DE10115662A1

DE10115662A1 - Pflanzenkläranlage mit integrierter Eliminations- und/oder Adsorberpatrone

Info

Publication number: DE10115662A1
Application number: DE2001115662
Authority: DE
Inventors: Joachim Krueger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pflanzenkläranlage mit integrierter Eliminations- und/oder Adsorptionspatrone für die weitergehende Reinigung von Abwasser hinsichtlich Stickstoff- und Phosphorverbindungen. Die Erfindung ist auf dem gesamten Gebiet der Abwasserreinigung von kommunalen Abwässern und Industrieabwässern einsetzbar. DOLLAR A Für die Klärung von Abwässern von Stickstoff und Phosphor bestehen noch keine Mindestanforderungen. Es ist aber absehbar, dass sich dies in der nächsten Zeit ändern wird. DOLLAR A Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pflanzenkläranlage mit integrierten Eliminations- und Adsorberpatronen zu entwickeln, um die Mindestanforderungen der Größenklasse 4 nach der Abwasserverordnung zu erreichen. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch eine Pflanzenkläranlage gelöst, die aus einer Einheit von Mehrkammergrube (2), einer Hochdruckschmutzwasserpumpe (3), aus einem Sammel- und Verteilerschacht (7), einem System von Druckschläuchen (11), einer in einem Pflanzenbeet (9) befindlichen ummantelten Ringdrainageleitung (14) und Eliminations-/Adsorberpatronen (16) besteht. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage hat den Vorteil, daß mit Stickstoff und/oder Phosphor belastete Abwässer überhaupt energiegünstiger, wartungsärmer gereinigt werden können und somit die Pflanzenkläranlage kostengünstiger und störunanfälliger betrieben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pflanzenkläranlage mit integrierter Eliminations- und/oder Adsorptionspatrone für die weitergehende Reinigung von Abwasser hinsichtlich Stickstoff- und Phosphorverbindungen. Die Erfindung ist auf dem gesamten Gebiet der Abwasserreinigung von kommunalen Abwässern und Industrieabwässern einsetzbar.

Verfahren und Vorrichtungen zur biologischen Abwasserreinigung sind in vielfältiger Art und Weise bekannt. Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung sind SUBTERRA®-Pflanzenkläranlagen.

SUBTERRA®-Pflanzenkläranlagen sind Kleinkläranlagen und kleine Kläranlagen mit Ausbaugrößen von 4 EGW bis 50 EGW (Abwasserzulauf kleiner 8 m³/d) bzw. 50 EGW bis etwa 10.000 EGW, in denen Abwasser naturnah gereinigt wird. Für Kleinkläranlagen (Abwasserzulauf kleiner 8 m³/d) gelten keine Mindestanforderungen an die Abwasserablaufwerte. Für kleine Kläranlagen (Ausbaugrößen 50 EGW bis 1 000 EGW) gelten CSB- und BSB₅-Mindestanforderungen der Größenklasse 1 der Abwasserverordnung [BGBL. 1999/Teil I; Nr. 6 vom 18.02.1999].

In der PS-DE 195 20 733 C1, der PS-DE 39 03 409 C1 und der PS-DD 300 015 A7 sind Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung durch Pflanzenkläranlagen bzw. zur Entfernung von Phosphor- und Stickstoffverbindungen aus Abwässern enthalten.

In der PS-DE 195 20 733 C1 ist ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung durch Pflanzenkläranlagen wahlweise in Kombination mit Belebtschlammreaktor (Sequenting Batch Reactor SBR) beschrieben. Es besteht hierbei die Möglichkeit das Abwasser in einem SBR-Reaktor biologisch vorzureinigen. Das Abwasser wird danach durch einen Drucklufterzeuger, der als Heber (Pumpe) und Belüfter dient, über eine belüftete Einlaufkulisse einer horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage zugeführt. Bei der Verfahrensvariante ohne SBR-Reaktor erfolgt die Abwasserbeschickung auf die Pflanzenkläranlage analog.

Weiter wird in der PS-DE 39 03 409 C1 ein Verfahren zur Entfernung von Phosphor- und Stickstoffverbindungen aus organisch vorbehandeltem Abwasser beschrieben. Die Entfernung der Phosphor- und Stickstoffverbindungen erfolgt hierbei mittels auf einem Bandreaktor aufwachsenden Algen.

Die PS-DD 300 015 A7 beschreibt ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels vertikal durchströmter Pflanzen kläranlagen, die aus einer Kombination aus Wurzelraum mit darunter befindlichem mehrschichtigen Bodenfilter besteht.

Die bekannten Verfahren erfordern einen zum Teil erheblich höheren technischen und energetischen Aufwand bzw. haben eine geringere Effektivität hinsichtlich der Entfernung von Phosphor- und Stickstoffverbindungen aus dem Abwasser im Vergleich zu dieser Erfindung.

Sämtliche oben genannten Verfahren und Vorrichtungen betreffen nicht den Schutzanspruch dieser Erfindung. Für die Klärung von Abwässern von Stickstoff und Phosphor bestehen noch keine Mindestanforderungen. Es ist aber absehbar, dass sich dies in der nächsten Zeit ändern wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pflanzenkläranlage mit integrierten Eliminations- und/oder Adsorberpatronen zu entwickeln, um die Mindestanforderungen der Größenklasse 4 nach der o. a. Abwasserverordnung zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die in dem Hauptanspruch 1 und den Unteransprüchen 2-12 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage hat den Vorteil, daß mit Stickstoff und/oder Phosphor belasteten Abwässer überhaupt energiegünstiger, wartungsärmer gereinigt werden können und somit die Anlage kostengünstiger und störunanfälliger betrieben werden kann.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau der Pflanzenkläranlage als Querschnitt mit versenktem Tauchrohr in der Vorklärung

Fig. 1a den schematischen Aufbau der Pflanzenkläranlage als Draufsicht gemäß Fig. 1

Fig. 2 den schematischen Aufbau der Pflanzenkläranlage als Querschnitt mit Pumpensumpf

Fig. 2a den schematischen Aufbau der Pflanzenkläranlage als Draufsicht gemäß Fig. 2

Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der Pflanzenkläranlage mit eingebauter Eliminations- und/oder Adsorptionspatrone im Querschnitt

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstellung der Pflanzenkläranlage

Die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlge besteht in seinen Hauptmerkmalen aus einer Einheit von Mehrkammergrube 2, einer Hochdruckschmutzwasserpumpe 3, einer Druckleitung 6, aus einem Sammel- und Verteilerschacht 7, einem System von Druckschläuchen 11, einer in einem Planzenbeet 9 befindlichen ummantelten Ringdrainageleitung 14 und Eliminations-und/oder Adsorberpatronen 16 besteht.

Das anfallende Abwasser wird über den Hausanschluß 1 einer mechanischen Reinigungsstufe, der Mehrkammergrube 2, zugeführt. Dort wird das Abwasser gesammelt und mechanisch vorbehandelt, d. h. es werden die absetzbaren Inhaltsstoffe abgeschieden. Die Abwasserzuleitung zur Pflanzenkläranlage erfolgt durch die Hochdruckschmutzwasserpumpe 3. Diese befindet sich in einem Pumpensumpf 5 oder in einem in der dritten Kammer der Mehrkammergrube 2 versenktem Tauchrohr 4 in der Vorklärung. Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird über die Druckleitung 6 zum Sammel- und Verteilerschacht 7 gepumpt (Fig. 1 und Fig. 2).

Der Sammel- und Verteilerschacht 7 besteht aus Polyethylen und hat die Funktionen der Abwasserverteilung und des Sammeln und Ableiten des gereinigten Abwassers. Die Abwasserverteilung erfolgt über eine in den Sammel- und Verteilerschacht 7 eingebaute Verteilerarmatur 8, an der über nicht näher dargestellte Kugelhähne das System von Druckschläuchen 11 angeschlossen ist (Fig. 4).

Die Abwasserverteilung auf das SUBTERRA®-Pflanzenbeet 9 erfolgt durch das unterirdisch verlegte System von Druckschläuche 11. Die Druckschläuche 11 bestehen aus mit Mikroporen perforiertem synthetischen Kautschuk (EPDM DN 12). Durch den Druck, den die Hochdruckschmutzwasserpumpe 3 erzeugt, dehnen sich die Druckschläuche 11 und die Poren öffnen sich. Nach dem Beschickungsintervall schließen sich die Poren wieder, so dass keine Pflanzenwurzeln einwachsen oder Bestandteile des Filtermaterials die Poren verstopfen können (Fig. 3 und Fig. 4).

Durch das System der Druckschläuche 11 wird eine sehr gleichmäßige flächige Verteilung des Abwasser auf das SUBTERRA®-Pflanzenbeet 9 erreicht.

Der Beetkörper des Pflanzenbeets 9 ist 1,20 m tief und wird mit 1,5 mm starker PE-Folie 15 abgedichtet. Die oberen 0,20 m bestehen aus einer Schicht gewaschenen Kieses 12 der Korngröße von 8-32 mm. In dieser Kiesschicht 12 befinden sich in 0,15 m Tiefe die Druckschläuche 11. Anschließend folgt die Sandschicht 13 (gewaschener Sand, Korngröße 0-2 mm), die von 0,20 m bis zur Beetsohle reicht. In der Sandschicht 13 befindet sich in einer Tiefe von 1,15 m die mit Geotextil ummantelte Ringdrainageleitung 14 (DN 100). Die Ringdrainageleitung 14 ist in eine Kiespackung (Korngröße 8-16 mm) gelegt. Sie sammelt das gereinigte Abwasser und leitet es in den Sammel- und Verteilerschacht 7 ab (Fig. 3 und Fig. 4).

In die Ringdrainageleitung 14 werden vom Sammel- und Verteilerschacht 7 aus Eliminations- und/oder Adsorberpatronen 16 eingebaut, die eine Materialmischung enthalten, durch das die noch im Abwasser befindlichen Phosphor- und Stickstoffverbindungen abgebaut bzw. chemisch gebunden werden. Die Materialmischung besteht aus einer externen Kohlenstoffquelle zur Stickstoffelimination und/oder einem Adsorptionsmittel zur Entfernung von Phosphorverbindungen aus dem Abwasser.

Das gereinigte Wasser wird dann über den unter der PE-Folie 15 liegende Abfluß 17 aus dem Sammel- und Verteilerschacht 7 in den Vorfluter 18 abgeleitet (Fig. 1 und Fig. 2).

Die biologische Reinigung erfolgt durch auf dem Kies und Sand aufwachsende Mikroorganismen. Die Bepflanzung 10 des SUBTERRA®-Pflanzenbeet 9 dient der Stabilisierung der hydraulischen Bodeneigenschaften im Beetkörper.

Bezugszeichenliste

1

Hausanschluß

2

Mehrkammergrube

3

Hochdruckschmutzwasserpumpe

4

Tauchrohr

5

Pumpensumpf

6

Druckleitung

7

Sammel- und Verteilerschacht

8

Verteilerarmatur

9

SUBTERRA®-Pflanzenbeet

10

Bepflanzung

11

Druckschläuche (als System angeordnet)

12

Kiesschicht

13

Sandschicht

14

Ringdrainageleitung

15

PE-Folie

16

Eliminations-/Adsorberpatrone

17

Ablauf

18

Vorfluter

19

Geländeoberkante

Claims

1. Pflanzenkläranlage mit integrierter Eliminations- und Adsorberpatrone für die Reinigung von Abwasser von stickstoff- und/oder phosphathaltiger Verunreinigungen in Abwäsern nach dem Prinzip der SUBTERRA®-Pflanzenkläranlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenkläranlage aus einer Einheit von Mehrkammergrube (2), einer Hochdruckschmutzwasser pumpe (3), aus einem Sammel- und Verteilerschacht (7), einem System von Druckschläuchen (11), einer Ringdrainageleitung (14) und Eliminations-/Adsorberpatronen (16) besteht.

2. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hochdruckschmutzwasserpumpe (3)in einem, in der dritten Kammer der Mehrkammergrube (2) versenktem Tauchrohr (4) befindet oder im einem externen Pumpensumpf (5) angeordnet ist, wobei die Hochdruckschmutzwasserpumpe (3) über eine Druckleitung (6) mit Sammel- und Verteilerschacht (7) verbunden ist.

3. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine in den Sammel- und Verteilerschacht (7) eingebaute Verteilerarmatur (8) mittels nicht näher dargestellter Kugelhähne an das System von Druckschläuchen (11) angeschlossen ist.

4. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschläuche (11) aus mit Mikroporen perforiertem synthetischen Kautschuk (EPDM DN 12) bestehen, wobei sich diese durch den durch den durch die Hochdruckschmutzwasserpumpe (3) erzeugten Druck dehnen und die Druckschläuche (11) die Poren öffnen.

5. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beetkörper des Pflanzenbeets (9) 1,20 m tief und mit 1,5 mm starker PE-Folie (15) abgedichtet ist, wobei die oberen 0,20 m aus gewaschener Kiesschicht (12) mit einer Korngröße von 8-32 mm besteht und sich in dieser Kiesschicht (12) in 0,15 m Tiefe das System der Druckschläuche (11) angeordnet ist.

6. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich anschließend die Sandschicht (13) (gewaschener Sand, Korngröße 0-2 mm) befindet und von 0,20 m bis zur Beetsohle ausdehnt.

7. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Sandschicht (13) in einer Tiefe von 1,15 m die mit Geotextil ummantelte Ringdrainageleitung (14) (DN 100) befindet.

8. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdrainageleitung (14) in eine Kiespackung (Korngröße 8-16 mm) gelegt ist und dass das gereinigte Abwasser in den Sammel- und Verteilerschacht (7) abfließt.

9. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ringdrainageleitung (14) Eliminations-/Adsorptionspatronen (16) eingebaut sind, die eine Materialmischung enthalten, durch das die noch im Abwasser befindlichen Phosphor- und Stickstoffverbindungen abgebaut bzw. adsorbiert werden.

10. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialmischung der Eliminationspatronen (16) aus einer externen Kohlenstoffquelle zur Stickstoffelimination und Adsorptionspatronen (16) ein Adsorptionsmittel zur Entfernung von Phosphorverbindungen aus dem Abwasser besteht.

11. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eliminations/Adsorptionspatronen (16) vom Sammel- und Verteilerschacht (7) ein- und ausbaubar sind.

12. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bepflanzung (10) des Pflanzenbeets (9) zur Stabilisierung der hydraulischen Bodeneigenschaften im Beetkörper dient.