammutpumpe 27 vorgesehen, die den Schlamm, soweit erforderlich, aus dem Belüf- tungsbecken B in die Kammer II der mechanischen Vorreinigung V leitet. Die Mammutpumpe 27 kann durch einen Handschieber 28 betätigt werden, wenn sich zu viel Belebtschlamm im Belüftungsbecken B gebildet hat.
tiber die Druckluftzuführungsleitung 21 wird von einem Kompressor 29, der durch ein einstellbares Zeit-Pausen- Schaltgerät 30 zwangsläufig gesteuert wird, Left in der notwendigen Menge den Belüftern 20 und der Mammutpumpe 27 zugeführt.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Anlage wiedergegeben, bei der die mechanische Reinigung V in einem besonderen vierkammerigen Behälter und das Belebungs- und Nachklärbecken in einem zweiten Behälter gleicher Bauweise wie in den Fig. 1 und 2 untergebracht ist. Die vier Kammern der mechanischen Reinigung sind mit I V, II V, III V und IV V bezeichnet. Da es sich bei dieser Anlage um die Reinigung der Abwässer von etwa 125 Personen handelt. mussel nile Räume grosser bemessen und auch mehr Belüfter 20 im Belebungsbecken B angeordnet sein.
In Fig. 4 ist auch wiedergegeben, dass der Kompressor 29 für die Drucklufterzeugung mit einem Schaltschrank in einem kleinen Schacht 31 neben der Klein-Be- lebungsanlage vorgesehen werden kann, wobei die Mammutpumpe 27 nach der Kammer III V der mechanischen Reinigung fördert. Dabei sind mehrere gleich grosse, typisierte Belüfter vorgesehen, die leicht montiert, ausgewechselt oder kontrolliert werden können.
Der Betriebsablauf ist genauso, wie er bereits für die Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Der in Fig. 3 und 4 links befindliche vierkammerige Klärbehälter für die mechanische Vorreinigung kann entsprechend deutscher Patentschrift 974 498 ausgebildet sein.
Die Fig. 5 und 6 stellen ebenfalls eine erfindungsgemässe Kleinkläranlage nach dem Belebtschlammverfahren dar, mit dem Unterschied, dass hierbei die mechanische Reinigung V als dreikammeriger Ringraum um das Belebungs- und Nachklärbecken angeordnet ist. Für Aufbau, Wasserdurchfluss und Funktion gilt das gleiche wie für die bereits beschriebene Anlage nach Fig. 1 und 2. Die drei Kammern der mechanischen Reinigung sind mit I V, II V und III V bezeichnet.
Damit ist es möglich, auch kleine Wassermengen tiber Kleinkläranlagen nach dem Belebtschlammver fahren mit Druckluft intermittierend bei geringen Bauund Betriebskosten sicher zu reinigen.