DE10105221A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Elimination unerwünschter Wasserinhaltsstoffe - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Elimination unerwünschter WasserinhaltsstoffeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elimination unerwünschter
Wasserinhaltsstoffe aus Wasser mittels einer Kläranlage, bestehend
aus Belebungsbecken und nachgeschalteter Filtration für die
Klärung von Abwässern von bis zu 2000 Einwohneräquivalenten.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Aufbereitung
von Abwassermengen geringer Einwohnerzahlen bis zu 2000, bei dem
dem Abwasser mit Bakterien versetzter Belebtschlamm beigemischt
wird und mindestens ein Teil des Belebtschlamms aus dem Gemisch
von Abwasser und Belebtschlamm nach einer vorgegebenen Einwirkung
der Bakterien auf das Abwasser abgesetzt wird und der restliche
Teil des Belebtschlamms aus dem Gemisch filtriert wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für die
Aufbereitung von Abwasser mit einem Belebungsbecken, das mit einem
Abwasserzulauf, einer Dosiereinrichtung für Belebtschlamm und ei
nem Ablauf für ein Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm versehen
ist, und im Ablauf ein Filter zum Filtrieren des Belebtschlamms
aus dem Gemisch vorgesehen ist.
Derartige Kläranlagen besitzen in den meisten Fällen jeweils eine
mechanische und eine biologische Reinigungsstufe sowie gegebenen
falls auch eine Filtration und Desinfektion. Die mechanische Rei
nigungsstufe besteht in der Regel aus einem Feinrechen mit einer
integrierten Rechengutpresse. Das auf diese Weise behandelte Re
chengut wird in bereitstehende Gefäße ausgeworfen. Die beim Klären
entstehende Abluft wird in der Regel nicht behandelt.
Die biologische Reinigungsstufe wird verfahrenstechnisch auf un
terschiedliche Weise realisiert. Zu nennen sind hier das Belebt
schlammverfahren, SBR-Verfahren sowie die Festbetttechnologie.
Ein bei diesem Verfahren verwendetes Belebungsbecken weist je nach
Reinigungsziel, anzusetzender Schlammbelastung sowie einer Bio
massenkonzentration ein Volumen von circa 100 bis 200 ml/Einwohner
auf. Hinzu kommt der Platzbedarf von circa 0,05 m3/Einwohner für
die Nachklärung.
Ähnlich wie bei dem Belebtschlammverfahren wird auch beim SBR-
Verfahren das Abwasser durch suspendierte Biomasse in einem Bele
bungsbecken (Reaktor) gereinigt. Die Trennung des Abwasser-Be
lebtschlamm-Gemisches findet jedoch im gleichen Reaktor statt.
Dadurch ergibt sich eine diskontinuierliche Beschickung des Bele
bungsbeckens, die die Installation eines Ausgleichsbehälters not
wendig macht, um das Abwasser, das kontinuierlich anfällt, bis zu
acht Stunden aufnehmen zu können, bevor es in das Belebungsbecken
eingeleitet werden kann. Da durch diese diskontinuierliche Ar
beitsweise auch der Ablauf des geklärten Wassers diskontinuierlich
erfolgt, wird bei diesem SBR-Verfahren der sich an das Bele
bungsbecken anschließende Teil einer Kläranlage ebenfalls diskon
tinuierlich belastet. Um diese hydraulische Belastung vergleich
mäßigen zu können, wird das geklärte Wasser auch beim Auslauf in
einen Ausgleichsbehälter eingeleitet und von diesem kontinuierlich
einer Desinfektionsanlage, beziehungsweise einem Vorfluter zuge
führt. Die jeweiligen Ausgleichsbehälter im Bereich des Zulaufs,
beziehungsweise Ablaufs vom Belebungsbecken, stellen eine zusätz
liche räumliche Belastung dar, die bei der Durchführung dieses
Verfahrens realisiert werden müssen.
Schließlich ist auch ein Festbettverfahren bereits bekannt, bei
dem die Abwasserinhaltsstoffe von immobilisierten Mikroorganismen
umgesetzt werden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Festbettre
aktoren, die intervallweise gespült werden oder bei denen bei ei
ner geeigneten Verfahrenstechnik auf eine diskontinuierliche Spü
lung verzichtet werden kann (Tropfkörper). Die Festbettreaktoren
besitzen einen deutlich geringeren Platzbedarf als die SBR-Reak
toren.
Bei allen zuvor beschriebenen Klärverfahren können noch weitere
Verfahrensstufen nachgeschaltet werden. Dazu zählt die Sandfiltra
tion. Diese wird angewandt, wenn bei einem stark verunreinigten
Wasser eine Suspensaentnahme mit Hilfe eines Sandfilters sich als
notwendig erweist, da ungelöste Partikel die Entkeimung durch
Schattenbildung oder durch Bakterieneinfluß behindern.
Darüber hinaus kann mit kurzwelliger UV-C-Strahlung auf das gerei
nigte Wasser eingewirkt werden, um im Wasser vor allem Keime abzu
töten. Bei einer Wellenlänge von Lambda = 254 nm wird die höchste
relative keimtötende Wirkung erzielt, da die Strahlen von den
Nucleinsäuren der Mirkroorganismen absorbiert werden und die Zel
len inaktivieren.
Der Nachteil der bisher verwendeten Verfahren besteht darin, daß
sie einen erheblichen Raumbedarf besitzen, so daß sie nicht für
Anlagen geeignet sind, die auf sehr kleinen Raum, beispielsweise
in einem Container untergebracht werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Ablauf einer
biologischen Kläranlage soweit aufzubereiten, dass dieser wieder
verwendet werden kann und den EU-Richtlinien (Badewasserqualität)
entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das
biologisch gereinigte Abwasser durch einen Filter mit einer
Porengrösse von 0,01 µm-1 µm gepumpt wird und von Schadstoffen
und Bakterien gereinigt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren
der einleitend genannten Art so zu verbessern, dass es auf sehr
kleinem Raum, beispielsweise in einem Container, durchgeführt
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem
Abwasser eine Menge von mindestens 5 g/l des Belebtschlamms
zugesetzt wird.
Durch die Verwendung von Membranen als Filter ist die Möglichkeit
gegeben, deren Porenweite so zu wählen, dass diese kleiner ist als
Bakterien. Der aus der Filtereinheit abfließende Strom kann bei
einer derartigen Filtration für eine große Anzahl von Anwendungs
fällen wieder verwendet werden.
Durch die relativ hohe Konzentration von Belebtschlamm wird ein
sicherer Abbau der im Abwasser enthaltenen Bakterien erreicht.
Diese werden vom Belebtschlamm aufgenommen, der sodann aus dem Ge
misch von Abwasser und Belebtschlamm herausfiltriert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dem Ab
wasser eine Menge von 50 g/l des Belebtschlamms zugesetzt. Bei
dieser hohen Konzentration des Belebtschlamms kann auch sehr stark
verunreinigtes Abwasser von der Kläranlage gereinigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
der Belebtschlamm an einer Membran filtriert. Durch diese Membran
filtration erfolgt eine weitgehende Trennung des Belebtschlamms
vom Wasser, so daß ein hochwertig geklärtes Wasser nach der Fil
tration entsteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird mit dem Belebtschlamm innerhalb eines Belebungsbecken auf das
Abwasser eingewirkt und das mit dem Belebtschlamm versetzte Abwas
ser nach einer vorgegebenen Einwirkperiode aus dem Belebungsbecken
herausgeleitet und außerhalb des Belebungsbeckens an der Membran
filtriert. Durch diese Maßnahme wird die Filtration des Gemisches
außerhalb des Belebungsbeckens vorgenommen, so daß die Klärung des
Abwassers durch das Auswechseln des Filters nicht beeinträchtigt
wird. Die Filtration des Belebtschlamms kann vorgenommen werden,
ohne daß dadurch die Einwirkung des Belebtschlamms auf das Abwas
ser beeinträchtigt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
das Abwasser vor Eintritt in die Membrane in einem Vorfilter fil
triert. Die Anordnung dieses Vorfilters ermöglicht eine hohe Kon
zentration von Belebtschlamm innerhalb des Belebungsbeckens. Auf
diese Weise wird eine sichere Klärung auch hoch verunreinigter Ab
wässer in einer vergleichsweise kleinen Anlage ermöglicht. Der
Vorfilter hält Grobstoffe von mehr als 60 µm zurück und hält die
Viskosität des Belebtschlamms gering.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
werden im Vorfilter Flocken größtenteils zerschlagen und das Ab
wasser vom Belebtschlamm getrennt. Auf diese Weise entsteht inner
halb des Gemisches aus Belebtschlamm einerseits und Abwasser ande
rerseits eine Viskosität, die geeignet ist, eine für den biologi
schen Abbau der Schmutzpartikel notwendige Eintragung von Sauer
stoff in das Gemisch zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird durch die Vorfiltration der erforderliche Sauerstoff-Eintra
gungsfaktor α auf über 0,5 gehalten. Durch dieses Erfordernis ei
ner ausreichenden Sauerstoffeintragung ist ein Regelglied vorge
geben, mit dessen Hilfe eine maximal zulässige Zumischung von Be
lebtschlamm zum Abwasser ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird die an der Membran ausfiltrierte Biomasse dem Abwasser vor
dem Eintritt in das Belebungsbecken wenigstens teilweise wieder
zugesetzt. Durch diese Rückgewinnung des Belebtschlamms steht die
ser in ausreichender Menge zur Verfügung, um die gewünschte Mi
schung mit Abwasser herbeiführen zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird durch Zusatz von Belebtschlamm eine zur Aufbereitung eines
vorgegebenen Abwassers günstige Viskosität einer aus Abwasser und
Belebtschlamm bestehenden Mischung erzeugt. Diese Viskosität sol
lte nicht unterschritten werden, um zu gewährleisten, daß genügend
Sauerstoff zur Klärung des Abwassers zur Verfügung steht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Vorrichtung für die Aufbereitung von Abwasser mit einem Bele
bungsbecken versehen, das mit einem Abwasserzulauf, einer Dosier
einrichtung für Belebtschlamm und einem Ablauf für ein Gemisch aus
Abwasser und Belebtschlamm ausgestattet ist, und im Ablauf ein
Filter zum Filtrieren des Belebtschlamms aus dem Gemisch aufweist.
Der Filter zum Filtrieren des Belebtschlammes ist innerhalb des
Belebungsbecken ausgebildet, so daß bei einer Säuberung dieses
Filters der gesamte Betrieb unterbrochen, der Filter ausgebaut,
gereinigt und anschließend wieder eingebaut werden muß. Dadurch
kommt eine erhebliche Unruhe in die Funktion der Kläranlage. Wei
tere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Kläran
lage mit einem leicht erreichbaren Filter zu versehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Filter
als eine außerhalb des Belebungsbeckens angeordnete Membrane aus
gebildet ist.
Auf diese Weise kann die Membrane an einer Stelle angeordnet sein,
die auch während des Betriebs der Kläranlage leicht erreicht wer
den kann. Durch einen kurzfristigen Stau in dem dem Filter zulau
fenden Gemisch aus Belebtschlamm und Abwasser kann der Filter
schnell einem entsprechenden Anlageteil entnommen und anschließend
ein gereinigter Filter wieder engesetzt werden. Dadurch wird ver
hindert, daß die gesamte Anlage diskontinuierlich arbeitet und
damit die optimale Leistung nicht erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
außer einer eingeschalteten Membran eine weitere redundant vorge
sehen. Diese redundante Membrane erleichtert den Betrieb der ge
samten Kläranlage im entscheidenden Maße. Dabei muß lediglich da
rauf geachtet werden, daß rechtzeitig vor einer Verstopfung der
Membrane eine Umschaltung auf die redundante Membrane erfolgt.
Während diese in Betrieb ist, kann die erste Membrane ausgebaut
und gereinigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
zwischen dem Belebungsbecken und der Membran ein Vorfilter zur
Verminderung des Belebtschlammanteils im Gemisch zuschaltbar.
Dieser Vorfilter bewirkt, daß der Membran ein leicht zu filtrie
rendes Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm zufließt. Dabei ist
der Vorfilter so gestaltet, daß er im Gemisch enthaltene Flocken
zerschlägt. Durch die Zerschlagung der Flocken wird erreicht, daß
das gesamte Gemisch eine für die weitere Verarbeitung günstige
Viskosität erhält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Vorrichtung geeignet, um in zwei 20' Containern untergebracht
zu werden. Auf diese Weise wird die gesamte Anlage leicht ortsver
änderlich und kann mobil in besonders ausgewiesenen Brennpunkten
zum Einsatz gebracht werden. Dabei kann als Anlage-Container ein
20' Container vorgesehen sein. Darüber hinaus ist ein weitere Con
tainer als Becken-Container vorgesehen, der das Belebungsbecken
enthält. Innerhalb dieses Belebungsbeckens wird das zu klärende
Abwasser mit Belebungsschlamm versehen. Im Anlage-Container befin
den sich die Anlageteile, mit denen der Belebtschlamm zugeteilt
wird und die Abwasserbelastung gemessen wird. Außerdem befinden
sich im Anlage-Container auch die Membrane und die redundante Mem
brane, an denen der Belebtschlamm aus dem Abwasser ausfiltriert
wird. Bei der in der biologischen Stufe vorgenommenen Mikrofiltra
tion durchläuft das Wasser den Filter aufgrund eines auf der Per
meatseite der Filtration herrschenden Unterdrucks.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der Membranfilter als ein austauschbares Modul ausgebildet. Da
durch kann die Membrane schnell ausgewechselt werden, wenn sie
eine entsprechende Menge an Belebtschlamm ausfiltriert hat. Auf
grund des Modulaufbaus kann unmittelbar im Anschluß an den Mem
branwechsel die gereinigte Membrane in einen Auslauf eingesetzt
werden, durch den das Gemisch von Wasser und Belebtschlamm das
Belebungsbecken verläßt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vor dem Zulauf, durch den das Abwasser in das Belebungsbecken ein
läuft, ein Vorrechen vorgesehen. Dieser Vorrechen hält sperrige
Teile zurück, die mit dem Abwasser herantransportiert werden. Auf
diese Weise wird das Belebungsbecken nicht mit derartigen sperri
gen Teilen belastet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
dem Membranfilter eine Abwasserdesinfektion nachgeschaltet. In
dieser Abwasserdesinfektion wird mit UV-Strahlen auf das gerei
nigte Abwasser eingewirkt. Dadurch werden im Abwasser enthaltene
Bakterien abgetötet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind Pumpen zum Fördern des aus Abwasser und Belebtschlamm beste
henden Gemisches vorgesehen, die auch das Gemisch innerhalb des
Belebungsbeckens umwälzen. Durch diese mehrfache Benutzung der zu
installiernden Pumpen werden diese in optimaler Weise genutzt.
Außerdem werden dadurch auch Anlagekosten gespart.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol
genden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen,
in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispiels
weise veranschaulicht ist.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Eine Schaltskizze für eine Kläranlage mit Vorrechen,
Belebungsbecken und Membranfilter,
Fig. 2 eine Schaltskizze für eine Kläranlage mit einem
redundanten Membranfilter und einem zwischen dem
Belebungsbecken und dem Membranfilter vorgesehenen
Rotationsfilter und ü
Fig. 3 eine Schaltskizze für eine in zwei 20' Containern
angeordnete Kläranlage.
Eine Kläranlage besteht im Wesentlichen aus einem Vorrechen (1),
einem Belebungsbecken (2) und einem Filter (3). Der Vorrechen (1)
ist über eine Zulaufleitung (4) mit dem Belebungsbecken (2) ver
bunden. Dieses besitzt einen Ablauf (5), der in den Filter (3)
einmündet. Durch den Filter (3) erstreckt sich eine Membrane (6),
deren Hochdruckseite (7) dem Ablauf (5) zugewandt ist. Der Hoch
druckseite (7) liegt eine Niederdruckseite (8) gegenüber, die ei
nem Auslauf (9) zugewandt ist. Auf diese Weise ist die Mikrofil
tration in der biologischen Stufe installiert und das Wasser
durchläuft den Filter (3) durch einen auf der Permeatseite der
Filtration herrschenden Unterdruck.
Der Filter (3) ist auf der Hochdruckseite (7) der Membrane (6)
über eine Speiseleitung (10) mit einem Einlaß (11) verbunden, über
den auch die Zulaufleitung (4) in das Belebungsbecken (2) einmün
det. Es ist auch möglich, daß die Speiseleitung (10) unmittelbar
in die Zulaufleitung (4) einmündet. Die im Filter (3) enthaltene
Membran (6) ist als eine Hohlfasermembran aus Keramik mit einer
Porengröße von 0,01 µm bis 1 µm ausgebildet.
Die Speiseleitung (10) ist über eine Stichleitung (12) auch mit
einem unteren Teil (13) des Belebungsbeckens (2) verbunden. Der
untere Teil (13) wird von einem das Belebungsbecken (2) ab
schließenden Boden (14) begrenzt. Auf diesem Boden sammelt sich
eine Schicht (15), die aus einem sich im Belebungsbecken (2) ab
setzenden Belebtschlamm besteht. Dieser Belebtschlamm bildet sich
unter dem Einfuß der im Belebungsbecken (2) stattfindenden Reak
tion im Belebungsbecken (2) aus. Er besteht unter anderem aus
Bakterien, die im Belebungsbecken (2) die von zu klärendem Abwas
ser (16) mitgeführten Schmutzartikel abbauen.
Das Abwasser (16) wird im Vorrechen (1) vorgeklärt. Dabei bleiben
im Vorrechen (1) sperrige Verunreinigungen hängen, die in vorgege
benen Zeitabständen von einem Schaber (17) vom Vorrechen (1) abge
tragen werden. Zu diesem Zwecke wird der Schaber (17) über eine
dem Abwasser (16) zugewandte Oberfläche (18) von einem Antrieb
(19) weggezogen. Die dabei abgeschabten sperrigen Bestandteile
(21) werden dabei in eine Aufnahme (20) gefördert, aus der sich je
nach Füllung der Aufnahme (20) entnommen und in eine Presse (22)
eingelegt werden. Diese besitzt einen Druckstempel (23), mit des
sen Hilfe die in der Presse (22) befindlichen sperrigen Bestand
teile (21) zu einem Packet gepreßt werden.
Das von sperrigen Bestandteilen (21) befreite Abwasser (16) tritt
sodann durch die Zulaufleitung (4) über den Einlaß (11) in das
Belebungsbecken (2) ein. In diesem Belebungsbecken (2) wird das
Abwasser (16) einem im Belebungsbecken (2) vorhandenen Belebt
schlamm (24) ausgesetzt, in dem Bakterienkulturen enthalten sind.
Dabei wird das Abwasser (16) innerhalb des Belebungsbeckens (2)
durch eine Pumpe (25) umgewälzt, die einerseits das Abwasser (16)
im Bereich der Schicht (15) über eine Saugleitung (26) absaugt und
über eine Druckleitung (27) in einen oberhalb des Einlasses (11)
liegenden Oberteil (28) hineingedrückt. Dabei ist im Oberteil (28)
eine mit der Druckleitung (27) verbundene Verteilvorrichtung (29)
vorgesehen, die über Düsen (30) in das Belebungsbecken (2) einmün
det. Mit dieser Verteilvorrichtung (29) kann das von der Pumpe
(25) umgepumpte Abwasser (16) innerhalb des Belebungsbeckens (2)
verteilt werden, so daß die Bakterien des Belebtschlamms (24) über
den gesamten Inhalt (31) des Belebungsbeckens (2) verteilt werden.
Durch die Einwirkung der mit dem Belebtschlamm (24) eingebrachten
Bakterien fällt aus dem Abwasser Belebtschlamm (24) und sammelt
sich in der Schicht (15). Dieser Belebtschlamm kann über die
Stichleitung (12) in die Speiseleitung (10) gelangen, so daß der
Belebtschlamm neuerdings über die Zulaufleitung (4) und den Einlaß
(11) in das Belebungsbecken (2) gelangt. Dort führt der Filter (3)
zu einer im jeweiligen Abwasser (16) entsprechenden Konzentration
der Biomasse innerhalb des Abwassers (16) von 5 bis 50 g/l. Unter
dem Einfluß dieser Belebtschlammkonzentration fällt die Verunrei
nigung des Abwassers (16) aus diesem aus und bildet die Schicht
(15).
Soweit im Belebungsbecken (2) der Belebtschlamm (24) mit dem
Abwasser in Lösung verbleibt, wird dieses Gemisch über den Ablauf
(5) in den Filter (3) gefördert. Aufgrund der Druckdifferenz zwi
schen der Hochdruckseite (7) und der Niederdruckseite (8) der Mem
brane (6) dringt durch diese das geklärte Abwasser zur Nieder
druckseite (8) der Membrane (6) hindurch und kann über den Auslauf
(9) den Filter (3) verlassen. Aufgrund einer entsprechenden Bemes
sung der Membrane (6) verbleibt jedoch der im Gemisch noch enthal
tene Anteil des Belebtschlamms (24) auf der Hochdruckseite (7) der
Membrane (6). Auf diese Weise entsteht auf der Hochdruckseite (7)
der Membrane (6) ein Gemisch, das eine hohe Konzentration an Be
lebtschlamm (25) aufweist. Dieses Gemisch wird über die Speiselei
tung (10) in Richtung auf die Zulaufleitung (4) bzw. den Einlaß
(11) gefördert. Dieses hochkonzentrierte Belebtschlamm-Wasserge
misch wird möglicherweise im Bereich der Stichleitung (12) weiterhin
mit Belebtschlamm angereichert, so daß ein hohes Konzentrat an
Belebtschlamm (24) über den Einlaß (11) in das Belebungsbecken (2)
eintritt.
Da sich der Filter (3) außerhalb des Belebungsbeckens (2) befin
det, kann die Membrane (6) leicht ausgewechselt werden, wenn sie
durch abgesetzten Belebtschlamm (24) ihrer Filtrierfunktion nicht
mehr gerecht werden kann. In diesem Fall muß für kurze Zeit der
Ablauf (5) gesperrt werden, so daß kein weiteres Gemisch aus
Belebtschlamm (24) und Wasser in den Filter (3) eintreten kann. In
entsprechender Weise wird auch die Speiseleitung (10) geschlossen,
so daß auch durch diese kein Rücklauf in Richtung aus dem Filter
(3) stattfinden kann. Sodann wird mit wenigen Handgriffen die Mem
brane (6) des Filters (3) gewechselt, so daß durch anschließende
Öffnung des Ablaufs (5) und der Speiseleitung (10) der Filter (3)
wieder das geklärte Wasser vom Belebtschlamm (24) trennen kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dar
gestellt. Die dort abgebildete Anlage unterscheidet sich von der
der Fig. 1 dadurch, daß der Filter (3) aus zwei Filtersektionen
(32, 33) besteht, die über eine Parallelschaltung (34) mit dem Ab
lauf (5) verbunden sind. Die Parallelschaltung besteht aus zwei
Zweigleitungen (35, 36), von denen je eine in eine der beiden Sek
tionen (32, 33) einmündet, und zwar jeweils auf deren Hochdruck
seiten (37, 38). Die beiden Filtersektionen (32, 33) bilden ein
redundantes System, von dem jeweils nur eine Sektion (32 oder 33)
über die jeweilige Zweigleitung (35, 36) mit dem Ablauf (5) ver
bunden ist. Die jeweils andere Zweigleitung (36, 35) ist ver
schlossen und wird lediglich geöffnet, wenn die bis dahin benutzte
Filtersektion (33, 32) gewechselt werden muß. Dadurch wird er
reicht, daß in einem ununterbrochenen Betrieb der Belebtschlamm
vom austretenden Wasser filtriert werden kann, ohne daß eine auch
nur kurzzeitige Unterbrechung des Betriebs erforderlich wäre. Bei
de Hochdruckseiten (37, 38) sind jeweils über absperrbare Lei
tungsteile (39, 40) mit der Speiseleitung (10) verbunden. Auf die
se Weise kann der in jeder Filtersektion (32, 33) entstehende Be
lebtschlamm über die Speiseleitung (10) zurück zum Einlaß (11)
bzw. zur Zulaufleitung (4) transportiert werden. Dabei ist auch
bei dieser Schaltung das Belebungsbecken (2) über die Stichleitung
(12) mit der Speiseleitung (10) verbunden. Darüberhinaus unter
scheidet sich die Schaltung gemäß Fig. 2 von der Schaltung gemäß
Fig. 1 durch einen zwischen dem Belebungsbecken (2) und dem Fil
ter (3) geschalteten Vorfilter (41). Dieser Vorfilter (41) dient
insbesondere bei hohen Konzentrationen des Belebtschlammes (24)
innerhalb des aus dem Belebungsbecken (2) austretenden Gemisches
dazu, diese hohe Konzentration so weit herabzusetzen, daß das aus
dem Vorfilter (41) austretende Gemisch für die Membranfilter (3)
verarbeitbar ist. Zu diesem Zwecke ist der Vorfilter (41) zweck
mäßigerweise als ein Rotationsfilter ausgebildet, der mit seinem
Rotationsteil (42) eventuell innerhalb des aus dem Belebungsbecken
(2) austretenden Gemisches vorhandene Flocken zerschlägt. Auf
diese Weise entsteht im Rotationsfilter ein fein verteiltes Ge
misch, das im Membranfilter (3) filtriert werden kann. Das Rotati
onsteil (42) wird dabei von einem Antrieb (43) in Rotation ver
setzt. Soweit im Vorfilter (41) aus dem Gemisch Belebtschlamm aus
gesondert wird, wird dieser dem Vorfilter (42) über eine Abnahme
leitung (44) entnommen.
Der Vorteil dieser Kläranlage besteht darin, daß sie auf sehr
kleinem Raum untergebracht werden kann. Dabei ist insbesondere
daran gedacht, sie innerhalb eines Containers anzuordnen. Bei Ver
wendung eines 40' Containers kann innerhalb desselben Containers
sowohl das Belebungsbecken als auch der aus dem Vorrechen, dem
Filter sowie aus einer Zuteilvorrichtung, die dem zu klärenden Ab
wasser die jeweils benötigte Menge an Belebtschlamm zuteilt, be
stehende Maschinenteil angeordnet sein. Im Regelfall wird sich je
doch anbieten, die Kläranlage in zwei miteinander verbindbaren 20'
Containern (46, 47) anzuordnen. Dabei ist einer dieser beiden Con
tainer als Maschinencontainer (46) und der andere als Beckencon
tainer (47) ausgebildet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß je
nach dem augenblicklichen Bedarf an Kläranlagen der Maschinencon
tainer (46) mit unterschiedlichen Beckencontainern (47) gekoppelt
werden kann, so daß auf diese Weise einem Augenblicksbedarf an
mehreren Orten Rechnung getragen werden kann.
Im Maschinencontainer (46) ist der Vorrechen (1) über die Zulauf
leitung (4) unmittelbar mit dem Beckencontainer (47) verbunden.
Dabei besitzt die Zulaufleitung (4) im Bereich einer dem Becken
container (47) zugewandten Wandung (48) einen Flansch (49), der
mit Hilfe einer Rohrleitung (50) mit einem entsprechenden Flansch
(51) des Beckencontainers (47) verbunden wird. Darüberhinaus ist
der Vorrechen (1) auf seiner Zulaufseite (52) mit einem Anschluß
(53) versehen, der mit einer jeweiligen Abwasserquelle (54) ver
bindbar ist.
Außerdem ist im Maschinencontainer (46) auch eine Dosiereinrich
tung (55) vorgesehen, die über eine Dosierleitung (56) mit einem
entsprechenden Anschluß (57) des Beckencontainers (47) verbindbar
ist. Die Dosiereinrichtung (55) ist mit einem begrenzten Vorrat
(58) von Belebtschlamm (24) verbunden, aus dem sie den Belebt
schlamm in den Beckencontainer (47) dosiert. Auf diese Weise wird
in dem über die Rohrleitung (50) in den Beckencontainer (47) ein
gespeisten Abwasser mit Hilfe des zugeteilten Belebtschlamms der
Säuberungsprozeß in Gang gesetzt.
Außerdem sind im Maschinencontainer (46) der Vorfilter (41) und
der Filter (3) hintereinandergeschaltet angeordnet. Dabei mündet
der Vorfilter (41), der Grobstoffe von mehr als 60 µm zurückhält
und die Viskosität des Belebtschlamms gering hält, in einen Ablauf
(5), der über eine Rohrleitung (59) mit einem entsprechenden
Flansch (60) der Wandung (48) verbunden ist. Der Filter (3) kann
als ein nicht dargestelltes redundantes System ausgebildet sein.
Schließlich ist der Filter (3) im Bereich seiner Hochdruckseite
(7) über eine Speiseleitung (10) mit dem Beckencontainer (47) ver
bunden. Dabei besteht zwischen den beiden Containern (46, 47) eine
Verbindungsleitung (61), durch die der auf der Hochdruckseite (7)
des Filters (3) abgezapfte Belebtschlamm in den Beckencontainer
(47) gefördert wird. Zweckmäßigerweise ist die Speiseleitung (10)
über eine Leitung (62) mit einem Zulauf zur Dosiereinrichtung (55)
verbunden, so daß der auf der Hochdruckseite (7) des Filters (3)
abgezapfte Belebtschlamm über die Dosiereinrichtung (55) in den
Beckencontainer (47) eingeleitet wird.
Darüberhinaus kann im Belebungsbecken (2) eine Meßvorrichtung (63)
vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Viskosität des innerhalb des
Belebungsbeckens (2) eingestellten Gemisches gemessen werden kann.
Je nach der Qualität des angelieferten Abwassers (16) muß im Bele
bungsbecken (2) eine mehr oder minder hohe Konzentration von Be
lebtschlamm (24) eingebracht werden, der mit zunehmender Konzen
tration die Viskosität des Gemisches herabsetzt. Je geringer die
Viskosität dieses Gemisches ist, um so höher muß ein Druck bemes
sen sein, mit dem Luft über entsprechende Düsen (64) in das Bele
bungsbecken (2) eingeblasen wird. Bei einer hohen Belüftungsrate
verläuft innerhalb des Belebungsbeckens (2) die Klärung des Abwas
sers (16) sehr lebhaft. In diesem Falle kann möglicherweise der
Mischungsanteil an Belebtschlamm (24) herabgesetzt werden, so daß
die Viskosität des Gemisches erhöht wird. Entsprechend kann die
Belüftung des Gemisches herabgesetzt werden. Auf diese Weise er
gibt sich ein den jeweiligen Abwasserverhältnissen angepaßtes emp
findliches Regelsystem.
Zur Erlangung von Trinkwasserqualität sind eine Reihe zusätzlicher
Maßnahmen möglich. Dazu zählen Strahlenbehandlung, Überleitung des
gereinigten Wassers über Aktivkohle und Ableitung des Wassers in
einen entkeimten Trinkwasserbehälter, aus dem es für Trinkwasser
zwecke entnommen werden kann.
Claims (56)
1. Verfahren zur Elimination unerwünschter Wasserinhaltsstoffe
aus Wasser mittels einer Kläranlage bestehend aus Belebungsbecken
und nachgeschalteter Filtration für die Klärung von Abwässern von
bis zu 2000 Einwohneräquivalenten, dadurch gekennzeichnet, daß das
biologisch gereinigte Abwasser durch einen Filter (3) mit einer
Porengröße von 0,01 µm bis 1 µm gepumpt wird und von Schwebstoffen
und Bakterien gereinigt wird.
2. Verfahren zur Aufbereitung von Abwassermengen geringer Ein
wohnerzahlen bis zu 2000, bei dem dem Abwasser mit Bakterien ver
setzter Belebtschlamm beigemischt wird und mindestens ein Teil des
Belebtschlamms aus dem Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm nach
einer vorgegebenen Einwirkung der Bakterien auf das Abwasser abge
setzt wird und der restliche Teil des Belebtschlamms aus dem Ge
misch filtriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser
(16) eine Menge von mindestens 5 g/l des Belebtschlammes (24) zu
gesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Abwasser (16) eine Menge von bis zu 50 g/l des Belebtschlammes
(24) zugesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Belebtschlamm, (24) an einer Membran (6) fil
triert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Fil
tration an einer Hohlfasermembran (6) aus Keramik einer Porengröße
von 0,01 µm bis 1 µm vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit dem Belebtschlamm (24) innerhalb eines Be
lebungsbeckens (2) auf das Abwasser (16) eingewirkt wird und das
mit dem Belebtschlamm (24) versetzte Abwasser (16) nach einer
vorgegebenen Einwirkperiode aus dem Belebungsbecken (2)
herausgeleitet wird und außerhalb des Belebungsbeckens (2) an der
Membran (6) filtriert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab
wasser (16) vor Eintritt in die Membrane (6) in einem Vorfilter
(41) filtriert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch
den Vorfilter (41) Grobstoffe von mehr als 60 µm zurückgehalten
und die Viskosität des Belebtschlamms (24) gering gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
im Vorfilter (41) Flocken größtenteils zerschlagen und Abwasser
(16) und Belebtschlamm (24) vorab getrennt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß durch die Vorfiltration der erforderliche Sauer
stoffeintragungsfaktor α auf über 0,5 gehalten wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die an der Membrane (6) ausfiltrierte Biomasse dem
Abwasser (16) vor dessen Eintritt in das Belebungsbecken (2)
mindestens teilweise wieder zugesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch
Zusatz von Belebtschlamm (24) eine zur Aufbereitung eines vorgege
benen Abwassers (16) günstige Viskosität einer aus Abwasser (16)
und Belebtschlamm (24) bestehenden Mischung erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gemisch aus Abwasser (16) und Belebtschlamm (24) entsprechend der
erzeugten Viskosität des Gemisches aus Abwasser (16) und Belebt
schlamm (24) belüftet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein zur Erzeugung der gewünschten Viskosität des aus
Abwasser (16) und Belebtschlamm (24) bestehenden Gemisches über
schießender Anteil an Belebtschlamm (24) entsorgt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Abwasser (16) vor Eintritt in das Belebungsbec
ken (2) von sperrigen Bestandteilen gesäubert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abwasser (16) zur Säuberung von sperrigen Bestandteilen durch
einen Vorrechen (1) geleitet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorrechen (1) von an ihm angesammelten sperrigen Bestandteilen
gereinigt wird und die sperrigen Bestandteile zu Paketen gepreßt
werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der biologischen Stufe das Wasser in einer Mikro
filtration filtriert wird und durch Unterdruck auf der Permeatsei
te der Mikrofiltration durch diesen hindurch läuft.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Abwasser (16) vom Belebtschlamm (24) im Bele
bungsbecken (2) getrennt wird (SBR-Verfahren).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Abwasser (16) in einem Festbett immobilisierten
Mikroorganismen ausgesetzt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß das gereinigte Abwasser durch Bestrahlung mit UV-
Licht desinfiziert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß das gereinigte Abwasser in einer Sandfiltration
desinfiziert wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das gereinigte Abwasser über Aktivkohle geleitet
wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Gemisch aus Abwasser (16) und Belebtschlamm (24)
im Belebungsbecken (2) durch einen in das Gemisch eingetauchten
Membranrohrfilter Luft zugeführt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Gemisch aus Abwasser (16) und Belebtschlamm (24) Luft intermittie
rend zugeführt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gemisch aus Abwasser (16) und Belebtschlamm (24)
vom Belebungsbecken (2) zum Vorfilter (41) gepumpt wird und die
dazu verwendeten Pumpen (25) das Gemisch im Belebungsbecken (2)
umwälzen.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der
Belebtschlamm (24) in das Belebungsbecken (2) über mindestens ein
Tauchrohr eingetragen wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Luft in das Gemisch des Belebungsbeckens (2)
über bewegliche Membranfahnen eingetragen wird, die in das Bele
bungsbecken (2) eingetaucht sind und durch ihre Bewegungen das Ab
wasser (16) und den Belebtschlamm (24) durchmischen.
29. Vorrichtung für die Aufbereitung von Abwasser mit einem Bele
bungsbecken, das mit einem Abwasserzulauf, einer Dosiereinrichtung
für Belebtschlamm und einem Ablauf für ein Gemisch aus Abwasser
und Belebtschlamm versehen ist, und im Ablauf ein Filter zum Fil
trieren des Belebtschlamms aus dem Gemisch vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter als eine außerhalb des Belebungs
beckens (2) angeordnete Membrane (6) ausgebildet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
außer einer eingeschalteten Membrane (6) eine weitere redundant
vorgesehen ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Belebungsbecken (2) und der Membrane (6) ein Vor
filter (41) zur Verminderung des Belebtschlammanteils im Gemisch
zuschaltbar ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorfilter (41) als ein Rotationsfilter ausgebildet ist, der zum
Zerschlagen von im Gemisch enthaltenen Flocken ausgebildet ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Membranfilter als eine aus Rohrfasern aus
gebildete Membran (6) ausgebildet ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der
Membranfilter als eine Hohlfasermembran ausgebildet ist, die aus
Keramik besteht und eine Porengröße von 0,01 µm bis 1 µm aufweist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrfasern von einem Unterdruck beaufschlagt sind.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ortsbeweglich ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß sie
in einem Container installiert ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß sie
in zwei Containern (46, 47) von jeweils 20' Inhalt installiert
ist, von denen ein Beckencontainer (47) das Belebungsbecken (2)
und ein Anlagencontainer (46) Aggregate zur Säuberung des Abwas
sers enthält.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anlagencontainer (46) mit einem Anschluß (53) für das Abwasser
(16) versehen ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anlagencontainer (46) mit einer Dosiereinrichtung (55) für
den Belebtschlamm (24) versehen ist.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anlagencontainer (46) mit einer Membrane
(6) als Filter (3) und dem Vorfilter (41) versehen ist.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch ge
kennzeichnet, daß sowohl der Anschluß (53) als auch der Filter (3)
und gegebenenfalls der Vorfilter (41) jeweils mit dem Beckencon
tainer (47) verbunden sind.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 42, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membrane (6) als ein austauschbares Modul
ausgebildet ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 43, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Abwasser Anschluß (53) ein Vorrechen (1)
vorgesehen ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorrechen (1) im Anlagencontainer (46) eingebaut ist.
46. Vorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorrechen (1) mit einer mechanischen Säuberung versehen
ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 46, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Belebungsbecken (2) als ein Belebtschlamm
reaktor mit einer Abzapfung für den Belebtschlamm (24) ausgebildet
ist.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der
Belebtschlammreaktor als ein SBR-Reaktor ausgebildet ist.
49. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der
der Belebtschlammreaktor als ein Festbettreaktor ausgebildet ist.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 49, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Filter (3) eine Abwasserdesinfektion nachge
schaltet ist.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Belebtschlammreaktor Membranfahnen als Rühr
werk ausgebildet sind.
52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 51, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Belebtschlammreaktor eine Biomassenkonzentra
tion von 5 g/l bis 50 g/l vorgesehen ist.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 52, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Belebungsreaktor eine Sauerstoffzufuhr durch
einen Membranrohrfilter vorgesehen ist.
54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 53, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membrane (6) eine den zu erwartenden Abwas
serverunreinigungen angepaßte Porengrößenverteilung aufweist.
55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 54, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Vorfilter (41) eine Lochgröße aufweist, die
je nach den Verunreinigungen des jeweiligen Abwassers (16)
zwischen 10 µm und mehreren cm liegt.
56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 55, dadurch ge
kennzeichnet, daß Pumpen (25) zum Fördern des aus Abwasser (16)
und Belebtschlamm (24) bestehenden Gemisches vom Belebungsbecken
(2) zum Filter (3) vorgesehen sind, die auch das Gemisch innerhalb
des Belebungsbecken (2) umwälzen.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2001105221 DE10105221A1 (de) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Elimination unerwünschter Wasserinhaltsstoffe |
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---|---|---|---|
DE2001105221 DE10105221A1 (de) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Elimination unerwünschter Wasserinhaltsstoffe |
Publications (1)
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DE10105221A1 true DE10105221A1 (de) | 2002-08-08 |
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Country Status (1)
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---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: ANTRAG AUF NICHTNENNUNG |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20110921 |