DE102008033292A1

DE102008033292A1 - Anordnung und Verfahren zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen

Info

Publication number: DE102008033292A1
Application number: DE200810033292
Authority: DE
Inventors: Hubert PRÄDEL
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen anzugeben, die den Überschussschlamm im nicht durchmischten Zustand in die Vorklärung pumpt und die Reaktorbefüllung realisiert, und die Umrührfunktion ohne Lufteintrag, die Belüftungsfunktion und die Klarwasserpumpfunktion aufwandgering realisiert, wird dadurch gelöst, dass einen Vorklärkammer, eine Reaktorkammer, eine Leitung, eine Pumpe und ein Abpserrventil umfasst, wobei neben der Pumpe eine zweite Pumpe mit einer Leitung vorgesehen ist, wobei die Leitung in einen Venturi-Injektor mündet und der Venturi-Injektor eine Düseneinengung aufweist, die in ein Strahlrohr mündet und das Absperrventil in dem Strahlrohr angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen, gemäß der Gattung der Patentansprüche.
Die Erfindung ist anwendbar auf biologische Kläranlagen verschiedenster Dimensionierung.
Bei den bekannten biologischen Kläranlagen, welche gemäß dem Stand der Technik nach dem Belebungsverfahren arbeiten, werden immer im Reaktorraum die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, belüftet.
Bei Festbett-, Schwebebett-, oder dem klassischen Belebungsverfahren sind die Vorklärung, der Reaktor und die Nachklärung über Wandöffnungen oder Rohre miteinander verbunden.
Das eingeleitete Abwasser fließt bei diesen Anlagen während des Klärungsprozesses zuerst in die Vorklärung, wo sich die Feststoffe absetzen und organische Schmutzstoffe zum Teil anerob abgebaut werden.
Über eine Wandöffnung oder über ein Überlaufrohr kann das Abwasser danach in den Reaktor gelangen, wo durch Zuführung von feinblasiger Luft der aerobe Abbau von organischem Abwasser mit Hilfe von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, erfolgt.
In der Nachklärung setzen sich mitgerissene Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, am Boden ab, so dass das gesäuberte Abwasser an der Wasseroberfläche abließen kann.
Auf dem Gebiet der biologischen Abwasserreinigung müssen Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, welche sich im Klärwasser befinden, so belüftet werden, dass diese ihren Stoffwechsel optimal betreiben können, um ihre Lebens- und Teilungsfähigkeit aufrecht zu erhalten und um Bestandteile des Klärmediums durch Assimilation bzw. Dissimilation verstoffwechseln zu können. Dieser Vorgang geschieht im so genannten Reaktorraum.
In diesem Reaktorraum befinden sich frei schwimmende oder auf Aufwuchskörpern in Form von Mikroorganismenrasen, insbesondere Bakterienrasen, lebende Organismen.
Bei dem bekannten sog. SBR-Verfahren gibt es nur die Vorklärung und den Reaktor.
Beide sind voneinander durch eine wasserundurchlässige Wand getrennt. Die Vorklärung dient dabei als Pufferbecken für Abwasserstöße, die dort aufgestaut werden.
Nach einem Zeitintervall von mehreren Stunden wird dieses Wasser in einer vorgegebenen Menge in den Reaktor gefördert (Aufstauprinzip).
Das Vorklärwasser muss dabei in dosierter Menge in den Reaktor gefördert werden, um nach dem dortigen Reinigungsvorgang, wie zuvor stehend beschrieben, als Klarwasser in das Ablaufrohr gepumpt zu werden.
Die Belüftung erfolgt dabei gemäß dem Stand der Technik, entweder über einen externen Luftverdichter oder über Tauchpumpenbelüfter.
Die in der Praxis eingesetzten Tauchpumpenbelüfter sind Unterwasserpumpen. Diese haben eine Art Schiffsschraube mit einem segmentierten Hohlwellenantrieb, mit welcher trichterförmig das Oberflächenwasser und die über die Hohlwelle angesaugte Luft, nach unten verwirbelt wird, so dass das Reaktorwasser von oben mit Luft versorgt wird.
Eine weitere einfache und wirkungsvolle Abwasserbelüftung wird nach dem Venturi-Injektorprinzip realisiert, indem von einer Pumpe Wasser, mit möglichst hohen Wasserdruck erzeugt wird, welches hinter der Venturidüse eine Erhöhung der Fliesgeschwindigkeit zur Folge hat.
Diese erhöhte Fliesgeschwindigkeit erzeugt an der Einengung der Venturidüse einen Unterdruck, welcher an dieser Stelle, durch eine Öffnung, zur Ansaugung von Luft genutzt wird. Mittels Strahlrohr wird das entstandene Luft-Wassergemisch mit starken Turbolenzen in das Reaktorbecken gestrahlt. Diese Art der Abwasserbelüftung wird hauptsächlich bei größeren Kläranlagen eingesetzt.
In DE 20 2007 011 718 U1 wird ein solcher Wasserstrahlbelüfter offenbart, welcher verstopfungsfrei arbeitet und auch in Kleinkläranlagen eingesetzt werden kann.
Bei den bekannten klassischen SBR-Anlagen, welche mit mehreren, meist drei Unterwasserpumpen arbeiten, wird der Pumpvorgang für die einzelnen Funktionen direkt durch diese Pumpen und über die daran angeschlossenen Rohre oder Schläuche realisiert.
Bei einer SBR-Anlage werden die Befüllungs- und Überschussschlammfunktion, die Belüftungs-, die Umrühr- sowie die Klarwasserabpumpfunktion benötigt.
Diese Funktionen sind technisch notwendig, um die folgenden Abwasserreinigungsphasen realisieren zu können:

– bei der Beschickungsphase wird eine gewisse Menge Vorklärwasser in das Reaktorwasser eingeleitet, wobei ein Schwimmerschalter diesen Vorgang steuert;
– bei der folgenden Denitrifikationsphase muss das Reaktorwasser ohne Lufteintrag umgerührt werden, um aerobe Stoffwechselbedingungen für die Mikroorganismen zu gewährlweisten;
– In der folgenden Belüftungsphase wird mehrere Stunden intervallmäßig belüftet;
– In der darauf folgenden Sedimentationsphase (auch Absetzphase genannt), erfolgt keine Wasserbewegung im Reaktorwasser, damit sich die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, in Richtung Beckenboden absetzen und sich darüber eine Klarwasserzone bildet;
– Während der Klarwasserphase wird das entstandene Klarwasser in den Abfluss abgepumpt, wobei der gleiche Schwimmerschalter diesen Vorgang steuert.

Dabei ist eine Rohr- oder Schlauchverbindung zwischen dem Vorklärbecken und dem Reaktorraum notwendig, um die intervallmäßige Befüllung des Reaktors zu realisieren und in umgedrehter Fliesrichtung den so genannten Überschussschlamm vom Reaktor in die Vorklärung zurück zu befördern.
Mit der Überschussschlammfunktion pumpt eine Wasserpumpe kurzzeitig Reaktorwasser in die Vorklärung.
Bei einem höheren Wasserstand in der Vorklärung, fließt dann nach dem Ausschalten dieser Pumpe durch diese Leitung nach dem Prinzip der frei kommunizierenden Röhre, das Vorklärwasser in den Reaktorraum, bis sich der Wasserstand der Vorklärung mit dem Wasserstand des Reaktors sich ausgeglichen hat, oder die kommunizierende Röhre, durch Luftblasen des Abwasserbelüfters mit Luft gefüllt wurde und der Vorgang so gestoppt wurde.
Es wird also für die Überschussschlammfunktion und die Befüllungsfunktion nur eine Pumpe benötigt.
Weiterhin findet gemäß dem Stand der Technik eine Unterwasserpumpe Verwendung, welche als Injektorpumpe ausgebildet ist, um mit Hilfe einer vertikalen Wasserströmung so Luft anzusaugen, dass diese sich mit dem Wasser vermischt, um im Wasser des Reaktorraumes den Sauerstoffanteil zu erhöhen.
Des Weiteren wird das durch die Mikroorganismen gereinigte Wasser aus dem Reaktorraum in den Abfluss gepumpt.
Mit dem kurzzeitigen ein und ausschalten des Belüfters wird das Reaktorwasser mit einem gewissen Luftanteil umgerührt.
Um den Einsatz einer Zwei-Pumpentechnik oder einer Technik mit nur einer Pumpe zu ermöglichen, werden in den folgenden Schriften verschiedene Lösungen beschrieben.
DE 20 2004 020 436 U1 offenbart eine Zwei-Pumpen SBR-Vorrichtung, wo mit einer Pumpe die Überschussschlamm- und die Befüllungsfunktion, sowie die Klarwasserfunktion realisiert wird und eine Ventilball-Kombination, sowie einen großen Wasserausgleichsbehälter notwendig ist. Die zweite Pumpe dient gemäß DE 20 200 020 436 U1 der Abwasserbelüftungsfunktion.
EP 1 388 524 A1 offenbart eine SBR-Pumpenvorrichtung, bei welcher mit einer Unterwasserpumpe und drei Stellventilen die vier notwendigen Funktionen, mit drei am druckseitigen Ausgang befindlichen Stellventilen, gesteuert wird.
Die Belüftung des Wassers wird dabei mit einem Venturi-Injektor realisiert. Ein Absperrventil wird für die Überschussschlamm- und Befüllungsfunktion benötigt, das zweite Absperrventil ist zum Betrieb der Strahldüse, also für die Belüftungsfunktion notwendig.
Für die Klarwasserabpumpfunktion wird gemäß EP 1 388 524 A1 das dritte Stellventil benötigt. Ein viertes Absperrventil befindet sich am Luftansaugrohr und wird dann geschlossen, wenn ohne Lufteintrag das Wasser umgerührt werden soll.
DE 20 2004 019 356 U1 offenbart eine SBR-Pumpenvorrichtung mit einer Pumpe, bei welcher die Schaltfunktion zwei Mehrwegventile realisieren und die Bauweise des Mehrwegventils beschrieben wird. Zur Belüftung wird bei dieser technischen Lösung ebenfalls eine Strahldüse nach dem Venturiprinzip eingesetzt.
Gemäß DE 20 2004 020 514 U1 ist am druckseitigem Ausgang ein Mehrwegeventil angebracht, welches drei Wasserströme schaltet.
Der bekannte Stand der Technik weist folgende Nachteile auf:
Bei allen SBR-Pumpenbelüftungs-Anordnungen wird eine technische Lösung geschaffen, bei der eine Unterwasserpumpe mehrere Funktionen ausführen kann.
Dies führt zu den Kompromissen, dass andere Stellglieder oder mehr Stellglieder oder Ausgleichsbehälter zur Erfüllung der fünf Grundfunktionen eingesetzt werden müssen und dabei Funktionsstörungen der vielen Stellglieder in Kauf genommen werden (Wartungsarbeiten/Stillegen der Anlage), sowie teure Magnetventile mit großen Nennweiten, oder sogar Mehrwegventile mit Motorantrieben eingesetzt werden. Solch ein mit Motor betriebenes Mehrwegventil ist oft so teuer wie zwei Unterwasserpumpen, so dass diese technische Lösung keinen wirtschaftlichen Vorteil mit sich bringt.
Es ist somit nachteilig, wenn eine Unterwasserpumpe eingespart werden soll und dazu zur Erreichung der gleichen Funktion mehr als ein Absperrventil eingesetzt wird, oder etwa Mehrwegventile zum Einsatz kommen.
Bei allen bekannten, in der Praxis eingesetzten Anlagen, wie auch bei den in den zuvor stehend genannten Schriften offenbarten technischen Lösungen ist nicht darauf geachtet worden, dass die Ansaugöffnung der Überschussschlammpumpe, welche gleichzeitig wie beschrieben, die Befüllung des Reaktors realisiert, etwa in der Mitte der Gesamtwasserhöhe im Reaktor sich befinden muss. Dies ist jedoch erforderlich, um die nach der Sedimentationsphase sich am Beckenboden mit schlechten Absetzeigenschaften nicht abgesetzten Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, mit der Überschussschlammpumpe in die Vorklärung zu befördern.
Dabei werden auch alle anderen störenden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, mit schlechten Absetzeigenschaften, welche sich über der Ansaugöffnung befinden, durch diesen Abpumpvorgang weggefördert und damit die Klarwasserzone von ungewollten schwebenden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, freigehalten wird.
Wird diese Pumpenansaugöffnung nicht wie beschrieben in diesen Höhenbereich installiert, so werden diese schlecht absetzbaren Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, beim Belüften an die Wasseroberfläche gehoben und bilden dort einen zähen Schwimmschlamm, welcher den Schwimmerschalter, die Pumpen und Rohröffnungen verstopft und bei einer gewissen Schwimmschlammhöhe die gesamte Anlage funktionsuntüchtig macht.
Es ist nachteilig und genügt nicht die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, im durchmischten Zustand abzupumpen, da hierbei nur ein gewisser Anteil von störenden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, beseitigt wird.
Grundlegend muss immer die Ansaugöffnung der Klarwasserpumpe, um die Klarwasserfunktion zu erfüllen zu können, dicht unter der Wasseroberfläche liegen, und wie beschrieben, der Überschussschlamm wesentlich tiefer abgepumpt werden.
Werden diese beiden Funktionen von einer Pumpe realisiert, kann nur der Überschussschlamm im durchmischten Zustand in die Vorklärung gepumpt werden.
Bei allen in der Praxis eingesetzten SBR-Pumpenanlagen, sowie bei den technischen Lösungen gemäß der zuvor stehend genannten Offenlegungen ist dies außer acht gelassen worden oder systembedingt gar nicht möglich.
Es ist immer nachteilig, wenn über das Rohrsystem einer Pumpe das Vorklärwasser fliest und im weiteren Zyklus mit der gleichen Pumpe das Klarwasser abgepumpt wird. Verunreinigungen und Restbestände aus dem Vorklärungswasser können dabei mit dem Klarwasser abgepumpt werden, was bei den Kläranlagen keinesfalls gewünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor stehend genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen anzugeben, die den Überschussschlamm im nicht durchmischten Zustand in die Vorklärung pumpt und die Reaktorbefüllung realisiert, und die Umrührfunktion ohne Lufteintrag, die Belüftungsfunktion und die Klarwasserpumpfunktion aufwandgering realisiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten und neunten Patentanspruchs gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen angegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, die Überschussschlammpumpe erst dann einzuschalten, wenn das Ende der Sedimentationsphase erreicht ist und das Klarwasser abgepumpt wurde. Dementsprechend ist zu gewährleisten, dass von den fünf Grundfunktionen die Überschussschlammfunktion und die Befüllungsfunktion nur von dieser tiefer im Wasser befindlichen Pumpe übernommen wird.
Um solche SBR-Anlagen zu optimieren, muss darüber hinaus eine weitere zweite Pumpe die Umrührfunktion ohne Lufteintrag, die Belüftung und den Klarwasserabpumpvorganges übernehmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Überschussschlamm-Befüllungspumpe nicht kurz unter den Wasserspiegel (wie bisher neben der Klarwasserpumpe) angeordnet, sondern diese ist im unteren Wasserbereich platziert bzw. die Ansaugöffnung so zu verlängert, dass sich diese im tieferen Wasser befindet.
Die Ansaugöffnung dieser Pumpe muss erfindungsgemäß im Reaktorwasser in der Wassertiefe platziert sein, in welcher die abgesetzten Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, nach der Sedimentationsphase ihren Höchststand erreichen dürfen.
Dann wird diese Pumpe kurzzeitig eingeschaltet, damit alle Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, welche höher als die Ansaugöffnung der Pumpe schweben oder sich über dieser Ebene abgesetzt haben, in die Vorklärung gepumpt werden.
Soll das Volumen an Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, erhöht werden, so muss die Höhe der Ansaugöffnung einfach ebenfalls erhöht werden.
Das gleiche geht im umgekehrten Fall für das Absenken des dieses Volumens.
Erfindungsgemäß wird mit der zweiten Pumpe die Umrührfunktion ohne Lufteintrag, die Belüftung des Abwassers und das Abpumpen des Klarwassers realisiert.
Diese zweite Pumpe versorgt einen Wasserstrahlbelüfter nach dem Venturiprinzip mit Wasser, dass in die Luftansaugleitung der Venturidüse Luft angesaugt wird, wodurch über das Strahlrohr ein Luft-Wassergemisch in das Reaktorwasser mit großer Turbulenz einleitbar ist. Nach Beendigung der so realisierten Belüftungsphase setzen sich in der Sedimentationsphase die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, in Richtung des Reaktorbodens ab, so dass darüber eine Klarwasserzone entsteht, welche nach dem Ende der Sedimentationsphase als Klarwasser in den Abfluss gepumpt wird.
Lösungsgemäß wird dieser Klarwasserabpumpvorgang erreicht, in dem im Strahlrohr der Venturidüse ein Ventil eingebaut ist, welches die Rohröffnung des Strahlrohres verschließt und damit beim Einschalten der Pumpe, das Klarwasser durch die Engstelle der Düse in die Luftansaugleitung, und über diese in das Abflussrohr fliest.
Über das Luftansaugrohr ist somit beim geöffneten Ventil Luft angesaugbar und bei geschlossenem Ventil Klarwasser in den Abfluss abpumpbar.
Mit dem Pumpvorgang der Pumpe und durch die Funktion des erfindungsgemäßen Schaltventils kann über die Venturidüse das Reaktorwasser belüftet und das Klarwasser des Reaktors abgepumpt werden.
Für den gleichen Vorgang werden gemäß EP 1 388 524 A1 zwei Absperrventile verwendet, wobei ein Absperrventil zwischen dem druckseitigen Pumpenausgang und der Klarwasserabpumpleitung eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung hingegen besteht darin, dass durch den Einbau eines Absperrventils in das Strahlrohr einer Venturidüse (Injektordüse) im Luftansaugrohr (je nach der Schaltstellung des Absperrventils) zum einen eine Saugwirkung erzielbar und zum anderen in entgegen gesetzter Richtung Wasser pumpbar ist.
Dies bedeutet gemäß der vorliegenden Erfindung, dass bei einem anderen Anwendungsfall durch das Luftansaugrohr je nach Schaltstellung als Absperrventil einmal Wasser oder andere flüssige oder gasförmige Medien angesaugt, oder weggefördert werden können.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass nur zwei Pumpen und ein Absperrventil benötigt werden, was bei Kläranlagenneubauten eine wirtschaftlich sinnvolle und bei der Wartungen dieser Anlagen eine aufwandgeringere technische Lösung darstellt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
1: ein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen SBR-Anordnung.
In 1 ist eine Anordnung mit einer Unterwasserpumpe 1, vermittels derer die Überschussschlammfunktion und die Befüllungsfunktion der SBR-Anlage realisiert, dargestellt
Die Pumpe 1 (Unterwasserpumpe) ist mit einem Venturi-Injektor verbunden, wobei unterhalb eines Venturi-Injektors 14 ein Absperrventil 12 in einer Leitung angeordnet ist und oberhalb des Venturi-Injektors 14 ein Behälter 8 in der Leitung angeordnet ist. Durch Umschalten des Absperrventils 12 (Schaltventil) ist wahlweise eine Umrührfunktion ohne Lufteintrag, eine Belüftung des Reaktorwassers und ein Klarwasserabpumpvorganges realisierbar.
Die Pumpe 1 besitzt ein Ansaugrohr 4 mit mehreren Ansaugöffnungen 5. An einer der oberen Ansaugöffnungen 5 befindet sich eine nach unten offene Auffangschale 10 für von unten aufsteigende Luftblasen.
Alle Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, welche sich nach der Absetzphase bzw. Sedimentationsphase in gleicher Höhe oder oberhalb der Ansaugöffnung 5 befinden, werden bei Einschalten der Pumpe 1 angesaugt und über die Leitung 2 in die Vorklärung gepumpt.
Diese Funktion wird als Überschussschlammfunktion bezeichnet, welche nach dem Abpumpen des Klarwassers erfolgt und ohne das davor, das Reaktorwasser 6 mit dem Wasserstrahl des Strahlrohres 7 durchmischt wurde.
Es wird davon ausgegangen, dass der Wasserspiegel der Vorklärung höher als der Wasserspiegel des Reaktors ist.
Nachdem die Pumpe 1 kurzzeitig die Überschuss Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, in die Vorklärung gepumpt hat, wird die Pumpe 1 ausgeschalten und das Vorklärwasser 3 fließt nach dem Prinzip der frei kommunizierenden Röhre solange über die Leitung 2 und durch die Pumpe 1 in den Reaktor, bis sich die Wasseroberfläche der Vorklärung und des Reaktors ausgeglichen haben.
Sollte sich in der Vorklärung zu viel Vorklärwasser 3 befinden, schaltet der Schwimmerschalter 9 in die obere Position ein, worauf über die Steuerung, eine Pumpe 11 eingeschalten wird.
Bei offenen Absperrventil 12 wird dann das Reaktorwasser 6 über die Leitung 13 in die Venturi-Injektor 14 gepumpt, welche durch den entstehenden Unterdruck hinter der Düseneinengung 15 über die Luftansaugleitung 16 Luft ansaugt.
Hinter dem Venturi-Injektor 14 entsteht ein Luft-Wassergemisch 18, welches mit Druck durch das Strahlrohr 7 in das Reaktorwasser 6 eingestrahlt wird. Die aufsteigenden Luftblasen werden in der Auffangschale 10 aufgefangen und steigen durch die Auftriebskräfte durch die Pumpe 1 in die Leitung 2. Dort verschließen die Luftblasen am oberen Punkt die Leitung 2 den Befüllungsstrom und die Befüllung des Reaktors wird so unterbrochen.
Nachdem über die Pumpe 1 die Befüllungsfunktion beendet wurde, muss das Reaktorwasser 6 ohne Luftzufuhr umgerührt werden. Dies geschieht indem die Pumpe 11 eingeschalten wird, bei geschlossenen Absperrventil 12 sich kurzzeitig dann ohne überzulaufen der Vorratsbehälter 8 mit Wasser füllt, wenn dann das Ventil 12 geöffnet wird, saugt der Wasserstrahlbelüfter das Wasser aus dem Vorratsbehälter 8 ohne Luft an, so das aus dem Strahlrohr 7 abgestrahlte Wasser das Reaktorwasser 6 kurzeitig ohne Lufteintrag umrühren kann.
Danach wird das Reaktorwasser 6 über den Wasserstrahlbelüfter intervallmäßig mehrere Stunden belüftet.
Wie schon beschrieben, wird dabei die Pumpe 11 intervallmäßig ein- und ausgeschalten.
Beim Einschalten der Pumpe 11 muss das Absperrventil 12 geöffnet sein, damit die nach dem Venturiprinzip angesaugte Luft und das durch die Düseneinengung fliesende Reaktorwasser 6 sich vereinigen können, um über das Strahlrohr 7 in das Reaktorwasser 6 abgestrahlt zu werden. Wenn nach mehrstündiger Belüftung die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, das Reaktorwasser 6 gereinigt haben, folgt die Sedimentationsphase, bei welcher sich die Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, in Richtung Beckenboden absinken und das Reaktorwasser 6 nicht bewegt wird. Oberhalb der abgesunkenen Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, bildet sich dann eine Klarwasserzone, welche am Ende der Sedimentationsphase in den Kläranlagenabfluss abgepumpt werden muss.
Dies erfolgt, indem erst das Absperrventil 12 geschlossen und dann die Pumpe 11 eingeschalten wird, wobei dabei sich die Pumpe 11 im Klarwasserbereich befinden muss. Das Klarwasser des Reaktors wird durch die Pumpe 11 angesaugt und wird über die Leitung 13 über die Engstelle des Venturi-Injektors 14 in das Luftansaugrohr 16 gepumpt und wird so in das Abflussrohr geleitet.
Das Abpumpen des Klarwassers erfolgt so lange, bis der Schwimmerschalter 9 seine untere Abschaltposition erreicht hat. Ein neuer Zyklus beginnt dann erneut mit der Überschussschlammfunktion, welcher mit der Pumpe 1 begonnen wird.
Wesentlich ist dabei, dass das die Ansaugöffnungen 5 der Pumpe 1 unterhalb der Pumpe 11 an der gewünschten Höhe der maximalen Schichthöhe der Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, fixiert ist und das beim Abpumpen der über diese Höhe befindlichen Organismen nicht vorher durchmischt werden.
Weiterhin wesentlich ist, dass bei eingeschalteter Pumpe 11, welche im Klarwasserbereich die Ansaugöffnung haben muss nur durch die zwei Schaltstellungen des Absperrventils 12 durch das Luftansaugrohr 16 eine Saugwirkung wegen des Venturieffektes entsteht und auch Wasser in entgegen gesetzter Richtung weggepumpt werden kann.
Dies bedeutet auch, dass durch die Saugwirkung an der Luftansaugleitung in auch Vorklärwasser 3 aus der Vorklärung angesaugt werden kann, vor allem dann, wenn der Wasserspiegel der Vorklärung tiefer liegen sollte, als der Spiegel des Reaktorwassers 6.
Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Pumpe
2: Leitung
3: Vorklärwasser
4: Ansaugrohr
5: Ansaugöffnungen
6: Reaktorwasser
7: Strahlrohr
8: Vorratsbehälter
9: Schwimmerschalter
10: Fangschale
11: Pumpe
12: Absperrventil
13: Leitung
14: Venturi-Injektor
15: Düseneinengung
16: Luftansaugrohr
17: Luft
18: Wassergemisch
19: Ansaugöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202007011718 U1 [0018]
- DE 202004020436 U1 [0030]
- DE 20200020436 U1 [0030]
- EP 1388524 A1 [0031, 0033, 0061]
- DE 202004019356 U1 [0034]
- DE 202004020514 U1 [0035]

Claims

Anordnung zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen wenigstens umfassend eine Vorklärkammer, eine Reaktorkammer, eine Leitung, eine Pumpe (1) und ein Absperrventil (12), dadurch gekennzeichnet, dass neben der Pumpe (1) eine zweite Pumpe (11) mit einer Leitung (13) vorgesehen ist, wobei die Leitung (13) in einen Venturi-Injektor (14) mündet und der Venturi-Injektor (14) eine Düseneinengung (15) aufweist, die in ein Strahlrohr (7) mündet und das Absperrventil (12) in dem Strahlrohr (7) angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen (1; 11) Unterwasserpumpen sind.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (12) ein Schaltventil ist, vermittels dessen das Strahlrohr (7) für Durchflüsse öffen- und schließbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (12) ein elektromagnetisch betätigtbares Stellventil oder eine Ventilballkombination oder ein hydraulisches, pneumatisches oder magnetisch betätigbares Ventil ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) im oberen Reaktorwasser (6) im Klarwasserbereich befindet und im eingeschalteten Betriebszustand der Pumpe (11) Reaktorwasser (6) ansaugbar ist, das über die Leitung (13) in den Venturi-Injektor (14) pumpbar ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung der Pumpe (1) in ein Rohr (4) mündet, welches Ansaugöffnungen (5) aufweist.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einer der obersten Ansaugöffnungen (5) eine von der Pumpe (1) weggerichtet offene Fangschale (10) befindet, die so ausgebildet ist, dass die im Betriebszustand der Vorrichtung vom Strahlrohr (7) in das Reaktorwasser (6) eingestrahlten Luftblasen mit Hilfe dieser auffangbar sind.
Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung frei schwimmend oder schwebend oder fest verankert im Reaktor angebracht ist und einen Schwimmschalter (9) ausweist.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem vermittels der Pumpe (11), der Leitung (13), des Venturi-Injektors (14), des geöffneten Absperrventils (12), des mit Flüssigkeit befüllten Vorratsbehälters (8) und des Strahlrohres (7) ein Reaktorwasser (6) ohne Lufteintrag durchmischt wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem vermittels der Pumpe (11), der Leitung (13), des Venturi-Injektors (14), des geöffneten Absperrventils (12), des mit Luft befüllten Vorratsbehälters (8) und des Strahlrohres (7) ein Reaktorwasser (6) mit Lufteintrag durchmischt wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem vermittels der Pumpe (11), der Leitung (13), des Vorratsbehälters (8) und des Luftansaugrohres (16) des Venturi-Injektors (14), des geschlossenen Absperrventils (12), Vorratsbehälters (8) und des Luftansaugrohres (16) ein Klarwasser abgepumpt wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem vermittels der Pumpe (1) die Überschussschlammfunktion im nicht durchmischten Zustand und die Befüllung des Reaktors mit Vorklärwasser (3) erfolgen.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem sich die Pumpe (11) im oberen Reaktorwasser (6) in dem Klarwasserbereich befindet und im eingeschalteten Betriebszustand Reaktorwasser (6) ansaugt, das über die Leitung (13) in den Venturi-Injektor (14) gepumpt wird, wobei das strömende Wasser bei geöffneten Absperrventil (12) durch die Düseneinengung (15) fliest und hinter der Venturidüse einen Unterdruck erzeugt, welcher nach dem Venturiprinzip im Luftansaugrohr (16) Luft (17) ansaugt, sich mit dem strömenden Wasser im Strahlrohr (7) zu einem Wasser-Luftgemisch (18) vermischt und über den Strahlrohrausgang in das Reaktorwasser (6) eingestrahlt wird, so dass dieses belüftet wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem sich die Pumpe (11) im oberen Reaktorwasser (6) in dem Klarwasserbereich befindet und im eingeschalteten Betriebszustand Reaktorwasser (6) ansaugt, das über die Leitung (13) in den Venturi-Injektor (14) gepumpt wird, wobei das strömende Wasser bei geschlossenen Absperrventil (12), das von der Pumpe (11) angesaugte Klarwasser, nach Beendigung der Sedimentationsphase, ebenfalls durch die Leitung (13), durch die Engstelle der Venturidüse (15) in das Luftansaugrohr (16) gepumpt wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem sich bei eingeschalteter Pumpe (11) nur durch das Öffnen oder Schließen des Absperrventils (12) im Luftansaugrohr (13) zwei in ihrer Richtung entgegen gesetzte Fliesrichtungen generieren lassen.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem der Vorratsbehälter (8) im eingeschalteten Betriebszustand der Pumpe (11) und bei geschlossenen Absperrventil (12) zeitlich begrenzt und ohne Überzulaufen mit Flüssigkeit gefüllt wird und nach dem Öffnen des Absperrventils (12) vermittels des Venturi- Injektors (14) diese Flüssigkeit im Vorratsbehälter (8) abgesaugt und zusammen mit dem durch die Leitung (13) gepumpten Reaktorwasser vermischt wird und über das Strahlrohr (7) ohne Luftanteil in das Reaktorwasser (6) abgestrahlt wird, so dass das Reaktorwasser (6) kurzzeitig ohne Luftzuführung durchmischt wird.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem im eingeschalteten Betriebszustand der Pumpe (1), deren Ansaugöffnung in das Rohr (4) mit den Ansaugöffnungen (5) mündet, im Bereich zwischen der Oberfläche des Reaktorwassers (6) und der untersten Ansaugöffnung (19) die nach der Sedimentationsphase noch schwebenden, sich schlecht absetzenden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, über die Leitung (2) in das Vorklärwasser (3) gepumpt werden.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem vermittels der Fangschale (10) die vom Strahlrohr (7) in das Reaktorwasser eingestrahlten Luftblasen aufgefangen werden, diese Luftblasen durch den eigenen Auftrieb in die Ansaugöffnung (5) gelangen und durch die Pumpe (1) hindurch in der Leitung (2) so aufsteigen, dass sich an der obersten Stelle in der Leitung (2) eine Luftblase ausbildet, welche den Beschickungsfluss des Vorklärwassers (3) in Fliesrichtung zum Reaktorwasser (6) stoppt.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem die unterste Ansaugöffnung der Pumpe (1) am Rohr (4) den höchsten Stand der abgesetzten Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, regelt, wobei sich das maximale Organismenvolumen mit der Erhöhung der untersten Ansaugöffnung (5) erhöht und bei Verlängerung in Richtung Beckenboden sich verringert.
Verfahren unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, bei dem die Menge des in den Vorratsbehälter (8) gepumpten Reaktorwassers (6), welches nach dem Öffnen des Absperrventils (12) abgesaugt wird und durch das Strahlrohr (7) wieder in das Reaktorwasser (6) eingestrahlt wird, die Dauer der Durchmischung des Reaktorwassers (6) ohne Lufteintrag bestimmt.