DE10105221A1

DE10105221A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Elimination unerwünschter Wasserinhaltsstoffe

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Publication number: DE10105221A1
Application number: DE2001105221
Authority: DE
Original assignee: KOCH DIETZ-PETER
Current assignee: KOCH DIETZ-PETER
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-08

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

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.