DE19609605A1 - Waste water treatment method suitable for rural households based on natural methods - Google Patents

Waste water treatment method suitable for rural households based on natural methods

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DE19609605A1
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Stefan Weber
Rochus Ebenhoch
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

Waste water purificn. method, is suitable for households in rural areas. It includes a first purificn. stage of physical pretreatment. Coarse material carried in the fluid phase is sepd. by a detritus filter. This has two series-connected phyto-mechanical cleaning stages. In the second stage, the settled sewage arising is further purified by physical and biochemical means, using a reed bed system. The waste water then passes to the third stage, which is a sand filter, where further physical and biochemical purificn. takes place.

Description

GrundgedankenBasic ideas

Gegenwärtig stellt sich allen Ortes die Frage nach der entsprechenden "Entsorgung" und "Weiterverarbeitung" bzw. "Endlagerung" der künstlich erzeugten Klärschlämme. Doch sollte nicht diese Frage an die erste Stelle gerückt werden - im folgenden wird sich ausschließlich auf den ländlichen Raum und der damit verbundenen dezentralen Lage bezogen -, sondern in erster Linie muß der Fragestellung nach der "Vermeidbar­ keit" dieses Folgeproduktes nachgegangen werden.At the present time, the question of "disposal" is being asked of all locations. and "further processing" or "final storage" of the artificially produced sewage sludge. However, this question should not be put first - the following will focus exclusively on rural areas and the associated decentralized Location-related - but first and foremost the question of "avoidable speed "of this follow-up product.

Die Voraussetzung, um zu einer adäquaten Lösung dieses Problems zu kommen, ist nicht das "Abfall"-Produkt an sich gesondert zu betrachten, sondern das Denken in Kreisläufen.The prerequisite for finding an adequate solution to this problem is not to look at the "waste" product per se, but at thinking in Circuits.

  • - Grundsätzliche Fragen:- Basic questions:
  • - Ausgangsmaterial,- starting material,
  • - (natürliche) biologische Abbaubarkeit,- (natural) biodegradability,
  • - Mikroorganismen die am Abbau beteiligt sind,- microorganisms involved in the breakdown,
  • - biochemische, physikalische (z. B. Bioelektronik) Abläufe.- biochemical, physical (e.g. bioelectronics) processes.

Diese Prozesse, von denen jeder als gesonderter Kreislauf betrachtet und analysiert werden kann, laufen jedoch in der Natur nicht getrennt voneinander ab, sondern stets gemeinsam, sich zum Teil überschneidend bzw. in komplexer Abhängigkeit unter­ einander.These processes, each of which is viewed and analyzed as a separate cycle in nature, however, do not run separately, but always together, partly overlapping or in complex dependency among each other.

D.h., bei einer gesonderten Betrachtung der einzelnen Kreisläufe kann es zu einer durchaus fehlerhaften Beurteilung des Endergebnisses kommen, da andere synchron ablaufende oder weiterführende Prozesse nicht in die Gesamtschau mit einbezogen wurden. This means that if the individual circuits are considered separately, this can lead to a quite incorrect assessment of the end result come because others are in sync ongoing or ongoing processes are not included in the overall view were.  

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Zur Zeit sind nur Pflanzenklärbeete vor und/oder nach mechanischen Filteranlagen in horizontaler Folge der Abwasserklärung bekannt.At the moment there are only plant clarification beds in front of and / or after mechanical filter systems horizontal sequence of wastewater treatment known.

Nachteilig sindAre disadvantageous

  • - anfallende Rückstände (Fäkalien, Roh- bzw. Faulschlämme), die kostspielig zu ent­ sorgen sind,- Any residues (faeces, raw or digested sludge) that are costly to ent are worried
  • - hohe Kosten für Fremdenergie (Pumpen, Verteiler etc.),- high costs for external energy (pumps, distributors etc.),
  • - Geruchsemissionen,- odor emissions,
  • - Frostunbeständigkeit durch große Flächen,- Frost resistance due to large areas,
  • - hohe Bau- und Wartungskosten.- high construction and maintenance costs.

In der Fachwelt existiert derzeit nur die Auffassung einer horizontalen Folge der Klä­ rung von Abwasser mit Pflanzenklärbeeten.In the professional world there is currently only the view of a horizontal sequence of the Klä wastewater treatment with plant clarification beds.

Es gilt für den Begriff "Abwasser" die gesetzlich vorliegende Definition und Wasser mit vergleichbarer Qualität und/oder Wasser mit der Herkunft:
Bewässerung, Niederschläge, Grundwasser, Schicht(en)wasser.
The term "wastewater" applies to the legally available definition and water of comparable quality and / or water with the origin:
Irrigation, precipitation, groundwater, layer (s) water.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Das Ziel der Erfindung istThe aim of the invention is

  • - Reinigung entstehender Abwässer am Ort der Entstehung und Rückführung der an­ fallenden Fäkalstoffe in den natürlichen Stoffkreislauf (Humus) unter der Vermei­ dung von sonst anfallenden Fäkal/Roh- oder Klärschlämmen,- Purification of wastewater at the place where it is created and returned falling faecal matter in the natural cycle (humus) under the avoidance formation of otherwise occurring faecal / raw or sewage sludge,
  • - Kein/oder minimaler Einsatz von Fremdenergie (s. Seite 4),- No / or minimal use of external energy (see page 4),
  • - Geruchsneutralität (s. Seite 14),- neutral odor (see page 14),
  • - Winterfestigkeit (s. Seiten 4 und 14),- winter resistance (see pages 4 and 14),
  • - Minimale Bau- und Wartungskosten (hohe Eigenleistung durch Selbstbau möglich),- Minimal construction and maintenance costs (high own contribution possible through self-construction),
  • - Keine Folgekosten (z. B. durch Entsorgung anfallender Problemstoffe).- No follow-up costs (e.g. through disposal of problematic materials).
Darlegung des Wesens der ErfindungState the nature of the invention

Es bestand die Aufgabe, die Mängel des o.g. Standes zu beheben und das gestellte Ziel zu erreichen.The task was to remedy the shortcomings of the above. Fix it and the posed To achieve goal.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch nachfolgend dargestelltes Verfahren.The object is achieved according to the invention by the following Method.

Gründe für vertikales SystemReasons for vertical system

  • - topographische Lage,- topographical location,
  • - natürliches Gefälle,- natural gradient,
  • - Verzicht auf techn. Hilfsmittel (Pumpen) → Ausnutzung des natürlichen Fließverhaltens des Wassers.- no technical Tools (pumps) → Utilization of the natural flow behavior of the water.
Vorteilebenefits

  • 1. kleine Grundfläche,1. small footprint,
  • 2. Wärmeentwicklung durch Oxidation (Winterbetrieb),
    d. h. beim vertikalen System ist die Grundfläche von sekundärer Bedeutung, obligat ist eine entsprechende Mächtigkeit der Filterschicht und deren Struktur, da die Reini­ gungsleistung in Abhängigkeit von der Verteilgenauigkeit der zufließenden Abwässer steht und dem daraus resultierenden dichten Pflanzenbewuchs.
    2. Heat development through oxidation (winter operation),
    This means that in the vertical system the base area is of secondary importance. A corresponding thickness of the filter layer and its structure is mandatory, since the cleaning performance depends on the distribution accuracy of the inflowing waste water and the resulting dense vegetation.
Beschreibung und Funktionsweise des VerfahrensDescription and functioning of the process Verfahrenmethod

Das mit Schmutzfracht angereicherte Medium ("Trinkwasser") soll von der Schmutz­ fracht getrennt werden, um anschließend gereinigt in einen Vorfluter eingespeist zu werdenThe medium enriched with dirt freight ("drinking water") is said to be from the dirt freight to be separated and then fed cleaned into a receiving water become

  • - Vorgehen- Action
  • - Trennung der mitgeführten Grobstoffe von der flüssigen Phase (physikalische Vorreinigung) in der ersten Reinigungsstufe (Grobstoffrottefilter),- Separation of the coarse substances carried from the liquid phase (physical Pre-cleaning) in the first cleaning stage (coarse fabric terry filter),
  • - Physikalische und bio-chemische Reinigung des entstandenen Grauwassers in der zweiten Reinigungsstufe (Schilfbeet),- Physical and bio-chemical purification of the resulting gray water in the second cleaning stage (reed bed),
  • - Physikalische und bio-chemische Reinigung in der dritten Reinigungsstufe (Sandfilter),- Physical and bio-chemical cleaning in the third cleaning stage (Sand filter),
  • - Einleitung des gereinigten Mediums in einen Vorfluter.- Introduction of the cleaned medium into a receiving water.

Bei der Wahl eines entsprechenden Reinigungsverfahrens stellte sich zuerst die Frage nach der Beschaffenheit der mitgeführten Schmutzfracht eines Haushaltes/landwirt­ schaftlichen Betrieb:When choosing an appropriate cleaning method, the first question was according to the nature of the dirt load carried by a household / farmer commercial operation:

  • - Hausfäkalien (Grobstoffe),- house faeces (coarse matter),
  • - Spülwasser,- rinse water,
  • - Waschmaschinenlauge.- washing machine lye.

Da in der ersten Reinigungsstufe (Vorreinigung) lediglich die Grobstoffe vom Träger­ medium getrennt werden sollen, ist ein Verfahren mit einer physikalischen Filterwirkung ausreichend.Since in the first cleaning stage (pre-cleaning) only the coarse material from the carrier medium should be separated is a process with a physical filter effect sufficient.

Da die Grobstoffe z.g.T. aus Eiweiß bzw. eiweißhaltigen Verbindungen bestehen stellt sich in der "Weiterverwertung" dieser organischen Bestandteile die entscheidende Frage:Since the coarse material partly consist of protein or protein-containing compounds the decisive factor in the "recycling" of these organic components Question:

  • - Überführung in einen anaeroben abiotischen Zustand (Fäulnisprozeß) mit der Problematik einer entsprechenden Entsorgung- Conversion to an anaerobic abiotic state (putrefaction process) with the The problem of appropriate disposal

oderor

  • - Überführung in einen aeroben biologischen Zustand (Rotteprozeß) und der Mög­ lichkeit der Rückführung in den natürlichen Kreislauf.- Conversion into an aerobic biological state (rotting process) and the poss possibility of returning to the natural cycle.

Unter der gesetzten Prämisse der "Vermeidung" wird im folgenden ausschließlich die zweite Möglichkeit weiterbehandelt. Under the premise of "avoidance", only the second option treated further.  

AusführungsbeispielEmbodiment

Im Ausführungsbeispiel, dargestellt durch ein Schnittbild (Fig. 1), wird der Ablauf des Verfahrens sowie der Aufbau des Grobstoffrottefilters und der zwei nachfolgenden phytomechanischen Reinigungsstufen dargestellt.In the exemplary embodiment, represented by a sectional view ( FIG. 1), the sequence of the method and the structure of the coarse material terry filter and the two subsequent phytomechanical cleaning stages are shown.

Die ausführliche Beschreibung erfolgt auf Seite 7 ff. The detailed description is given on page 7 ff.  

Funktionsweisefunctionality Grobstoffrottefilter (Reinigungsstufe I) (7)Coarse terry cloth filter (cleaning level I) ( 7 )

Über ein Zulaufrohr (1), das frei über dem Grobstoffrottefilter (7) endet, wird die Schmutzfracht mittels eines mechanischen Verteilers (2) dünn auf der Strohmehl­ schicht (3) verteilt. Durch die große Oberfläche der Strohmehleinstreu wird das Abwas­ ser aufgesogen, sickert bei Übersättigung langsam durch die weiteren Schichten (Holzhäcksel (4), Feinsandschicht (5), Grobkiesschicht (6)) nach unten und wird durch ein Abflußrohr (18) in das Schilfbeet (9) geleitet.Via an inlet pipe ( 1 ), which ends freely above the coarse terry filter ( 7 ), the dirt load is thinly distributed on the straw meal layer ( 3 ) by means of a mechanical distributor ( 2 ). The wastewater is sucked up by the large surface of the straw meal litter, slowly seeps down through the other layers (chopped wood ( 4 ), fine sand layer ( 5 ), coarse gravel layer ( 6 )) and is drained through a drain pipe ( 18 ) into the reed bed ( 9 ) headed.

Die Grobstoffe werden von der Strohmehlschicht zurückgehalten und durch die ständig vorhandenen Komponenten Luft, Wasser, Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) ist die Ba­ sis für den Beginn der Verrottung gelegt.The coarse material is retained by the layer of straw flour and through it constantly existing components air, water, carbon (C) and nitrogen (N) is the ba sis laid for the start of rotting.

Durch das stetige Angebot von C, O₂ und Wasser kommt es zu Erwärmungen von < 50°C und dadurch zu einer Abtötung von evtl. Krankheitserregern.The constant supply of C, O₂ and water leads to heating of <50 ° C and thereby killing any pathogens.

Nach Befüllung einer Grubenhälfte wird das Material, nach weiterer ein- bis zweiwöchi­ ger Lagerung im Behälter, entnommen und auf einem vorbereiteten Platz bis zur end­ gültigen Humifizierung kompostiert. After filling one half of the pit, the material becomes, after another one to two weeks Storage in the container, removed and in a prepared place until the end valid humification composted.  

Verrottung bzw. RotteRotting or rotting

Rotte = Umwandlung der eiweißhaltigen Grobstoffe über verschiedene Stufen in stabilen Dauerhumus durchRotte = conversion of the protein-containing coarse material into various stages stable permanent humus

  • 1. Zufuhr von C-haltigen Materialien (angestrebtes ausgeglichenes C:N-Verhältnis = 20 : 1) in diesem Falle Strohmehl (→ große Oberfläche = große Angriffsfläche für Mikroorganismen = rasche Umsetzung).1. Supply of C-containing materials (desired balanced C: N ratio = 20: 1) in this case straw flour (→ large surface = large contact surface for microorganisms = rapid implementation).
  • 2. Stetige Luftzufuhr zur Schaffung aerober Bedingungen.2. Constant air supply to create aerobic conditions.
  • 3. Kontinuierliche Befeuchtung.3. Continuous humidification.
  • 4. Periodische Einstreu von Gesteinsmehl (Basalt/Diabas) aufgrund seines reichli­ chen Gehaltes von Kobalt (Spurenelement) → Bildung von Cobalamin (= Vitamin B₁₂) über Azotobakterbakterien.4. Periodic bedding of rock flour (basalt / diabase) due to its rich content of cobalt (trace element) → formation of cobalamin (= Vitamin B₁₂) via Azotobacteria.

Auf die stets wiederkehrende Frage nach den hygienischen Aspekten wird auf die Er­ gebnisse der bereits 1955 erstellten Großversuche des damaligen Instituts für "Humus­ wirtschaft und Kompostierung" in Berlin verwiesen.On the recurring question about the hygienic aspects, the Er Results of the large scale experiments of the then institute for "Humus economy and composting "in Berlin.

Es wurde nachgewiesen, "daß die in einer Versuchs-Kompostmiete eingelegten hoch­ gefährlichen Krankheitserreger, wie Milzbrand, Paratyphus, Tbc., Starrkrampf u. a., durch die biologischen Vorgänge während der Kompostierung abgetötet werden. Ins­ gesamt waren es 18 der gefährlichsten Krankheitserreger, die von Medizinern und Hy­ gienikern geprüft wurden . . . . So konnte u. a. im Kompost reines Penicillin nachgewie­ sen werden. Selbst die harten Chitinhüllen der Ascariden, der Spulwürmer, wurden in wenigen Tagen infolge wirksam werdender Fermente (Chitinase) zerstört und abgetö­ tet." Erhard Hennig, Humustrilogie, 1988, 2. Teil S. 12. It has been demonstrated "that the high in a trial compost rent dangerous pathogens, such as anthrax, paratyphoid, tuberculosis, glaucoma and the like. a., are killed by the biological processes during composting. Ins in total there were 18 of the most dangerous pathogens, those of medical and hy engineers have been tested. . . . So u. a. pure penicillin in the compost will be. Even the hard chitin shells of the ascarids, the roundworms, were in destroyed and killed within a few days as a result of active enzymes (chitinase) tet. "Erhard Hennig, Humustrilogie, 1988, 2nd part p. 12.  

ERGOERGO

Das tragende Element, Fäulnis zu verhindern, ist einzig und allein der Luftsauerstoff.The main element to prevent putrefaction is only the atmospheric oxygen.

Die Belüftung und Fütterung der in den Fäkalien reichlich vorkommenden Mikroorga­ nismen mit kohlenhydratreichem Strohmehl fördert die aeroben Bakterien besonders stark.The aeration and feeding of the microorga which is abundant in the faeces nisms with carbohydrate-rich straw meal particularly promotes the aerobic bacteria strong.

Das Strohmehl liefert den Mikroben die Energie, der Stickstoff des Kot-Harn-Gemi­ sches dient dem Eiweißaufbau.The straw meal provides the microbes with the energy, the nitrogen in the feces-urinary gemi It serves to build up protein.

Der flüchtige Ammoniakstickstoff (NH₃) liegt dann als Bakterienkörpereiweiß (gebunden) vor, stinkende Fäulnisstoffe werden somit vermieden.The volatile ammonia nitrogen (NH₃) is then as bacterial body protein (bound) before, stinking putrefactive substances are avoided.

Dementgegen steht, daß organische Stoffe, die bereits in den echten Fäulnisprozeß (Entzug von Kohlenstoff) überführt sind (z. B. ausgefaulter Klärschlamm), sich nicht mehr in Rottevorgänge umwandeln lassen. Conversely, organic matter is already in the real putrefaction process (Withdrawal of carbon) are transferred (e.g. digested sewage sludge), themselves convert more into rotting.  

Funktionsweisefunctionality Schilfbeet (Reinigungsstufe II) (9)Reed bed (cleaning level II) ( 9 )

Nach der physikalischen Vorreinigung im Grobstoffrottefilter (7) wird das Abwasser zur Hauptreinigung über eine Leitung (18) mit vertikal ausgerichtetem Stutzen durch einen mittig angebrachten Parabolverteiler (8) gleichmäßig auf dem Schilfbeet (9) verteilt.After the physical pre-cleaning in the coarse material terry filter ( 7 ), the wastewater for main cleaning is evenly distributed over the reed bed ( 9 ) via a line ( 18 ) with a vertically oriented nozzle through a parabolic distributor ( 8 ) in the center.

Vorteil des ParabolverteilersAdvantage of the parabolic distributor

  • - gleichmäßige kreisförmige Verteilung,- uniform circular distribution,
  • - keine Kurzschlußströmungen,- no short circuit currents,
  • - Vermeidung von Rinnenbildung,- avoiding channel formation,
  • - keine Deformierung des Bodenkörpers durch Aufschlagskräfte (gleichmäßiger, ruhiger Fluß).- no deformation of the floor by impact forces (more even, calm river).
Aufbauconstruction

  • - Schilf (10),- reeds ( 10 ),
  • - Bodensubstrat (11) (Komposterde vermischt mit Strohmehl → C-haltige Startgabe für die Pflanzen),- Soil substrate ( 11 ) (compost mixed with straw flour → C-containing starter for the plants),
  • - Feinsandschicht (5),- fine sand layer ( 5 ),
  • - Feinkiesschicht (12),- fine gravel layer ( 12 ),
  • - Grobkiesschicht (6).- Coarse gravel layer ( 6 ).

Die Bemassung der Flächen richtet sich nach den Angaben der jeweilig gültigen Merk­ blätter der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV) in Hennef. The dimensions of the areas are based on the information in the applicable notice leaves of the sewage technology association (ATV) in Hennef.  

Wirkungsweise des Schilfbeetes (9)Effect of the reed bed ( 9 )

Die Reinigung des Abwassers beruht auf dem Zusammenwirken physikalischer, chemi­ scher und biologischer Vorgänge:The wastewater treatment is based on the interaction of physical, chemical shear and biological processes:

  • - Ausfilterung evtl. noch mitgeführter Grobteilchen (physikalisch),- filtering out any coarse particles (physical),
  • - Bindung von phosphor- und teilweise stickstoffhaltigen Verbindungen durch Bodenteilchen (physikalisch-chemisch),- Binding of phosphorus and partially nitrogen-containing compounds Soil particles (physico-chemical),
  • - Bakterieller Abbau von Eiweiß, Kohlenhydraten, Fetten, Harnstoff u. a. zu Wasser, Kohlendioxid, Ammonium, Nitrat und schließlich zu Stickstoff.- Bacterial breakdown of protein, carbohydrates, fats, urea and the like. a. to Water, carbon dioxide, ammonium, nitrate and finally nitrogen.
Funktionsweisefunctionality Sandfilter (Reinigungsstufe III) (13)Sand filter (cleaning level III) ( 13 )

Nach der Hauptreinigung in Reinigungsstufe II (9), wird das Abwasser zur Feinreini­ gung und Schönung in gleicher Weise über eine Leitung (19) mit vertikal ausgerichte­ tem Stutzen durch einen mittig angebrachten Parabolverteiler (8) gleichmäßig auf dem bewachsenen Sandfilter (13) verteilt.After the main cleaning in cleaning stage II ( 9 ), the wastewater for fine purification and fining is distributed in the same way via a line ( 19 ) with vertically aligned nozzle through a centrally attached parabolic distributor ( 8 ) evenly on the overgrown sand filter ( 13 ).

Das geschönte Trägermedium wird im Sohlebereich über eine Drainageleitung (20) in den nachgeschalteten Kontrollschacht (15) und von diesem über eine PVC-Leitung (21) in den Vorfluter (16) weitergeleitet.The embellished carrier medium is passed in the sole area via a drainage line ( 20 ) into the downstream control shaft ( 15 ) and from there via a PVC line ( 21 ) into the receiving water ( 16 ).

Aufbauconstruction

  • - Schilf (10), Rohrkolben (14) und/oder andere Pflanzenarten (17),- reeds ( 10 ), cattails ( 14 ) and / or other plant species ( 17 ),
  • - Bodensubstrat (11), (Humus-Strohmehl-Sandgemisch),- soil substrate ( 11 ), (humus-straw meal-sand mixture),
  • - Feinsandschicht (5),- fine sand layer ( 5 ),
  • - Feinkiesschicht (12).- Fine gravel layer ( 12 ).

Die Bemassung der Flächen richtet sich nach den Angaben der jeweilig gültigen Merk­ blätter der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV) in Hennef. The dimensions of the areas are based on the information in the applicable notice leaves of the sewage technology association (ATV) in Hennef.  

Wirkungsweise des SandfiltersMode of operation of the sand filter

Feinreinigung (Schönung) des im Schiltbecken (9) vorgereinigten TrägermediumsFine cleaning (fining) of the carrier medium pre-cleaned in the sloping pool ( 9 )

  • - Elimination der evtl. noch mitgeführten Nährstoffe Stickstoff und v.a. Phosphor durch eine eisenhaltige Sandfilterschicht (Fixierungskapazität).- Elimination of any nutrients nitrogen and especially Phosphorus through an iron-containing sand filter layer (fixing capacity).

Um die ganzjährige Funktionsfähigkeit der Anlage zu gewährleisten ist überdies zu beachten:To ensure the year-round functionality of the system, it is also too note:

Schilfbecken (9) und Sandfilter (13) sollten in einer Mindestentfernung von 15 m von Laubbäumen installiert werden, da die Gefahr der Bildung einer kompakten (wasser- und luftundurchlässigen) Schicht auf dem Bodenkörper durch Laubfall besteht.Reed basins ( 9 ) and sand filters ( 13 ) should be installed at a minimum distance of 15 m from deciduous trees, as there is a risk of a compact (water and air impermeable) layer on the soil body due to falling leaves.

Ist dieser Mindestabstand nicht einzuhalten, sollten die beiden Reinigungsstufen II (9) und III (13) präventiv mit einem Netz abgeschirmt werden, um eine evtl. Störung des Betriebes zu vermeiden. If this minimum distance cannot be maintained, the two cleaning stages II ( 9 ) and III ( 13 ) should be screened preventively with a network in order to avoid a possible malfunction of the operation.

Funktion der RepositionspflanzenFunction of the reduction plants

  • - Schaffung günstiger Voraussetzungen für Mikroorganismen im Wurzelbereich (diese können die angebotenen organischen Verbindungen nutzen und abbauen).- Creation of favorable conditions for microorganisms in the root area (They can use the offered organic compounds and dismantle).
  • - Akkumulierung, Fixierung und teilweise Ablagerung von biologisch nicht abbau­ baren Substanzen in der Biomasse durch die Pflanzen.- Accumulation, fixation and partial deposition of non-biodegradable possible substances in the biomass by the plants.
  • - Mineralisierung organischer Stoffe des Wasserkörpers und des Bodensubstrates durch Wurzelausscheidungen.- Mineralization of organic substances in the water body and soil substrate through root excretions.
  • - Nährstoffbindung und Teilmineralisation durch die Pflanzendeckschicht.- Nutrient binding and partial mineralization through the plant top layer.
  • - Offenhaltung der Bodenoberfläche zur Infiltration des Oberflächenwassers.- Keeping the ground surface open for the infiltration of the surface water.
  • - Sauerstoffeintrag in den Wurzelraum.
    Die Rhizome der Wasser-, Sumpf- und Röhrichtpflanzen stehen durch ein reiches Hohlraumsystem mit der Atmosphäre in Verbindung und im Aus­ tausch (dadurch Veränderung der Redoxverhältnisse im unmittelbaren Wurzelbereich, Abgabe von Kohlenstoffverbindungen und Wurzelexsudaten usw.).
    - Oxygenation in the root area.
    The rhizomes of the aquatic, swamp and reed bed plants are connected to the atmosphere and exchanged through a rich cavity system (thereby changing the redox ratios in the immediate root area, release of carbon compounds and root exudates etc.).
  • - Bildung einer Ansatzoberfläche für Bakterien und andere Mikroorganismen durch die langsam verrottbaren Teile der absterbenden Pflanzen (Bereitstellung von Kohlenstoff).- Formation of an attachment surface for bacteria and other microorganisms the slowly rotting parts of the dying plants (Provision of carbon).
  • - hohe Verdunstungsleistung während der Vegetationszeit.- high evaporation rate during the growing season.
  • - Dämpfung evt. Geruchsemissionen und des Wärmeentzuges im Winter.- Dampening of possible odor emissions and heat removal in winter.
Funktion des BodenkörpersFunction of the floor

  • - Phosphorhaltige Verbindungen werden festgehalten (v.a. durch eisen- und alu­ miniumhaltige Mineralien).- Phosphorus-containing compounds are retained (especially by iron and aluminum minerals containing minerals).
  • - Ammonium (NH₄⁺) entstanden beim Abbau von Eiweißen und Harnstoff u. a., wird von Bakterien zu Nitrat (NO₃⁻) "nitrifiziert", dieses anschließend zu Stickstoff (N₂) "denitrifiziert".- Ammonium (NH₄⁺) originated from the breakdown of proteins and urea u. a., will "nitrified" from bacteria to nitrate (NO₃⁻), this then to nitrogen (N₂) "denitrified".
PflanzenartenPlant species

  • - Schilf (Phragmites australis) (10).- reeds (Phragmites australis) ( 10 ).
Vorteilebenefits

  • - durchwurzelt als einzige Pflanze auch grobkörnigere Filtermaterialien bis 1 m Tiefe (mit Ausnahme von reinem Kies und Grobsanden),- is the only plant rooted in coarse-grained filter materials up to 1 m depth (with the exception of pure gravel and coarse sands),
  • - zeigt bezüglich des Einflusses auf Redoxbedingungen größte Leistungsfähigkeit,- shows greatest performance with regard to the influence on redox conditions,
  • - durchwächst die eigene abgestorbene Biomasse völlig problemlos.- grows your own dead biomass without any problems.
Weitere mögliche PflanzenOther possible plants

  • - Breitblättriger Rohrkolben (Typha latifolia) (14).- Broad-leaved cattail (Typha latifolia) ( 14 ).
  • - Schmalblättriger Rohrkolben (Typha angustifolia) (17).- Narrow-leafed cattail (Typha angustifolia) ( 17 ).
  • - Schwertlilie (Iris pseudacorus) (17).- Iris (Iris pseudacorus) ( 17 ).
  • - Flechtbinse (Schoenoplectus lacustris) (17).- Braided bulrush (Schoenoplectus lacustris) ( 17 ).
  • - Kalmus (Acorus calamus) (17),
    insbesondere dann, wenn der Filter nicht horizontal sondern vertikal durch­ strömt wird (Bildung eines dichten, oberflächennahen Wurzelwerkes).
    - Calamus (Acorus calamus) ( 17 ),
    especially if the filter is not flowing horizontally but vertically (formation of a dense root near the surface).
PflanztechnikPlanting technology

Bei allen angegebenen Pflanzarten ist eine ganzjährige Ballenpflanzung möglich (am besten zwischen Oktober bis April).All year round planting of bales is possible (on best between October to April).

Bei Schilf (10) kann die Pflanzung auch mit Hilfe von Rhizomschnittlingen und/oder Halmstecklingen erfolgen.In the case of reeds ( 10 ), planting can also be carried out using rhizome cuttings and / or stalk cuttings.

Wichtig ist, daß die Pflanzen von Anfang an ausreichend mit Wasser versorgt werden.It is important that the plants are supplied with sufficient water from the start.

Erfahrungsgemäß sind Einfahrphasen ungünstig.Experience shows that run-in phases are unfavorable.

Vorkehrung gegen AustrocknungPrecautions against dehydration

Infolge der ständigen hohen Verdunstungsleistung der Pflanzen in der Vegetationszeit ist eine ausreichende Versorgung der Pflanzen mit Wasser sicherzustellen. As a result of the constant high evaporation rate of the plants during the growing season an adequate supply of water to the plants must be ensured.  

ERGOERGO

Die Wirkung der Pflanzen beruht neben dem rein physikalischen Filterprozeß im Zu­ rückhalten von Schwebstoffen aus dem Wasserkörper, v.a. auf der Versorgung des Wurzelraumes mit Sauerstoff über ein reiches Hohlraumsystem in Sprossen und Hal­ men, bis in den Wurzelbereich hinein.The effect of the plants is based on the purely physical filter process in the Zu retention of suspended matter from the water body, especially on the supply of the Root space with oxygen via a rich cavity system in sprouts and hal until the root area.

Außerdem treten die Pflanzen über Poren in den Wurzeln direkt in Kontakt mit dem Bo­ densubstrat und Wasser, indem es zur Ausscheidung verschiedener Stoffwechselpro­ dukte in den Wurzelraum (Hormone, organische Säuren, Vitamine, Aminosäuren, Koh­ lenhydrate) kommt, d. h. mikrobizide bzw. bakterizide Stoffe die Coli-Bakterien abtöten und die Gesamtkeimzahl vermindern.In addition, the plants come into direct contact with the Bo via pores in the roots the substrate and water, by excreting various metabolic processes products in the root area (hormones, organic acids, vitamins, amino acids, Koh lenhydrate) comes d. H. microbicidal or bactericidal substances that kill coli bacteria and reduce the total number of bacteria.

Zu beachten ist, daß das genannte Verfahren ein dynamisches System ist: es entwickelt sich im Laufe der Zeit.It should be noted that the procedure mentioned is a dynamic system: it evolves over time.

Das bedeutet, z. B. auf die Lebensdauer für Phosphatfestlegung bezogen, daß die ur­ sprüngliche durch die Art des Filtermaterials vorgegebene Sorptionskapazität sich ver­ längern kann - Anreicherung von Eisen oder Aluminium usw. in den organischen Be­ standteilen.That means e.g. B. based on the lifetime for phosphate determination that the ur original sorption capacity given by the type of filter material ver can prolong - enrichment of iron or aluminum etc. in the organic Be share.

Sie kann sich auch verringern, wenn mehr Eisen oder Aluminium im Abwasserstrom aus- als eingetragen wird. Dies hängt auch mit den Redox- und pH-Verhältnissen in Boden und Abwasser zusammen.It can also decrease if there is more iron or aluminum in the wastewater stream off than is entered. This also depends on the redox and pH ratios Soil and waste water together.

Das eingesetzte Filtermaterial wirkt sich nicht nur auf Durchlässigkeit, Sorption und Pflanzenwachstum aus, sondern auch auf die mikrobiellen Aktivitäten.The filter material used does not only affect permeability, sorption and Plant growth, but also on the microbial activities.

Insgesamt erreicht das genannte Verfahren dann seine optimale dauerhafte Leistungs­ fähigkeit, wenn nicht nur einzelne Teile auf einzelne Optionen hin optimiert werden, sondern wenn das Gesamtsystem entsprechend der Aufgabenstellung optimiert wird.Overall, the process mentioned then achieves its optimal long-term performance ability if not only individual parts are optimized for individual options, but when the overall system is optimized according to the task.

Das genannte Verfahren stellt ein Multifunktionselement in der Landschaft dar.The method mentioned represents a multifunctional element in the landscape.

Neben der Abwasserreinigung dienen die im Verfahren einbezogenen Flächen auch Zwecken des Naturschutzes, der Bereicherung des Landschaftsbildes, der Minimierung von Eingriffen in die Landschaft und der Wasserretention. In addition to wastewater treatment, the areas involved in the process also serve Purposes of nature conservation, enrichment of the landscape, minimization of interventions in the landscape and water retention.  

LiteraturhinweiseReferences

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Humustrilogie
Eigen-Verlag, 2. Teil, S. 12.
- Hennig, E. (1988)
Humtrilogy
Eigen-Verlag, part 2, p. 12.

Claims (3)

1. Naturnahes Abwasserreinigungsverfahren für Haushalte im dezentralen Bereich
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren
  • - Trennung der mitgeführten Grobstoffe von der flüssigen Phase (physikalische Vorreinigung) in der ersten Reinigungsstufe (Grobstoffrottefilter),
  • - Physikalische und bio-chemische Reinigung des entstandenen Grauwassers in der zweiten Reinigungsstufe (Schilfbeet),
  • - Physikalische und bio-chemische Reinigung des Trägermediums in der dritten Reinigungsstufe (Sandfilter)
1. Natural wastewater treatment process for households in decentralized areas
characterized,
that the procedure
  • - separation of the coarse substances carried from the liquid phase (physical pre-cleaning) in the first cleaning stage (coarse material terry filter),
  • - Physical and bio-chemical cleaning of the gray water produced in the second cleaning stage (reed bed),
  • - Physical and bio-chemical cleaning of the carrier medium in the third cleaning stage (sand filter)
aus einem Grobstoffrottefilter mit zwei nachgeschalteten phytomechanischen Reini­ gungsstufen besteht.from a coarse terry filter with two downstream phytomechanical cleaners levels. 2. Verfahren nach Patentanspruch (1) mit vertikalem Durchfluß, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in unverwechselbarer Reihenfolge der dargestellten Reinigungsstu­ fen (Grobstoffrottefilter, Schilfbeet, Sandfilter) und deren dargestellten entsprechenden Aufbau gekennzeichnet ist.2. The method according to claim (1) with vertical flow, characterized, that the procedure in the distinctive order of the cleaning step shown fen (coarse material terry filter, reed bed, sand filter) and their corresponding depicted Structure is marked.
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