DE10301858A1 - Small scale sewage treatment plant is in a circular structure for sewage to flow outwards from the center bioreactor, into the denitrification/nitrification stage and the sedimentation zone to the cleaned water outflow - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine biologische Kleinkläranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a biological wastewater treatment plant according to the generic term of claim 1.
Bei der biologischen Abwasserbehandlung setzen Mikroorganismen die organisch verwertbaren Inhaltsstoffe des aufzubereitenden Abwassers zu Zellmaterial oder zu Gasen, wie beispielsweise CO2, Methan, Schwefelwasserstoff und anderen um. Je nach Verfahrensführung unterscheidet man aerobe oder anaerobe Verfahren, wobei bei komunalen Abwässerkläranlagen in der Regel- die besser beherrschbaren aeroben Verfahren verwendet werden. Inbesondere in dünnbesiedelten Regionen lohnt es sich häufig nicht, eine zentrale Kläranlage zu betreiben, so dass dezentrale Lösungen angestrebt werden. Eine derartige dezentrale Abwasserreinigung kann beispielsweise durch Hauskläranlagen oder Ortsteilkläranlagen erfolgen. Insbesondere in den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet der Konzeption derartiger Kleinkläranlagen große Fortschritte gemacht.In biological wastewater treatment, microorganisms convert the organically usable ingredients of the wastewater to be processed into cell material or gases, such as CO 2 , methane, hydrogen sulfide and others. Depending on the procedure, a distinction is made between aerobic and anaerobic processes, whereby the more controllable aerobic processes are generally used in municipal sewage treatment plants. Especially in sparsely populated regions, it is often not worthwhile to operate a central sewage treatment plant, so that decentralized solutions are sought. Such decentralized wastewater treatment can be carried out, for example, by domestic wastewater treatment plants or local wastewater treatment plants. Particularly in recent years, great progress has been made in the design of such small wastewater treatment plants.
Unter www.3kplus.de wird eine abschnittsweise betriebene Kleinkläranlage mit SBR-Technologie (Sequenzing Batch Reaktor) beschrieben. Bei einer derartigen diskontinuierlich betriebenen Kleinkläranlage wird das zu behandelnde Abwasser in einem Festbett-reaktor aufbereitet. Dieser Festbettreaktor hat einen Festbettblock mit einer großen spezifischen Oberfläche, die als Aufwuchsfläche für eine Mikroorganismenpopulation wirkt. Das heißt, an der Oberfläche des Festkörpers bildet sich ein Biofilm aus, in dem eine Vielzahl von unterschiedlichen Bakterienarten nebeneinander auf sehr engem Raum zusammen leben können. Diese Bakterien treten in Wechselwirkung mit dem zu behandelnden Abwasser, wobei bei dem bekannten Verfahren dieser biologischen Reinigung eine mechanische Reinigungstufe vorgeschaltet ist. Durch eine Druckbelüftung wird der Behälterinhalt aus Belebtschlamm und Abwasser periodisch umgewälzt und die Mikroorganismen mit dem für den aeroben Reinigungsprozeß notwendigen Sauerstoff versorgt.At www.3kplus.de there is a section operated small sewage treatment plant described with SBR technology (Sequencing Batch Reactor). at such a discontinuously operated small wastewater treatment plant the wastewater to be treated is treated in a fixed bed reactor. This fixed bed reactor has a fixed bed block with a large specific Surface, the as a growing area for a microorganism population acts. This means, on the surface of the solid a biofilm forms in which a multitude of different Bacteria live side by side in a very small space can. These bacteria interact with the one to be treated Waste water, with the known method of this biological Cleaning is preceded by a mechanical cleaning stage. By a pressure ventilation becomes the container content periodically circulated from activated sludge and waste water and the microorganisms with that for the aerobic cleaning process necessary Oxygen supplied.
Je nach Anwendung kann sich an diese aerobe biologische Reinigung noch eine weitere Reinigungsstufe, beispielweise eine Nitrifikation und Denitrifikation anschließen, wobei im Betrieb zwischen anoxischen und aeroben Phasen gewechselt wird.Depending on the application, this can be done aerobic biological cleaning yet another cleaning stage, connect nitrification and denitrification, for example is switched between anoxic and aerobic phases during operation.
Nach dieser Nitrifikations- und Denitrifkationsphase folgt dann eine Sedimentation der festen Inhaltsstoffe (Belebtschlamm), so dass die Schlammphase von einer Klarwasserphase getrennt wird. Die Klarwasserphase und der verbleibende Überschussschlamm werden nach der Sedimentation abgezogen und gegenbenenfalls weiterbehandelt.After this nitrification and denitrification phase this is followed by sedimentation of the solid ingredients (activated sludge), so that the sludge phase is separated from a clear water phase. The clear water phase and the remaining excess sludge become after deducted from the sedimentation and optionally further processed.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der absatzweise Betrieb zunächst einen erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand erfordert und des Weiteren ein großer Puffer vorgeschaltet werden muss, um den absatzweise Betrieb zu ermöglichen.The disadvantage of this solution is that the batch operation initially requires a considerable procedural effort and the Another big one Buffer must be connected upstream in order to operate batchwise enable.
In dem Fachbuch Abwassertechnik, Hosang/Bischof, 11. Auflage, Teubner Verlag, 1998 sind weitere Kleinkläranlagen beschrieben, wobei neben diskontinuierlich betriebenen Kleinkläranlagen auch Anlagen beschrieben sind, bei denen – ähnlich wie bei einer kommunalen Kläranlage- mehrere Stufen, beispielweise eine Vorklärung, eine anaerobe biologische Behandlung und aerobe biologische Behandlung nacheinander geschaltet sind, wobei jeweils eigene Reaktoren verwendet werden. Derartige Lösungen erfordern einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand und Platzbedarf.In the specialist book on wastewater technology, Hosang / Bischof, 11th edition, Teubner Verlag, 1998 are other small sewage treatment plants described, in addition to discontinuously operated small sewage treatment plants systems are also described in which - similar to a municipal Kläranlage- several stages, for example a preliminary clarification, an anaerobic biological Treatment and aerobic biological treatment switched in succession are, each using its own reactors. such solutions require a considerable expenditure in terms of device technology and Space requirements.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kleinkläranlage zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen einem kontinuierlichen Betrieb ermöglicht.In contrast, the invention is the Task based on a small wastewater treatment plant to create continuous operation with compact dimensions allows.
Diese Aufgabe wird durch eine biologische Kleinkläranlage mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst.This task is carried out by a biological small sewage treatment plant solved with the features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ein im wesentlichen anaerob betriebener Bioreaktor zentral angeordnet und wird von einer Nitrifikations-/Denitrifikationsstufe und einem Sedimentationsraum umgriffen. Dass zu behandelnde Abwasser strömt bei der erfindungsgemäßen Lösung somit vom zentral angeordneten anaeroben Bioreaktor etwa in Radialrichtung {in der Draufsicht gesehen) nach außen in einen weiteren Bioreaktor (Nitrifikations-/Denitrifikationsstufe) und schließlich in den Sedimentationsraum, in dem die Trennung zwischen dem Überschussschlamm und der Klarwasserphase erfolgt. Die beiden Phasen werden dann aus diesen Sedimentationsraum abgezogen. Durch diese Strömungsführung von einem zentralen Zulauf zu dem anaeroben Bioreaktor, der Denitrifikations- /Nitrifikationsstufe und dem Sedimentationsraum nach aussen, kann die gesamte Anlage äußerst kompakt ausgebildet werden, wobei die Verbindung der einzelnen Stufen mit minimalem Aufwand ohne komplexe Rohrleitungssysteme ausgeführt werden kann.In the solution according to the invention an essentially anaerobically operated bioreactor is arranged centrally and is encompassed by a nitrification / denitrification stage and a sedimentation room. The wastewater to be treated flows in the solution according to the invention from the centrally located anaerobic bioreactor approximately in the radial direction {seen in plan view) outwards into another bioreactor (Nitrification / denitrification stage) and finally in the sedimentation room where the separation between the excess sludge and the clear water phase takes place. The two phases will then end deducted this sedimentation space. Through this flow of a central feed to the anaerobic bioreactor, the denitrification / nitrification stage and the sedimentation room to the outside, the entire system can be extremely compact be formed, the connection of the individual stages with minimal effort without complex piping systems can.
Bei einer bevorzugten Lösung der Erfindung erfolgt die Verbindung zwischen den einzelnen Stufen (Bioreaktor Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und Sedimentationsraum) jeweils mittels eines Überlaufs. D. h., es sind keinerlei Pumpen oder dergleichen erforderlich, um die Abwasserströmung innerhalb der Kleinkläranlage aufrechtzuerhalten. Es ist lediglich erforderlich, durch geeignete Strömungsführung, beispielsweise durch Vorsehen einer Speisepumpe einen vorbestimmten Abwasservolumenstrom im Bereich des Zulaufs sicherzustellen. Die weitere Abwasserströmung ist durch geeignete Konstruktion der Überläufe bestimmt, ohne dass keine Energie von aussen zugeführt werden muss.In a preferred solution the The connection between the individual stages (bioreactor Denitrification / nitrification level and sedimentation room) each by means of an overflow. That is, no pumps or the like are required to the wastewater flow within the small wastewater treatment plant maintain. It is only necessary through appropriate Flow guidance, for example by providing a feed pump a predetermined waste water volume flow ensure in the area of the inlet. The further wastewater flow is determined by appropriate design of the overflows without using no energy fed from outside must become.
Die Eliminationsleistung der Kleinkläranlage lässt sich verbessern, wenn ein Teil des in der Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und im Sedimentationsraum behandelten Abwassers zur jeweils vorgeschalteten Stufe zurückgeführt wird.The elimination performance of the small wastewater treatment plant can be improve if part of that in the denitrification / nitrification stage and treated wastewater in the sedimentation room to the upstream Stage is returned.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn dem anaeroben Bioreaktor eine Versäuerungsstufe vorgeschaltet ist, in der zur Steuerung und Stabilisierung der Versäuerung und Hydrolyse Mikroorganismen zugeführt werden.In the solution according to the invention it is particularly advantageous if the anaerobic bioreactor has an acidification stage is connected upstream, in the control and stabilization of acidification and Hydrolysis fed to microorganisms become.
Die Versäuerungsstufe wird vorzugsweise koaxial zum anaerob betriebenen Bioreaktor ausgebildet und ist mit diesem ebenfalls über einen Überlauf verbunden. Dabei wird es bevorzugt, wenn dieser Überlauf im Bodenbereich des anaeroben Bioreaktors mündet.The acidification stage is preferably coaxial trained to and operated with the anaerobic bioreactor also about an overflow connected. It is preferred if this overflow in the bottom area of the anaerobic bioreactor opens.
Die Zuführung des zu behandelnden Abwassers ist besonders einfach, wenn der Versäuerungsstufe oder dem Bioreaktor ein Abwasserzulauf vorgeschaltet ist, der einen Überlaufbehälter hat, dessen Überlauf ebenfalls bodenseitig in der nächsten Stufe, beispielsweise der Versäuerungsstufe mündet.The supply of the wastewater to be treated is particularly easy when the acidification level or the bioreactor a wastewater inlet is connected upstream, which has an overflow tank, the overflow of which also in the next floor Level, for example the acidification level empties.
Ein derartiger Abwasserzulauf kann einen Mischbehälter aufweisen, der im Überlaufbehälter angeordnet ist und diesen über einen Überlauf speist.Such a wastewater inlet can a mixing container have arranged in the overflow tank is and this over an overflow fed.
In der Aerobstufe (Denitrifikation/Nitrifikation) wird vorzugsweise eine ringförmige Begasungseinheit zur Zuführung von dem für die Nitrifikation erforderlichen Sauerstoff vorgesehen.In the aerobic stage (denitrification / nitrification) is preferably an annular one Fumigation unit for feeding from that for the nitrification required oxygen is provided.
Diese Stufe ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch ein Behältnis mit drei Teilräumen ausgebildet, die zickzackförmig von Innen nach Aussen durchströmt werden. Die Teilräume sind so ausgebildet, dass auch eine Rückströmung zum jeweils stromaufwärts liegenden Teilraum möglich ist und somit die Leistung der Kläranlage verbessert wird.This level is at a preferred level embodiment through a container with three sub-rooms trained the zigzag Flows through from inside to outside become. The subspaces are designed so that a backflow to the upstream Partial space possible is and thus the performance of the sewage treatment plant is improved.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der anaerob betriebene Bioreaktor zwei in Achsrichtung übereinanderliegende Reaktorräume, zwischen denen eine Trägerschicht für Mikroorganismen ausgebildet ist. An dieser Trägerschicht bildet sich ein Biofilm aus, der die zum anaeroben Abbau erforderlichen Mikroorganismen enthält (Immobilisierung).In a particularly preferred embodiment the anaerobically operated bioreactor has two axially one above the other Reactor Facilities, between which a support layer for microorganisms is trained. Forms on this carrier layer a biofilm that contains the necessary for anaerobic degradation Contains microorganisms (Immobilization).
Diese Trägerschicht kann beispielsweise aus einer katalytisch wirkenden Keramik und/oder aus einem mit Aktivkohle beschichteten Trägermaterial bestehen.This carrier layer can, for example from a catalytically active ceramic and / or from one with activated carbon coated carrier material consist.
Bei einer Variante der Erfindung besteht die Trägerschicht aus abwechselnd angeordneter Keramik und dem mit Aktivkohle beschichtetem Trägermaterial, die kaskadenförmig aufeinanderfolgend durchströmt werden.In a variant of the invention there is the carrier layer made of alternating ceramic and the one coated with activated carbon Support material the cascade flowed through successively become.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Bioreaktor zu seinem Boden hin konisch erweitert sein, so dass im bodenseitigen Bereich eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als in dem darüberliegenden Bereich vorliegt. Diese geringere Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers unterstützt die Sedimentation von Feststoffpartikeln im Bioreaktor.In one embodiment of the invention the bioreactor can be flared towards the bottom, so that a lower flow velocity in the bottom area than in the one above Area is present. This lower flow rate of the wastewater supports the Sedimentation of solid particles in the bioreactor.
Bei einer derartigen Lösung wird es bevorzugt, wenn das Abwasser im Bereich des Bodens des Bioreaktors zugeführt wird, wobei dieser Boden dann konkav gekrümmt ausgebildet ist, so dass das Abwasser verwirbelt wird. Der Boden fällt dann zu seinen Randbereichen hin wieder ab, so dass ein Raum zur Ablagerung des Sediments zur Verfügung gestellt ist.With such a solution it is preferred if the waste water in the area of the bottom of the bioreactor supplied is, this bottom is then concavely curved, so that the wastewater is swirled. The floor then falls to its edge areas down again, so that a space for the sediment to deposit Provided is.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben der Bioreaktor und die aerobe Stufe in Achsrichtung gesehen einen im wesentlichen runden Querschnitt, während der diese beiden Stufen umgreifende Sedimentationsraum einen rechteckförmigen Aussenumfang aufweist.In a preferred embodiment of the The bioreactor and the aerobic stage in the axial direction have invention seen a substantially round cross-section, during the sedimentation space encompassing these two stages has a rectangular outer circumference having.
Die Überläufe zur Verbindung einzelner Stufen können durch ein Überlaufrohr gebildet sein, das einen trichterförmigen Einlass und vorzugsweise auch einen trichterförmigen Auslass hat, der im Bodenbereich des stromabwärtigen Behältnisses mündet.The overflows to connect individuals Levels through an overflow pipe be formed having a funnel-shaped inlet and preferably also a funnel-shaped Has outlet that opens in the bottom region of the downstream container.
Als besonders Vorteilhaft hat es
sich herausgestellt, wenn zur biologischen Aufbereitung des Abwassers
eine Mischkultur verwendet wird, die einen Anteil an photosynthetisch
arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien enthält. Derartige
Mikroorganismen sind beispielsweise in der
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous further training the invention are the subject of further dependent claims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The following are preferred embodiments the invention with reference to schematic drawings. Show it:
Gemäß
Das zu reinigende häusliche
oder industrielle Abwasser gelangt über einen Kanal in einen nicht dargestellten
Abwassersammelschacht, der zur Abpufferung von Mengenstößen und
als Pumpvorlage dient. Eine in diesen Abwassersammelschacht eingebaute
Pumpe, der optional eine Schneideinrichtung zum Zerkleinern von
groben Abwasserinhaltsstoffen vorgeschaltet sein kann, fördert das
Wasser dann zum in
Der Abwasserzulauf
Der Mischbehälter
Der Überlaufbehälter
Der Versäuerungsstufe
Bei dem in
In der Versäuerungsstufe
Wie
Das durch das Überlaufrohr
Bei dem in
Nach Durchströmung des Festbetts (Trägerschicht
Durch die photokatalytisch wirkende
Oberfläche
der Aufwuchskörper
(Trägerschicht
Die Mikroorganismen wachsen während der Aufbereitung
des Abwassers relativ schnell an den durch die Trägerschicht
Der Reaktorraum
Das Abwasser strömt aus dem Reaktorraum
Das Abwasser durchströmt den mittleren Ringraum
In dem innenliegenden Ringraum
Das durch den Überlauf
Die vorstehend beschriebene Kleinkläranlage
zeichnet sich durch einen äußerst kompakten
Aufbau aus, wobei die Eliminationsleistung durch die anaerobe Vorstufe
(Bioreaktor
In
Die Strömung wird dabei durch die Keramikschicht
Offenbart ist eine Kleinkläranlage mit einem anaerob betriebenen Reaktor, einer Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und einem Sedimentationsraum, wobei der Anaerobreaktor mittig angeordnet ist, die Denitrifikations-/Nitrifikationsstufe und der Sedimentationsraum den Anaerobreaktor etwa ringförmig umgreifen, so dass die vorgenannten Stufen in Radialrichtung von Innen nach Aussen durchströmt werden.A small sewage treatment plant is disclosed with an anaerobically operated reactor, a denitrification / nitrification stage and a sedimentation room, the anaerobic reactor being arranged in the center, the denitrification / nitrification stage and the sedimentation room the anaerobic reactor approximately circular reach around, so that the aforementioned steps in the radial direction of Flows through inside.
- 11
- Kleinkläranlagewastewater treatment plant
- 22
- Abwasserzulaufwaste water supply
- 44
- Versäuerungsstufeacidification
- 66
- Bioreaktor (anaerob)bioreactor (Anaerobic)
- 88th
- Denitrifikations-/NitrifikationsstufeDenitrification / nitrification
- 1010
- Sedimentationsraumsedimentation
- 1212
- Schlammabzugsludge removal
- 1414
- KlarwasserablaufClear water drain
- 1616
- Mittelachsecentral axis
- 1818
- Zulaufrohrsupply pipe
- 2020
- Mischbehältermixing tank
- 2222
- ÜberlaufbehälterOverflow tank
- 2424
- ÜberlaufrohrOverflow pipe
- 2626
- Einlassinlet
- 2828
- Auslassoutlet
- 3030
- Einschnittincision
- 3232
- ÜberlaufrohrOverflow pipe
- 3434
- Reaktorraumreactor chamber
- 3636
- Reaktorraumreactor chamber
- 3838
- Trägerschichtbacking
- 4040
- Reaktormantelreactor shell
- 4242
- Verwirbelungsabschnittthe turbulence
- 4444
- Bodenrandbottom edge
- 4646
- Trägermaterialsupport material
- 4848
- Gasmembrandiaphragm
- 5050
- Trennwandungpartition wall
- 5252
- Trennwandungpartition wall
- 5454
- Ringraumannulus
- 5656
- Ringraumannulus
- 5858
- Ringraumannulus
- 6060
- Aussenmantelsheath
- 6262
- Ringbelüftungring ventilation
- 6464
- Bodenraumfloor space
- 6666
- Überlaufoverflow
- 6868
- Überlaufoverflow
- 7070
- Rückströmöffnungreturn flow
- 7272
- Trennwandpartition wall
- 7474
- Teilraumsubspace
- 7676
- Teilraumsubspace
- 7878
- Keramikceramics
- 8080
- PU-TrägerschichtPU backing
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |