DE10118241A1 - Verfahren und Anlage zur Entlastung der Gewässer vor allem von den ihre Böden übermäßig bedeckenden Schlämmen - Google Patents

Abstract

Zur biologischen Reinigung und Entlastung von Gewässern und zur Wiederherstellung des biologischen Gleichgewichtes dient ein Verfahren und eine Anlage, bei der der benötigte Sauerstoff so eingebracht wird, dass ein gezielter Wasserkreislauf im Gewässer erreicht wird. Dadurch erfolgt ein flächiger "Abbau" des Schlamms und ein gleichmäßiger Abbau und damit eine schnelle und sichere Wiederherstellung des biologischen Gleichgewichtes in einem solchen ursprünglich stark verschlammten Gewässer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung und Entlastung von Gewässern, in denen sich insbesondere am Boden anaerober Schlamm abgelagert hat, wobei atmosphärische Luft in das Gewässer eingebracht und dadurch das Wachs­ tum von Mikroorganismen unterstützt wird, über die die Bestandteile des Schlamms abgebaut werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem atmosphärische Luft ins Gewässer eintragenden Belüftungsaggre­ gat, das im Gewässer angeordnet ist oder über einen dort hinführenden Ausgang ver­ fügt.

Die gegenwärtige Situation offener Gewässer hauptsächlich in der Nähe und im Einflussbereich zivilisatorisch entwickelter Gegenden ist immer häufiger gekennzeichnet durch eine zunehmende und meist organische Verschmutzung. Diese Verschmutzung kann eine Vielzahl von Ursachen haben wie z. B. die Einleitung häuslicher oder indu­ strieller Abwässer, die Überfütterung und damit die überproportionale Zunahme der dort ansässigen Populationen, die Überdüngung durch den Eintrag von natürlichen und künstlichen Nährstoffen. Dies Verschmutzungen führen kurzfristig zu einer explosions­ artigen Vermehrung einzelner Lebensformen innerhalb des Gewässers und deren an­ schließendem Absterben, wodurch das für die Selbstreinigung erforderliche biologische Gleichgewicht erst ge- und dann zerstört wird. Diese Zerstörung ist gekennzeichnet durch einen Mangel an Sauerstoff in bodennahen Schichten, die Kumulation anaeroben Schlamms, die dort entstehenden und unregelmäßig freigesetzten anaeroben Faulgase. Nicht nur HZS führt zu einem übergroßen Wachstum von Algen in der Nähe der Was­ seroberfläche und damit zum Absterben der meisten Formen makrobiologischen Le­ bens, sondern auch andere Gase.

In natürlichen Gewässern geschieht die Selbstreinigung dadurch, dass die auch hier natürlich vorkommende eingetragene organische Verschmutzung von den ebenfalls natürlich vorkommenden Mikroorganismen in bekannter Weise abgebaut werden, die Mikroorganismen ihrerseits als Humus für Wasserpflanzen bzw. Nahrungsgrundlage der nächst höheren makrobiologischen Lebensformen wie Schnecken, Würmern und Larven, die ihrerseits wiederum Fischen, Wasservögeln und anderen höheren Lebens­ formen als Nahrung dienen. In der ersten Stufe dieses Prozesse wird von den aeroben Mikroorganismen vorhandener Sauerstoff aus dem Gewässer entnommen, der im natür­ lichen Kreislauf ersetzt wird durch den von Wasserpflanzen im Wege der Fotosynthese produzierten oder an der Wasseroberfläche aufgenommenen atmosphärischen Sauer­ stoff. Diese Sauerstoffproduktion ist im natürlichen Gewässer begrenzt. Eine hohe Belastung durch eingetragene Verschmutzung hat automatisch eine entsprechend hohe Anzahl von Mikroorganismen und daraus folgend eine entsprechende Sauerstoffzehrung zur Folge. Wenn die Sauerstoffmenge, die auch gleichzeitig Voraussetzung für die Lebensfähigkeit der makrobiologischen Organismen ist, nicht mehr ausreicht, die natür­ lichen Prozesse zu stützen, "kippt" das interdependente Ökosystem um, Fauna und Flora sterben, die Biomasse wird anaerob. Faulschlamm bildet sich am Gewässerboden und das Gewässer wächst zu, besonders dann, wenn es sich nicht um ein Fließgewässer handelt.

Bekannt sind verschiedene Methoden und Einrichtungen, mit denen man ver­ sucht hat, diese Probleme zu lösen. So werden z. B. Oberflächenbelüfter eingesetzt, die punktuell atmosphärische Luft in das Gewässer einbringen, um dort den enthaltenden Sauerstoff an das umgebende Wasser zumindest teilweise abzugeben. Bekannt sind auch Springbrunnen und ähnliche Einrichtungen, mit denen der Eintrag von Sauerstoff erhöht werden soll. Nachteilig ist hier die Tatsache, dass sich das mit Sauerstoff angereicherte Wasser nur in unmittelbarer Umgebung des Belüfters befindet und dort nur unzurei­ chend zur Entwicklung einer ausreichenden Menge von Mikroorganismen zur Verfü­ gung steht. Ebenso ist es auch bekannt, sogenannte Tiefenbelüfter einzusetzen, die aber ebenfalls den großen Nachteil des punktuellen Einflusses haben. Auch hier ist kein Platz zur Entwicklung ausreichender Mengen an Mikroorganismen. Sie schweben frei im Wasser, ohne auf den Schlamm einwirken zu können. Der Schlamm bleibt anaerob, weil er nicht mit Sauerstoff in Berührung kommt und bildet selbst in zunehmendem Maße Sauerstoff zehrende Biomasse. Aus der DE 195 33 370 C2 ist bekannt, Sauer­ stoff angreichertes Wasser von der Oberfläche zu entnehmen und über perforierte und im Schlamm verlegte Rohrleitungen im Schlamm zu diffundieren. Während diese Erfindung ohne das zusätzliche Einbringen von Sauerstoff arbeitet, ist der Wirkungsbereich dennoch auf die unmittelbare Umgebung der perforierten Rohrleitungen beschränkt, wobei die Sauerstoffzehrung des akkumulierten Schlamms in der Regel so hoch ist, dass bei Aufsteigen des Wassers aller gelöster Sauerstoff bereits dort verbraucht ist, sodass er anderweitig nicht zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist nachteilig, dass in Einzelfällen durch das Einbringen des wärmeren Oberflächenwassers die Stratifizierung vor allem stehender Gewässer durchbrochen und damit das Gleichgewicht noch mehr gestört wird. Die EP 0 928 776 A2 schlägt vor, das nachteilige Algenwachstum eines Gewässers durch das Einbringen von CO₂ zu verhindern. Selbst wenn dieser Ansatz für diesen Zweck erfolgreich sein sollte, vergrößert er eher das Problem als dass er es für das Gewässer insgesamt löst, weil nicht das fehlende CO₂, sondern die überpropor­ tionale Sauerstoffzehrung das Ungleichgewicht hervorruft.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zurgunde, die natürlichen Abläufe in einem Gewässer gezielt zu unterstützen bzw. so wiederzubeleben, dass ein gleichgewichtiger Ablauf der Abbauprozess eines entsprechenden Ökosystems wieder­ hergestellt wird.

Die Aufgabe wird gemäß Verfahren dadurch gelöst, dass der Sauerstoff unter Erzeugung eines gezielten Wasserkreislaufes im Gewässer in das Gewässer eingetragen wird und dass für den Einsatz bevorzugte Mikroorganismen in den zu reinigenden Was­ serschichten vorgehalten, gezüchtet, mit Sauerstoff versorgt und im Gewässer und zwar in der Wasserschicht oberhalb des Schlamms verteilt werden.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist es erstmals möglich, gezielt verschlammte Gewässer zu reinigen und zwar soweit zu reinigen, dass das biologische Gleichgewicht wiederhergestellt wird. Anschließend kann das Verfahren weiter ver­ wirklicht werden, um die Einhaltung des biologischen Gleichgewichtes zu gewährlei­ sten. Durch die gleichmäßige Durchmischung des gesamten Gewässerkörpers, insbeson­ dere in der zu reinigenden Wasserschicht, die Zuführung von Sauerstoff und die ge­ schützte Entwicklung angepasster Mikroorganismen im Gewässer werden die Selbst­ reinigungskräfte des Gewässers soweit wiederhergestellt, dass damit die natürliche Nahrungsmittelkette wieder Platz greifen kann. Die erlaubt auch, dass nach Erreichen eines bestimmten Gewichts das Verfahren nur zeitweise oder beim Einsatz mehrerer Aggregate mit weniger Einzelaggregaten durchgeführt werden kann, um nur noch die natürlichen Vorgänge gezielt zu unterstützen. Durch die Vorhaltung und die Aufzucht geeigneter Mikroorganismen kann der Reinigungsprozess wesentlich beschleunigt und gezielter vorgenommen werden, sodass, egal wie groß das jeweilige Gewässer ist, die­ ses entweder in einem Schritt oder aber in mehreren Teilschritten gezielt erfolgen. Über den gezielt hergestellten Wasserkreislauf wird sichergestellt, dass auch alle Berei­ che des Gewässers möglichst schnell und gleichmäßig mit Sauerstoff und Mikroorga­ nismen versorgt werden, sodass auch über die Gesamtfläche des Teiches gesehen oder des Gewässers gesehen der gewünschte Reinigungserfolg und Wiederbelebungserfolg eintritt.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zu reinigende Wasser über einen oder eine Vielzahl von Wassereinlässen angesaugt und über den Wasserkreislauf unterstützende Wasserausträge oberhalb des Schlammes wie­ der unter Zumischung von Sauerstoff ausgetragen wird. Dadurch, dass das schmutzige Wasser zur Zeugung des Wasserkreislaufes schon unter Zumischung des Sauerstoffes bzw. der Luft in den eigentlichen Aufenthaltsbereich der Mikroorganismen eingetragen wird, wird diesen die Speise gerade zu mundgerecht zugeführt. Sie haben dann die Möglichkeit, dieses Wasser zu reinigen, gleichzeitig zu wachsen, gleichzeitig sich zu vermehren und dann mit dem Wasserstrom zusammen zumindest teilweise sich über die entsprechende Wasserschicht zu verteilen und insbesondere auf den Schlamm herunter­ zusinken und dort ihre Arbeit der Reinigung zu vollziehen. Da der Sauerstoff nicht in der Brutstätte der Mikroorganismen aufgebraucht sondern über die Wasserauslässe auch in den Wasserkreislauf hineingelangt, kann er dafür Sorge tragen, dass die Mikroorga­ nismen auch außerhalb der Brutstätte ihre Arbeit auf Dauer verrichten können.

Um den Wasserkreislauf gezielt zu beeinflussen und auch weitgehend zu steu­ ern, sieht die Erfindung vor, dass die einzelnen Wassereinlässe und/oder -auslässe einzeln geöffnet oder geschlossen werden. Dadurch ist es möglich, die Richtung des Kreislaufes zu verändern oder zu beeinflussen, dessen Geschwindigkeit vorzugeben und damit auch die Aufenthaltsdauer der mitgenommenen Mikroorganismen und des Sauer­ stoffes einzustellen.

Je nach Aufbau des Gewässers kann es zweckmäßig sein, schichtweise das Ge­ wässer durchzureinigen, wobei hierzu von Seiten der Erfindung vorgesehen ist, dass die Wassereinlässe und die Wasserauslässe so im Gewässer angeordnet werden, dass sie gemeinsam in derselben, durch die natürliche Stratifizierung definierten Ebene des Gewässers arbeiten. Über die Wassereinlässe und Wasserauslässe, d. h. also über die gezielte Führung des Wasserkreislaufes wird somit immer in einer horizontalen Ebene gearbeitet, diese aufgearbeitet und erst dann die darunter liegende Ebene in Angriff genommen. Dabei lässt es sich natürlich nicht ganz vermeiden, dass es Überlagerungen gibt, was aber für den Erfolg des Verfahrens eher vorteilhaft ist.

Statt wie beschrieben kontinuierlich den anaeroben Bereich in einen aeroben Bereich umzuwandeln und damit dem Leben wieder die notwendige Grundlage zu ge­ ben, kann es auch zweckmäßig sein, die Wassereinlässe und die Wasserauslässe so im Gewässer anzuordnen, dass das Wasser gezielt und definiert in einer die natürlichen Stratifizierungsebenen durchbrechenden Strömung geführt wird. Gerade bei kleineren Gewässern kann eine solche Vorgehensweise vorteilhaft sein, weil dann die Zeiten für den Wiederaufbau des Lebensraum verkürzt werden kann.

Ebenfalls der Beschleunigung des Abbaus der anaeroben Schlammschicht dient eine Weiterbildung der Erfindung, nach der mit Sauerstoff und für den Abbau organi­ scher Schadstoffe geeigneter Mikroorganismen angereichertes Wassers gezielt über die Schlammoberfläche am Boden des Gewässes geführt wird. Zur aeroben Schlammbe­ handlung sitzen Wassereinlässe und Wasserauslässe vorzugsweise in gleicher Wassertie­ fe bzw. in der gleichen Wasserschicht unmittelbar über dem Schlamm, sodass das sau­ erstoffreiche bzw. das mit Sauerstoff angereicherte Wasser unmittelbar über den Schlamm geführt wird, auf dem sich sehr schnell ein mikrobiologischer und aerober Rasen bildet, der den Schlamm "von oben" aerob abzubauen beginnt. Gleichzeitig ver­ schließt er die anaerobe Schlammschicht und verhindert so das Freisetzen unerwünsch­ ter Gase. Innerhalb dieser aeroben Schlammschicht bzw. in der Grenzschicht zum anaeroben Bereich des Schlammbesatzes entwickeln sich in kurzer Zeit Würmer, Larven, Schnecken, Muscheln und andere makrobiologische Lebensformen, die ihrerseits den Schlamm als eigene Nahrungsquelle nutzen und zum Teil mineralisieren.

Weiter oben ist bereits darauf hingewiesen worden, dass in der zu reinigenden Wasserschicht Mikroorganismen gezielt vorgehalten, gezüchtet und mit Sauerstoff ver­ sorgt werden sollen. Hierzu dient eine Weiterbildung des Verfahrens, nach der im Bereich der Wasserauslässe Anwuchsflächen für ausgewählte Mikroorganismen vor­ gehalten werden. Die Mikroorganismen bekommen hier den notwendigen Sauerstoff angeliefert, sodass sie sich entsprechend schnell und zahlreich entwickeln können, um dann im Bereich der Wasserauslässe den schützenden Bereich zu verlassen und auf den Schlamm herabzusegeln.

Eine gewisse Schocktherapie ist gemäß des Verfahrens dadurch möglich, dass über die Zuführung der Sauerstoffmenge kurzfristig anaerobe Verhältnisse in der zu behandelnden Wasserschicht und dann wieder aerobe Verhältnisse eingestellt werden. Durch diese Einstellung der Verhältnisse erfolgt eine Nitrifizierung bzw. Denitrifizie­ rung. Bei großen Gewässern bietet es sich an, aerobe und anaerobe Reaktoren parallel zueinander einzusetzen, um so auch innerhalb des Gewässers unterschiedliche Zonen auch ggf. jeweils abwechselnd vorzugeben.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Wasserauslässe ein das Algenwachstum einschränkende Turbulenz erzeugend schräg zur Wasseroberfläche angeordnet werden. Durch diese schräge Anordnung zur Wasseroberfläche wird dort eine Turbulenz er­ zeugt, die durch die verringerte Lichtbrechung das Algenwachstum gezielt einschränkt.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage bei der im Gewässer Was­ sereinlässe und Wasserauslässe einen Wasserkreislauf erzeugend positioniert sind und bei dem im Gewässer angeordnete Bioreaktoren vorgesehen sind, denen eingangsseitig das Belüftungsaggregat und die Wasserzufuhrleitung und innenseitig Aufwuchskörper für Mikroorganismen zugeordnet sind. Über die gezielt angeordneten Wassereinlässe und Wasserauslässe wird zunächst einmal der weiter vorn schon beschriebene vorteilhafte Wasserkreislauf innerhalb einer Wasserschicht oder aber auch die Wasserschicht durchbrechend geführt. Damit erreicht man eine flächige Reinigung und nicht nur eine punktweise, sodass damit ein Erfolg bezüglich der Stärkung der Natur sichergestellt ist. Über die als Reinigungsteil und Zuchtbauteil ausgebildeten und angeordneten Bioreakto­ ren wird zunächst einmal aus dem schmutzigen von den Pumpen zugeführten Wasser und dem zugeführten Sauerstoff ein Nährboden doppelter Art für die in der Zuchtsta­ tion angeordneten und vorgehaltenen Mikroorganismen. Hier erfolgt die Reinigung des durchgeführten Wasserstroms aber eben gleichzeitig auch die weitere Aufzucht von geeigneten und zwar bestens geeigneten Mikroorganismen. Diese Mikroorganismen werden dann zum Teil vom Wasserstrom mitgenommen und auf der jeweiligen Wasser­ schicht verteilt bzw. dem Schlamm und der Schlammoberfläche zugeführt, um hier ihre Arbeit zu verrichten. Die gezielte Zucht von Mikroorganismen wird dadurch unter­ stützt, dass in den Bioreaktoren eine Vielzahl von Aufwuchskörpern vorgehalten wird, an denen sich die Mikroorganismen festhalten können, um sich die "Speise" aus dem vorbeiströmenden Wasser und die zusätzliche Nahrung in Form von Sauerstoff zu ho­ len, sich zu entwickeln und auch vor allem weiterzuentwickeln und fortzupflanzen.

Um mit dem für die Unterstützung der natürlichen Kräfte benötigten Bauteile in unterschiedlichen Wasserschichten vorhalten zu können, ist vorgesehen, dass der Biore­ aktor schwimmend und in den zu reinigenden Wasserschichten zu positionierend ausge­ bildet, vorzugsweise mit flut- und belüftbaren Schwimmkörpern ausgerüstet ist. Denk­ bar ist es auch, dass die Bioreaktoren schwimmend, in einem Gerüst hängend und in der Höhe veränderlich, als Teil eines Bootes oder Floßes eingesetzt werden oder aber auf andere Art und Weise so vorgehalten werden, dass sie jeweils ihre Reinigungsunter­ stützungsarbeit erfolgreich vornehmen können.

Die Durchflussmenge aber auch die Durchflussgeschwindigkeit durch den Biore­ aktor kann gezielt verändert werden, da dem Reaktoreingang ein zuschaltbarer Impeller zugeordnet ist. Diese Impeller können wahlweise auch mit Solarstrom betrieben wer­ den, wobei sie am Reaktoreingang aber auch am Reaktorausgang angeordnet werden können, um so den Wasserstrom wie erwähnt zu regeln.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass zwischen Wassereinlässen und Wasseraus­ lässen vorzugsweise eine Pumpe mit oder ohne Pumpensumpf geschaltet ist, wobei die Wassereinlässe und/oder die Wasserauslässe getrennt voneinander steuerbar ausgebildet sind. Die Pumpe kann schwimmend angeordnet werden und zwar ähnlich wie der Bio­ reaktor oder aber er wird gezielt außerhalb des Gewässers in einem Pumpensumpf angeordnet, um auf diese Art und Weise von der Atmosphäre her ohne besondere Si­ cherheitsvorrichtungen die einzelnen Bioreaktoren mit dem entsprechend schmutzigen Wasser zu versorgen und so den Wasserkreislauf zu unterstützen. Vorteilhaft ist, dass hier mit einer einzelnen Pumpe eine Vielzahl von Wasserauslässen und damit auch eine Vielzahl von Wassereinlässen bedient werden kann, wobei durch die getrennte Steuer­ barkeit der Wassereinlässe und Wasserauslässe die Intensität des Wasserkreislaufes aber auch seine Richtung gezielt beeinflusst werden soll.

Um die unterschiedlichen Bewegungen von Pumpe und Bioreaktor nachvoll­ ziehen zu können bzw. nicht zu beeinträchtigen, sieht die Erfindung vor, dass die Was­ serzufuhrleitung zwischen Wassereinlässen und Wasserauslässen sowie Pumpe flexibel ausgeführt sind bzw. eine flexible Wandung aufweisen.

Der Bioreaktor weist das Belüftungsaggregat auf, was im Endeffekt wichtig ist, um das ankommende schmutzige Wasser gezielt mit Luft bzw. Sauerstoff zu durch­ mischen und anzureichern. Hierzu eignet sich gemäß der Erfindung besonders eine Venturidüse, weshalb die Erfindung vorsieht, dass dem Bioreaktor als Belüftungsaggre­ gat eine Venturidüse zugeordnet sein soll. Andere Belüftungsmöglichkeiten sind in einem Difusor, in der Pressluftzuführung oder auch der Zuführung reinen Sauerstoffes zu sehen, doch ist bei der Venturidüse insbesondere die Durchmischung sehr vorteilhaft und in der gewünschten Qualität sehr sicher.

Um den Wasserkreislauf innerhalb des Gewässers bzw. der zu reinigenden Was­ serschicht gezielt zu beeinflussen, sieht die Erfindung vor, dass ein oder mehrere, den durch die Wasserauslässe vorgegebenen Wasserkreislauf unterstützende Groß-Impeller im Gewässer angeordnet sind. Bei einem mehr oder weniger kreisrunden Gewässer würde sich beispielsweise die Anordnung des Groß-Impellers im Mittelpunkt dieses Kreises besonders eignen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verfahren und eine Anlage geschaffen sind, mit denen die inhärenten biologischen Reinigungsmecha­ nismen eines künstlichen oder natürlichen Gewässers so weit entwickelt bzw. unter­ stützt werden können, dass das natürliche biologische Gleichgewicht wieder hergestellt und dann auch erhalten wird, insbesondere dann, wenn das Verfahren und die Anlage auch anschließend noch zumindest zeitweise in Betrieb bleibt. Damit ist es möglich, den in vielen Gewässern, insbesondere in Stadtnähe vorzufindenden Entwicklungsrhyth­ mus zu unterbrechen und derartige Gewässer wieder in einen Zustand zu bringen, der für die Umwelt vorteilhaft ist. Da auch nachfolgende Überdüngungen und änliche Be­ einflussungen nicht zu vermeiden sind, sollten wie schon erwähnt, zumindest die An­ lage bzw. das Verfahren auch nach Abreinigung eines Gewässers immer wieder Mal in Betrieb genommen werden. Das Verfahren und die Anlage bieten den enorm großen Vorteil, dass in relativ kurzer Zeit ein Gewässer wieder so weit gereinigt werden kann, dass es auch nach außen hin als Gewässer akzeptiert wird. Die Reinigung erfolgt groß­ flächig bzw. schichtenweise von oben nach unten, sodass damit auch sichergestellt ist, dass keine "Restbestände" an schädlichem Schlamm in einem solchen Gewässer ver­ bleiben, sondern vielmehr der Gesamtbereich so weit wieder hergestellt wird, dass er beispielsweise auch als Erholungsgebiet für Stadtbewohner zum Einsatz kommen kann, insbesondere aber der Natur wieder eine optimale Heimstatt bietet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gewässer im Schnitt mit einer Selbstreinigungsanlage,

Fig. 2 in vergrößerter Wiedergabe die Schichtenbildung innerhalb eines Gewässers,

Fig. 3 ein zu reinigendes Gewässer in Draufsicht mit mehreren Selbst­ reinigungsanlagen,

Fig. 4 eine schematische Wiedergabe einer besonderen Anordnung einer Selbstreinigungsanlage in einem großen Gewässer und

Fig. 5 einen Bioreaktor in perspektivischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt beispielsweise durch einen Teich, also einem stehen­ den Gewässer 2, wobei dort eine Selbsreinigungsanlage 1 in Betrieb ist, um den mit 5 bezeichneten Schlamm abzubauen. Beispielsweise aufgrund langjähriger Überdüngung und auch sonstiger Probleme hat sich auf dem Boden 14 des Gewässers eine relativ dicke Schicht aus anaeroben Schlamm 5 gebildet. Darübe befindet sich die zu reinigen­ de Wasserschicht 4, die wiederum von der Wasserschicht mit Wrasen 13 abgeckt wird. Darüber ist schließlich die klare aerobe Wasserschicht 3 zu erkennen.

Zur Reinigung bzw. Selbstreinigung des Gewässers 2 ist hier eine Anlage im Einsatz, die über einen Wassereinlass 6, hier in Form einer Pumpe 7 verfügt, von wo aus das Wasser der zu reinigenden Wasserschicht 4 zum Wasserauslass 8, d. h. hier dem Bioreaktor 9 geleitet wird. In diesem Bioreaktor 9 erfolgt eine Durchmischung mit Sauerstoff und die Zugabe von Mikroorganismen, die dann in den Wasserkreislauf 10 gelangen und dafür sorgen, dass nicht nur im unmittelbaren Arbeitsbereich des Bioreak­ tors 9 eine Aufarbeitung und Abarbeitung des Abschlammes 5 erfolgt, sondern über die gesamte Fläche gesehen. Der Bioreaktor 9 ist mit einem Belüftungsaggregat 11 ausge­ rüstet, das so angeordnet ist, dass die über das Luftrohr 12 zugeführte atmosphärische Luft oder der Sauerstoff gleich in intesiv gemischter Form in den Bioreaktor 9 hin­ eingelangt und damit zu den Mikroorganismen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch mehrere Gewässerschichten, wobei der Schlamm mit 5, die zu reinigende Wasserschicht mit 4, die Wasserschicht mit Wrasen mit 13 und das klare Wasser in der Wasserschicht 3 entsprechend gekennzeichnet sind.

Während in Fig. 1 der Wasserkreislauf in vereinfachter Darstellung wiederge­ geben ist, der durch die Selbstreinigungsanlage 1 gezielt erzeugt wird, zeigt Fig. 3 die Anordnung mehrerer, hier vier Selbstreinigungsanlagen 1, 1', die so angeordnet und so ausgerüstet sind, dass sich ein ganz gezielter Wasserkreislauf 10 ergibt, der hier durch mehrere Pfeile angedeutet ist. In der Mitte des Gewässers 2 befindet sich ein Groß- Impeller 19, der bei Bedarf zugeschaltet werden kann, um den Wasserkreislauf 10 zu unterstützen. Die Anordnung dieser verschieden Selbstreinigungsanlagen 1, 1' erbringt einen flächigen Abbau des Schlammes durch die Mikroorganismen, weil diese, wie weiter hinten noch erläutert wird, gezielt über den Bioreaktor bzw. die einzelnen Biore­ aktoren ausgetragen werden und durch den Wasserkreislauf 10 mitgenommen werden. Jede dieser Selbstreinigungsanlagen 1, 1' besteht aus dem Wassereinlass 6, 6', 6" sowie den dazugehörigen Wasserzuführleitungen 21, 22 und den Wasserauslässen 8, 15, 16 bzw. den Bioreaktoren 9, 17, 18. Die kreisförmige Anordnung dieser einzelnen Selbstreinigungsanlagen 1, 1' erbringt die Sicherheit, dass über den erzeugten Wasser­ kreislauf 10 eine flächig gleichmäßige Reinigung erfolgen kann.

An Hand der Fig. 4 soll verdeutlicht werden, dass statt mehrerer Pumpen auch mit einer einzelnen Pumpe 7 gearbeitet werden kann, die hier einem Pumpensumpf 20 oberhalb der Wasseroberfläche zugeordnet ist. Die einzelnen Wassereinlässe 6, 6', 6" lassen das schmutzige Wasser Richtung Pumpensumpf 20 strömen, von wo dieses schmutzige Wasser dann gezielt den einzelnen Wasserauslässen 8, 15, 16 in Form der Bioreaktoren 9, 17, 18 zugeführt wird. Über die Gesamtfläche gesehen wird das schmutzige Wasser an verschiedenen Stellen aus der entsprechenden Schicht entnom­ men und gelangt über eine andere Stelle wieder hinein, wobei durch die besondere Ausbildung der einzelnen Selbstreinigungsanlagen gemäß Fig. 3 der Wasserkreislauf vorgegeben und gezielt eingestellt werden kann.

Fig. 5 zeigt schließlich einen Bioreaktor in vereinfachter Wiedergabe, wobei deutlich wird, dass über die Gesamtlänge dieses Bioreaktors 9 eine Vielzahl von Auf­ wuchskörpern 25, 25', 26, 26' verteilt angeordnet sind, denen Mikroorganismen zu­ geordnet werden und in denen sich oder an denen sich die Mikroorganismen dann ge­ zielt entwickeln und vervielfältigen können. Am Reaktoreingang 27 ist ein nur angedeu­ tetes Belüftungsaggregat 11 angeordnet, beispielsweise eine Venturidüse, in der das Wasser aus den Wasserzuführleitungen 21, 22 bzw. dem Luftrohr 12 inensiv vermischt werden, um dann durch den Bioreaktor 9 geführt zu werden. Die Strömung innerhalb des Bioreaktors 9 kann dabei durch den mit 28 bezeichneten Impeller unterstützt werden, wobei dieser auch nur bei Bedarf einzuschalten ist. Der Impeller als solcher kann beispielsweise über Sonnenenergie angetrieben werden, sodass hier Fremdenergie nicht benötigt wird.

Die einzelnen Aufwuchskörper 25, 26 weisen nach der Darstellung nach Fig. 5 Röhrchenform auf. Um möglichst viel Fläche vorzugeben, können sie gitterartig ausge­ bildet werden oder auch eine andere zweckmäßige Form aufweisen.

Der Reaktorausgang ist mit 29 gekennzeichnet, wobei dieser gegenüber der Ebene 30 schräg gestellt ist, um so im Bereich der Wasseroberfläche gezielt Turbulen­ zen zu erzeugen. Würde der Bioreaktor 9 mehr in der Waagerechten 30 angeordnet sein, würden diese Turbulenzen sich bis zur Wasseroberfläche nicht bemerkbar ma­ chen, sodass die Algenbildung dadurch auch nicht zu beeinflussen wäre. Der Nachteil, dass bei dieser schrägen Anordnung die mit dem Wasserstorm ausgetragenen Mikroor­ ganismen auch zunächst einmal in Richtung Wasseroberfläche transportiert werden, ist nicht erheblich. Sie sinken dann bei Nachlassen der Strömung oder eben zu einem spä­ teren Zeitpunkt auf den Schlamm 5 hernieder, um diesen gezielt zu beeinflussen.

Bei Fig. 4 sind die Verbindungsrohrleitungen mit 23 bzw. 24 bezeichnet, wo­ bei es sich hier um eine flexible Ausführung handelt, die dafür sorgt, dass diese Ver­ bindungsrohrleitungen 23, 24 die Bewegungen der einzelnen Bioreaktoren 9, 17, 18 bzw. der Pumpe 7 mit vollziehen können, ohne das System zu gefährden oder zu stö­ ren.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (16)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung und Entlastung von Gewässern, in denen sich insbesondere am Boden anaerober Schlamm abgelagert hat, wobei atmo­ sphärische Luft in das Gewässer eingebracht und dadurch das Wachstum von Mikroor­ ganismen unterstützt wird, über die die Bestandteile des Schlamms abgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff unter Erzeugung eines gezielten Wasserkreislaufes im Gewässer in das Gewässer eingetragen wird und dass für den Einsatz bevorzugte Mikroorganismen in den zu reinigenden Wasserschichten vorgehalten, gezüchtet, mit Sauerstoff versorgt und im Gewässer und zwar in der Wasserschicht oberhalb des Schlamms verteilt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Wasser über einen oder eine Vielzahl von Wassereinlässen an­ gesaugt und über den Wasserkreislauf unterstützende Wasserausträge oberhalb des Schlammes wieder unter Zumischung von Sauerstoff ausgetragen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wassereinlässe und/oder -auslässe einzeln geöffnet oder geschlossen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassereinlässe und die Wasserauslässe so im Gewässer angeordnet werden, dass sie gemeinsam in derselben, durch die natürliche Stratifizierung definierten Ebene des Gewässers arbeiten.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassereinlässe und die Wasserauslässe so im Gewässer angeordnet werden, dass das Wasser gezielt und definiert in einer die natürlichen Stratifizierungsebenen durchbrechenden Strömung geführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Sauerstoff und für den Abbau organischer Schadstoffe geeigneter Mikroorga­ nismen angereichertes Wassers gezielt über die Schlammoberfläche am Boden des Ge­ wässes geführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wasserauslässe Anwuchsflächen für ausgewählte Mikroorganismen vorgehalten werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zuführung der Sauerstoffmenge kurzfristig anaerobe Verhältnisse in der zu behandelnden Wasserschicht und dann wieder aerobe Verhältnisse eingestellt wer­ den.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserauslässe ein das Algenwachstum einschränkende Turbulenz erzeugend schräg zur Wasseroberfläche angeordnet werden.

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder einem der Ansprüche 2 bis 9, mit einem atmosphärische Luft ins Gewässer (2) ein­ tragenden Belüftungsaggregat (11), das im Gewässer (2) angeordnet ist oder über einen dort hinführenden Ausgang verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass im Gewässer (2) Wassereinlässe (6) und Wasserauslässe (8, 15, 16) einen Wasser­ kreislauf (10) erzeugend positioniert sind und dass im Gewässer (2) angeordnete Biore­ aktoren (9, 17, 18) vorgesehen sind, denen eingangsseitig das Belüftungsaggregat (11) und die Wasserzufuhrleitung (21) und innenseitig Aufwuchskörper (25, 26) für Mi­ kroorganismen zugeordnet sind.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bioreaktor (9, 17, 18) schwimmend und in den zu reinigenden Wasserschich­ ten (3, 4, 5, 13) zu positionierend ausgebildet, vorzugsweise mit flut- und belüftbaren Schwimmkörpern ausgerüstet ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktoreingang (27) ein zuschaltbarer Impeller (28) zugeordnet ist.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wassereinlässen (6) und Wasserauslässen (8, 15, 16) vorzugsweise eine Pumpe (7) mit oder ohne Pumpensumpf (20) geschaltet ist, wobei die Wassereinlässe (6) und/oder die Wasserauslässe (8, 15, 16) getrennt voneinander steuerbar ausgebildet sind.

14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhrleitung (24) zwischen Wassereinlässen (6) und Wasserauslässen (8, 15, 16) sowie Pumpe (7) flexibel ausgebildet sind bzw. eine flexible Wandung aufweisen.

15. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bioreaktor (9, 17, 18) als Belüftungsaggregat (11) eine Venturidüse zugeord­ net ist.

16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere, den durch die Wasserauslässe (8, 15, 16) vorgegebenen Wasser­ kreislauf (10) unterstützende Groß-Impeller (19) im Gewässer (2) angeordnet sind.