DE102005034540A1

DE102005034540A1 - Kleinkläranlage und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102005034540A1
Application number: DE200510034540
Authority: DE
Original assignee: Jung Pumpen GmbH
Current assignee: Jung Pumpen GmbH
Priority date: 2005-07-23
Filing date: 2005-07-23
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-24
Also published as: DE102005034540B4

Abstract

Eine Kleinkläranlage weist wenigstens einen Schlammspeicher und ein Behandlungsbecken auf. Im Behandlungsbecken sind eine Belüftungseinrichtung und eine Tauchpumpe vorgesehen. Die Druckseite der Tauchpumpe ist zum einen über eine Drossel mit einem Ablauf zum Abziehen von Klarwasser verbunden und wirkt andererseits mit einer durch Fluiddruck aktivierbaren Sperreinrichtung zusammen. Diese ist mit einem eine Luftzufuhr aufweisenden Steigrohr und einer daran angeschlossenen, zum Schlammspeicher führenden Verbindungsleitung verbunden. Die Sperreinrichtung ist über einen durch diese absperrbaren Durchgang mit einer vom Durchgang durch ein Ventil trennbaren Sammeleinrichtung für Belebtschlamm verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei entsprechenden Kläranlagen, die nach dem sog. SBR-Verfahren arbeiten, wird zu reinigendes Abwasser aus einem Schlammspeicher in ein Behandlungsbecken eingebracht. Das zu reinigende Abwasser weist Belebtschlamm auf, welcher im Behandlungsbecken mit Hilfe einer Belüftungseinheit umgewälzt und belüftet wird, wodurch der Reinigungsvorgang in Gang gesetzt wird. Nach dem Belüftungsschritt sedimentiert der Belebtschlamm im Behandlungsbecken, so daß der Klarwasserüberstand nach erfolgter Sedimentation abgezogen werden kann. Anschließend wird neues zu reinigendes Abwasser vom Schlammspeicher in das Behandlungsbecken gefördert und der Reinigungszyklus beginnt von neuem.

Bei den bekannten Kleinkläranlagen ist man stets bestrebt, die das Klarwasser abziehende Tauchpumpe und das angeschlossene Leitungssystem von verunreinigendem Schlamm freizuhal ten. Dies konnte in der Vergangenheit vor allem dadurch sichergestellt werden, daß der Klarwasserabzug einerseits und die Rückführung von Schlamm in das Behandlungsbecken bzw. den Schlammspeicher mit getrennten Aggregaten erfolgte. Um einen verunreinigungsfreien Betrieb des Klarwassersystems zu erreichen, wurde in der Vergangenheit also neben der zum Klarwasserabzug verwendeten Tauchpumpe wenigstens ein weiteres Aggregat zur Schlammrückführung erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kleinkläranlage und ein durch diese zu betreibendes Verfahren zu schaffen, bei der ein belebtschlammfreier Klarwasserabzug möglich ist, wobei gleichzeitig auf ein zusätzliches Aggregat zur Schlammrückführung und zur Beschickung des Behandlungsbeckens verzichtet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kläranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den zugehörigen Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird durch die Klarwasser führende Tauchpumpe im Behandlungsbecken druckseitig eine durch Fluiddruck betätigbare Sperreinrichtung aktiviert und geschlossen, wobei die Tauchpumpe lediglich Klarwasser fördert und keine Verbindung zu schlammführenden Leitungskomponenten aufweist. Durch die Aktivierung der Sperreinrichtung wird zum Austausch von Wasser zwischen Schlammspeicher und Behandlungsbecken eine kommunizierende Röhre geschaffen. Ist die Sperrvorrichtung geschlossen, wird das von der Tauchpumpe geförderte Klarwasser über eine Drossel abgezogen. So ist es möglich, mit Hilfe einer einzigen Tauchpumpe sowohl Klarwasser aus der Anlage abzuziehen, als auch eine Beschickung und eine Schlammrückführung durchzuführen. Gleichzeitig werden Tauchpumpe und daran angeschlossene Leitungen nur von geklärtem Abwasser durchflossen und der Belebtschlamm verbleibt durchgängig in einem sekundären System, welches mit Hilfe der Sperreinrichtung vom Klarwasser führenden primären System getrennt ist.

Die Erfindung wird anschließend anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels schematisch näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Kleinkläranlage weist mindestens einen Schlammspeicher 18 auf, in welchen zu klärendes Abwasser über einen Zulauf 20 eingebracht wird. Über eine Verbindungsleitung 4 ist der Schlammspeicher 18 mit einem Behandlungsbecken (SBR-Becken) 19 verbunden. Im SBR-Becken 19 ist eine Tauchpumpe 15 im Klarwasserbereich vorgesehen, d.h. in einem Bereich (Höhe), in welchem nach erfolgter Sedimentierung des Belebt-schlamms ein Klarwasserüberstand verbleibt. Die Tauchpumpe 15 wirkt auf der Druckseite mit einer Sperreinrichtung 11 zusammen, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Die Druckseite ist über eine Drossel 17 mit einer Ablaufleitung 16 und darüber mit einem Ablauf 21 verbunden. Zwischen Drossel 17 und Ablauf 21 ist vorzugsweise ein Puffer 14 mit einem Volumen V_P vorgesehen, in welchem sich Klarwasser bei Einschalten der Tauchpumpe 15 sammeln kann. Dieser Puffer dient dabei ebenso der Probenentnahme.
Die Sperreinrichtung 11 ist über das Steigrohr 12 mit der Verbindungsleitung 4 verbunden. Gleichzeitig führt aus der Sperreinrichtung 11 ein Durchgang 22 zu einer Sammeleinrichtung 10, in welcher sich in der Sedimentierungsphase Belebtschlamm sammelt, welcher auch in die Sperreinrichtung 11 gelangen kann. Zwischen Durchgang 22 und Sammeleinrichtung 10 ist ein Ventil 8, 9 vorgesehen, durch welches ein Flüssigkeitsaustausch zwischen Durchgang 22 und Sammeleinrichtung 10 in das SBR-Becken 19 hinein unterbunden werden kann.
Die Sperreinrichtung 11 ist so konzipiert, daß bei Einschalten der Tauchpumpe 15 zunächst ein entsprechendes Volumen V_F aus der Sperreinrichtung in das Steigrohr 12 gelangt, wobei gleichzeitig das Ventil 8, 9 geschlossen und eine Verdrängung von Wasser in das SBR-Becken 19 unterbunden und nach Verdrängen des Volumens V_F der Strömungsweg von der Sperreinrichtung 11 in den Durchgang 22 versperrt wird. Bevorzugt ist die Sperreinrichtung mit einem Faltenbalg 5 ausgebildet, welcher bei Druckbeaufschlagung durch die Druckleitung 13 der Tauchpumpe 15 komprimiert wird und dabei einen am Boden des Faltenbalgs 5 befindlichen Dichtnocken 7 gegen einen am Eingang des Durchgangs 22 befindlichen Dichtsitz 6 der Sperreinrichtung drückt, um den Weg zur Sammeleinrichtung 10 zu versperren.
Natürlich muß die Sperreinrichtung nicht mit einem Faltenbalg ausgebildet sein. Jede Sperreinrichtung, die gemäß dem geschilderten Verfahren arbeitet, ist grundsätzlich geeignet. Insbesondere kann anstelle eines Faltenbalgs 5 ein Hohlzylinder mit dem Volumen V_F an das Steigrohr 12 angeschlossen sein, in welchem ein Kolben geführt und durch Druck von der Tauchpumpe 15 bewegt wird, wobei der Kolben an der Oberseite ein dem Dichtnocken 7 entsprechendes Dichtelement trägt. Im folgenden wird hinsichtlich der Erläuterung des erfindungsgemäßen Funktionsprinzips lediglich beispielhaft auf die Ausführungsform einer Sperreinrichtung mit Faltenbalg 5 eingegangen.
Des weiteren ist eine Belüftungseinrichtung 1 zur Belüftung des Belebtschlamms im SBR-Becken 19 vorgesehen. Ein Teil der aufsteigenden Luftblasen kann über einen Sammler 2 in das Steigrohr 12 geführt werden.
Nachfolgend soll nun die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden.
Dabei wird davon ausgegangen, daß der Wasserstand im SBR-Becken 19 sich auf einem erhöhten Niveau H über dem Mindestwasserstand H_min befindet und die Belüftungs- und Sedimentierphase im SBR-Becken 19 abgeschlossen ist. In diesem Zustand sind die Komponenten 3 sowie 5 bis 15 vollständig mit Wasser gefüllt.
Durch Einschalten der Tauchpumpe 15 wird innerhalb einer sehr kurzen Zeit ein Druck über die Druckleitung 13 auf den Faltenbalg 5 ausgeübt. Dieser entsteht durch die vor dem Ablauf 21 bzw. Puffer 14 angeordnete Drossel 17. Durch diesen Druck wird der Faltenbalg 5 in der Zeichnung nach oben und damit zusammengedrückt, wobei das im Faltenbalg 5 enthaltene Wasser-/Schlammgemisch über die Steigleitung 12 in die Verbindungsleitung 4 verdrängt wird. Die im oberen Teil der Verbindungsleitung 4 vorhandene Luft wird durch diese Verdrängung herausgedrückt, so daß ein Saugheber entsteht. Gleichzeitig wird durch die Verdrängung des Wassers aus dem Faltenbalg 5 die Kugel 8, des Ventils zur Sammeleinrichtung 10 in den Kugelsitz 9 gepreßt, so daß das Ventil zur Sammeleinrichtung 10 geschlossen wird. Ist der Faltenbalg 5 vollständig zusammengedrückt, so drückt der am Boden des Faltenbalgs 5 vorgesehene Dichtnocken 7 gegen den eingangs des Durchgangs 22 zur Sammeleinrichtung befindlichen Dichtsitz 6 in der Sperreinrichtung, so daß kein Wasser mehr in den Durchgang 22 gelangen kann und der Druck auf die Kugel 8 nachläßt und diese wieder auf ihre Auflage zurückfällt und das Ventil 8, 9 wieder geöffnet wird. Solange die Tauchpumpe 15 arbeitet, ist die durch die Füllung der Verbindungsleitung 4 entstandene kommunizierende Röhre (Verbindungsleitung 4 – Steigrohr 12 – Faltenbalg 5 – Durchgang 22 – Sammeleinrichtung 10) zwischen Schlammspeicher 18 und SBR-Becken 19 durch das Anliegen des Dichtnockens 7 gegen den Dichtsitz 6 getrennt, so daß kein Austausch zwischen den Becken 18, 19 stattfinden kann.
Die immer noch eingeschaltete Tauchpumpe 15 füllt nun über die Drossel 17 den Puffer 14 und fördert hierdurch das im oberen Bereich des SBR-Beckens 19 befindliche Klarwasser über die Ablaufleitung 16 in den Ablauf 21 der Kläranlage.
Der Abpumpvorgang wird so lange fortgesetzt, bis ein vorgegebener Wasserstand H_min im SBR-Becken 19 erreicht ist, bei welchem die Tauchpumpe 15 abgeschaltet wird. Jetzt nimmt der Druck auf den Boden des Faltenbalgs 5 ab, so daß sich dieser wieder aus dem zusammengedrückten Zustand entspannt und sich wieder herabsenkt. Dabei wird gleichzeitig die Öffnung zum Durchgang 22 am Dichtsitz 6 freigegeben. Ist der Wasserstand im Schlammspeicher 18 höher als im SBR-Becken 19, so gleichen sich die Wasserstände über die nun nicht mehr durch den Dichtnocken 7 blockierte kommunizierende Röhre aus, so daß neues Abwasser über den Austritt an der (Schlamm-) Sammeleinrichtung 10 in das SBR-Becken 19 gelangt.
Nach dem so erfolgten Ausgleich der Wasserstände wird die Belüftungseinrichtung (1) intermittierend aktiviert und belüftet und durchmischt so den Belebtschlamm im SBR-Becken 19. Ein Teil der aufsteigenden Blasen sammelt sich im Luftsammler 2 und tritt über einen klein dimensionierten Lufteintritt 3 in die Steigleitung 12 ein. Die in die Steigleitung 12 eintretende Luft steigt nach oben und sammelt sich im horizontalen Abschnitt der Verbindungsleitung 4 und trennt dadurch die oben genannte kommunizierende Röhre wieder, so daß während der laufenden Behandlungsphase (Belüftungsphase) kein weiteres Abwasser durch den evtl. im Schlammspeicher 18 über den Zulauf 20 ansteigenden Wasserspiegel in das SBR-Becken 19 eintreten kann.
Während der Belüftungs- und Durchmischungsphase sammelt sich ein Teil des Belebtschlamms in der Sammeleinrichtung 10 und gelangt über das offene Ventil 8, 9 und den Durchgang 22 in den Faltenbalg 5. Der dort gesammelte Schlamm wird als Überschußschlamm in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Abpumpvorgang in den Schlammspeicher 18 zurückgeführt. Hierzu wird die Tauchpumpe 15 am Ende der Belüftungsphase kurz eingeschaltet, so daß der Überschußschlamm über den zusammengedrückten Faltenbalg 5 schubweise in den Schlammspeicher 18 zurückgeführt wird. Die Zeit, während derer die Tauchpumpe 15 bei diesem Vorgehen eingeschaltet bleibt, bemißt sich dabei nach dem Volumen VP des Puffers 14 hinter der Drossel 17. Die Tauchpumpe 15 bleibt maximal so lange eingeschaltet, bis der Puffer 14 gefüllt ist. Nach dem Zurückführen des Überschußschlamms, d.h. nach Abschalten der Tauchpumpe 15, wird die vorzugsweise als Tauchmotorbelüfter ausgebildete Belüftungseinrichtung 1 eingeschaltet, so daß Luft in den Sammler 2 und durch den Eintritt 3 in die Steigleitung 12 und weiter in die Verbindungsleitung 4 gelangt und die neuerlich entstandene kommunizierende Röhre wieder trennt. Die Menge des zurückgeführten Überschußschlamms kann durch mehrmaliges Ausführen des Abpumpens und Belüftens gesteuert werden.
Nach Beendigung dieser Rückführphase wird der Prozeß mit der Sedimentierung des Belebtschlamms fortgesetzt und das Abziehen von Klarwasser erfolgt von neuem.

1: Belüftungseinrichtung
2: (Luft)sammler
3: Lufteintrittsöffnung
4: Verbindungsleitung
5: Faltenbalg
6: Dichtsitz der Sperreinrichtung
7: Dichtnocken
8: Kugel
9: Kugelsitz
10: Sammeleinrichtung
11: Gehäuse
12: Steigrohr
13: Druckleitung
14: Puffer
15: Tauchpumpe
16: Ablaufleitung
17: Drossel
18: Schlammspeicher
19: Behandlungsbecken
20: Zulauf
21: Ablauf
22: Durchgang

Claims

Kleinkläranlage mit wenigstens einem Schlammspeicher (18) und einem Behandlungsbecken (19), wobei im Behandlungsbecken (19) eine Belüftungseinrichtung (1) und eine Tauchpumpe (15) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Tauchpumpe (15) zum einen über eine Drossel (17) mit einem Ablauf (21) zum Abziehen von Klarwasser verbunden ist und andererseits mit einer durch Fluiddruck aktivierbaren Sperreinrichtung (11) zusammenwirkt, die mit einem eine Luftzufuhr (2) aufweisenden Steigrohr (12) und einer daran angeschlossenen, zum Schlammspeicher (18) führenden Verbindungsleitung (4) verbunden ist, wobei die Sperreinrichtung (11) über einen durch diese absperrbaren Durchgang (22) mit einer vom Durchgang (22) durch ein Ventil (8, 9) trennbaren Sammeleinrichtung (10) für Belebtschlamm verbunden ist.
Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (11) einen durch die Tauchpumpe (15) kompressiblen Faltenbalg (5) aufweist, an dessen der Druckseite der Tauchpumpe (15) zugewandtem Ende ein Dichtelement (7) vorgesehen ist, welches so ausgelegt ist, daß es bei maximaler Kompression des Faltenbalgs (5) den Durchgang (22) druckseitig verschließt.
Kleinkläranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8, 9) durch eine gegen einen Ventilsitz pressbare Kugel (8) gebildet wird.
Kleinkläranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8, 9) so eingerichtet ist, daß die Verbindung zwischen dem Durchgang (22) und der Sammeleinrichtung (10) beim Schließen der Sperreinrichtung (11) geschlossen und bei geschlossener Sperreinrichtung (11) und eingeschalteter Tauchpumpe (15) geöffnet wird.
Kleinkläranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Durchgang (22) um einen die Sperreinrichtung (11) und die Sammeleinrichtung (10) verbindenden Kanal handelt.
Verfahren zum diskontinuierlichen Betreiben einer Kleinkläranlage mit wenigstens einem Schlammspeicher (18) und einem Behandlungsbecken (19) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem a. Wasser dem Behandlungsbecken (19) bis zu einem Füllstand (H) zugeführt und b. über die Belüftungseinrichtung (1) begast wird und c. anschließend das Sedimentieren von Belebtschlamm im Behandlungsbecken (19) und d. das Abziehen von Klarwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Sedimentierung des Belebtschlamms folgende Schritte ausgeführt werden: e. Einschalten der Tauchpumpe (15) zum Abpumpen von Klarwasser, wobei das Ventil (8, 9) zur Sammeleinrichtung (10) geschlossen und Wasser in Steigrohr (12) sowie Verbindungsleitung (4) gelangt, so daß zwischen Schlammspeicher (18) und Behandlungsbecken (19) eine kommunizierende Röhre geschaffen wird; f. Schließen der Sperreinrichtung (11), wenn ein vorgegebenes Volumen (V_F) aus der Sperreinrichtung (11) in das Steigrohr (12) bzw. in die Verbindungsleitung (4) verdrängt ist, und daß die Tauchpumpe (15) nach dem Abziehen einer vorgegebenen Wassermenge abgeschaltet und anschließend die Sperreinrichtung (11) wieder geöffnet wird, so daß sich die Füllstände im Schlammspeicher (18) und im Behandlungsbecken (19) über die kommunizierende Röhre ausgleichen können.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Begasungsschrittes b. Luft in die Verbindungsleitung (4) eingebracht wird, um die kommunizierende Röhre zu unterbrechen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchpumpe (15) während oder am Ende der Begasung zur Rückführung von überschüssigem Belebtschlamm in den Schlammspeicher (18) kurz eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit von einem vorgegebenen, von der Tauchpumpe (15) aufzubringenden Puffervolumen V_P abhängig ist, wobei die Tauchpumpe (15) bei Erreichen dieses Puffervolumens V_P ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausschalten der Tauchpumpe (15) bei Erreichen des Puffervolumens V_P Luft in die Verbindungsleitung (4) eingebracht wird, um die kommunizierende Röhre zu unterbrechen.