DE19626592C2

DE19626592C2 - Biologische Kleinkläranlage

Info

Publication number: DE19626592C2
Application number: DE1996126592
Authority: DE
Inventors: Reinhard Koch; Volkmar Dr Peukert
Original assignee: EVU GmbH
Current assignee: EVU GmbH
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: DE19626592A1

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Kleinkläranlage für eine Wirbelbett/Biofilmtechnologie zur Abwasserbehandlung.

Nach dem Stand der Abwassertechnik sind Reinigungsleistung und Prozeßstabilität von Kleinkläranlagen unzureichend.

Hauptursachen dafür sind:

- schwankende und meist geringe Biomassekonzentrationen
- Instabilität der Biomasse
- der Austrag von Biomasse bei hydraulischen Stößen
- die instabile Rückführung von Biomasse aus der Nachklär einrichtung in die Biostufe
- das unzureichende Puffervermögen bei Belastungsspitzen
- Austrag von Biomasse und somit Leistungsabfall bei Unter belastungen und Mangelerscheinungen
- Ph-Absenkung durch Nitrifikation, dadurch Hemmung der bio logischen Abbauprozesse.

Um Reinigungsleistung und Prozeßstabilität zu verbessern wird beispielsweise die Biostufe kleiner Kläranlagen mit Festbettpaketen zur Ansiedelung von Mikroorganismen ausge rüstet. Diese Organismen werden auch bei hydraulischen Stö ßen nicht ausgetragen. Nachteile dieser Technologie sind:

- Die besiedelbare Oberfläche der Festbetten ist mit 100 bis 150 m² pro m³ Biostufe relativ niedrig. Die Reinigungs leistung bzw. die Belastbarkeit pro m³ Beckenvolumen daher gering.
- Die Flächen der Festbetten bewachsen meist mit einer re lativ dicken Biomasseschicht. Da nur die oberste Lamelle des Biofilms ausreichend mit Sauerstoff und Nährsubstraten versorgt wird, ist die Bioaktivität eingeschränkt.
- Im Innern der Aufwuchsschicht kommt es zu Faulprozessen die sich durch Absterben von Organismen ebenfalls nachtei lig auf das Leistungspotential auswirken.
- Ablagerungen und Verzopfungen auf und in den Festbettpa keten schränken die besiedelbare Fläche und somit die Leistung des Biofilms ein.
- Die Säuberung der Festbetten ist nur mit erhöhtem War tungsaufwand möglich.

In einem Forschungsbericht des Bundesministeriums für For schung und Technologie, 02 WA 8538 vom Oktober 1987, wird über den Einsatz verwirbelbarer Schwebekörper zur Erhöhung der Leistungskapazität von Kläranlagen berichtet. Im Ver gleich zu Festbettpaketen war die besiedelbare Oberfläche pro Beckenvolumen deutlich höher.

Nicht lösbare Probleme ergaben sich jedoch bei der Rückhal tung der Schwebekörper in der biologischen Stufe. Die Kör per wurden teilweise durch den Rechen gedrückt. Außerdem verzopften die Körper so stark, daß sie auf den Boden absanken und sich ablagerten.

Die Verwendung von verwirbelbaren Aufwuchskörpern zur Erhö hung der Biomasse in Kläranlagen ist ebenfalls bekannt. Die Rückhaltung der Körper erfolgt durch Siebe oder Rechen.

Aufgrund des hohen Faser- und Schwebstoffanteils im kommunalen Abwasser, muß bei dieser Form der Rückhaltung nach kurzer Betriebszeit mit Verstopfungen, Verzopfungen und somit mit Havariesituationen gerechnet werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Kleinkläranlage vorgeschlagen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik bei Anlagen dieser Größenordnung weitgehend besei tigt.

Die Rückhaltung der Aufwuchskörper in der belüfteten Bio stufe erfolgt verstopfungsfrei nach folgende zwei Prin zipien:
Variante 1: Aufwuchskörper mit einem spezifischem Gewicht < 1,0 g/cm³:

In der belüfteten Stufe wird ein unten geschlossenes und oben offenes Rohr angebracht. Das Rohr endet ca. 30 cm un ter der Wasseroberfläche. Der Durchmesser des Rohres hängt von der durchströmenden Wassermenge ab. In diesem Rohr wird ein zweites Rohr mit geringerem Durchmesser angeordnet das mit dem Ablauf verbunden ist. Das kleinere Rohr beginnt ca. 30 cm über dem Boden des größeren Rohres und endet über der Wasseroberfläche.

Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß die Aufwuchs körper mit einem spezifischem Gewicht unter 1,0 g/cm³ im großen Rohr stets wieder in das Wirbelbett aufschwimmen.

Belebtschlamm und gereinigtes Abwasser fließen über das in nere Rohr in das Nachklärbecken.

Variante 2: Aufwuchskörper mit einem spezifischem Gewicht < 1,0 g/cm³:

Ein auf beiden Seiten offenes Rohr beginnt über der Wasser oberfläche und endet ca. 30 cm über dem Boden der Biostufe.

In das größere äußere Rohr wird von unten ein im Durchmes ser kleineres Rohr eingeführt. Dieses Rohr beginnt unter der Wasseroberfläche und endet am Ablauf der Biostufe.

Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß die Aufwuchs körper mit einem spezifischem Gewicht über 1,0 g/cm³ stets wieder in das Wirbelbett zurückfallen. Belebtschlamm und gereinigtes Abwasser fließen über das innere Rohr in das Nachklärbecken.

Beide Rohre sind so dimensioniert, daß die Aufwuchskörper auch bei hohen hydraulischen Belastungen nicht aus der Bio stufe ausgetragen werden können.

Der im Nachklärbecken abgetrennte Belebtschlamm wird teil weise in die Biostufe zurückgepumpt. Der im Überschuß pro duzierte Schlamm wird gemeinsam mit dem in der Vorklärung abgetrennten Primärschlamm in einem Schlammspeicher bis zur Entsorgung gestapelt.

Die wesentlichen Vorteile im Vergleich zum Stand der Tech nik sind:

- In der belüfteten Stufe der Kläranlage werden Aufwuchs körper eingesetzt, deren besiedelbare Oberfläche mit über 800 m²/m³ Schüttvolumen ein Mehrfaches höher als die von Festbettanlagen und bekannter Aufwuchskörper ist.
- Größe und Form der Körper sind so, daß Verzopfungen und Ablagerungen ausgeschlossen werden können.
- Der Biofilm auf den Körpern ist aufgrund des ständigen Abriebes im Wirbelbett dünn und somit physiologisch sehr aktiv.
- Die Versorgung der Mikroorganismen im Biofilm mit Sauer stoff und Nährsubstraten ist optimal. Faulprozesse können nicht auftreten. Der Einsatz der Körper ist wartungsfrei.
- Die in einer Schleimschicht auf den Körpern angewachsenen Organismen sind gegen länger anhaltende Unterbelastungen und zeitweiligen Sauerstoffmangel resistent.
- Die Körper haben ein einstellbares spezifisches Gewicht entweder < 1,0 g/cm³ oder < 1,0 g/cm³.
- Die Rückhaltung der Körper im durchflossenen Wirbelbett erfolgt ohne Verstopfungsgefahr.
- Ein Austrag der Körper ist auch bei hydraulischen Über lastungen kaum möglich.
- Die Reinigungsleistung ist bei hydraulischen Stößen und starken Frachtschwankungen stabil.
- Der Belebtschlamm wird in bekannter Weise in einem Nach klärbecken durch Sedimentation abgetrennt und teilweise in die Biostufe zurückgeführt. Durch die Kopplung beider Bio logien kann die Biostufe höher belastet werden und es ist eine hohe Prozeßstabilität gegeben.
- Durch die Anordnung einer anoxischen Verfahrensstufe in der Biostufe wird Stickstoff über die biologischen Verfah rensschritte Nitrifikation/Denitrifikation weitergehend eliminiert.

Nachfolgend wird der Aufbau und die Wirkungsweise der Er findung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Abb. 1 Kleinkläranlage mit Aufwuchskörpern mit einem spe zifischem Gewicht < 1,0 g/cm³:

Abb. 2 Kleinkläranlage mit Aufwuchskörpern mit einem spe zifischem Gewicht < 1,0 g/cm³:

Die einzelnen Stufen der Kleinkläranlage sind vorzugsweise in einem dreisegmentigen Beton-Rundbecken angeordnet.

Das Rohabwasser fließt zunächst in das erste Segment, das als Vorklärbecken 1 und Schlammspeicher dient. In diesem Becken wird das Abwasser von Grob- und Schwimmstoffen sowie von Sand befreit.

Danach gelangt es gemeinsam mit dem aus der Nachklärein richtung 3 zurückgeführten Bioschlamm in eine teilweise mit Aufwuchskörpern 5 gefüllte und mit einer steuerbaren Belüf tungseinrichtung 4 ausgerüstete biologische Stufe 2.

Die Aufwuchskörper 5 bilden bei Lufteintrag ein Wirbelbett und bei abgeschalteter Belüftung eine Schicht in der sich anoxische Milieubedingungen ausbilden.

Bei der Passage dieser Stufe werden vor allem die gelösten organischen Stoffe (BSB, CSB) aerob abgebaut und Stickstoff über die biologischen Stufen Nitrifikation und Denitrifika tion teilweise eliminiert.

Die Aufwuchskörper 5 werden mit den darauf angesiedelten Organismen in der belüfteten Biostufe 2 durch das be schriebene System verstopfungsfrei zurückgehalten.

Die suspendierte Biomasse (Belebtschlamm) wird in einem vertikal durchströmten Nachklärbecken 3 mit abgeschrägten Wänden vom gereinigten Wasser getrennt. Ein Teil des sedimentierten Belebtschlammes wird ständig in die Biostu fe 2 zurückgeführt. Der im Überschuß anfallende Bioschlamm wird diskontinuierlich in den Schlammspeicher 1 gepumpt.

Die bei der mechanischen Vorreinigung und der biologischen Reinigung anfallenden Schlämme werden im Schlammspeicher bis zur Entsorgung gestapelt und anaerob stabilisiert.

Die Biostufe 2 ist mit einer unbelüfteten, mit Aufwuchskör pern gefüllten Biofilterstufe 9 ausgerüstet, die als Deni trifikationsstufe dient. Dieser Stufe werden der aus der Nachklärung zurückgeführte Belebtschlamm und das aus der Vorklärung abfließende Abwasser zugeführt.

Das anoxisch vorbehandelte Abwasser gelangt nach Passage der Biofilterstufe 9 in den belüfteten Teil der Biostufe 2.

Bezugszeichenliste

1 Vorklärbecken mit Schlammspeicher
2 Biostufe
3 Nachklärbecken
4 Belüftungseinrichtung
5 Aufwuchskörper
6 Zulauf
7 Ablauf
8 Rückhaltevorrichtung
9 Biofilterstufe

Claims

1. Biologische Kleinkläranlage mit folgenden Merkmalen:
einem Vorklärbecken mit Schlammspeicher (1) und einem Zu lauf (6) ist eine Biostufe (2) für eine Belebtschlammbiolo gie/Biofilmbiologie mit einer abschaltbaren Belüftungsein richtung (4) nachgeordnet, die teilweise mit Aufwuchskör pern (5) mit einer besiedelbaren Oberfläche von mindestens 800 m² pro m³ Schüttvolumen gefüllt ist und in der sich zur verstopfungsfreien Rückhaltung der Aufwuchskörper (5) eine Rückhaltevorrichtung (8) befindet und nach der ein vertikal durchströmbares Nachklärbecken (3) mit einem Ablauf (7) an geordnet ist, wobei die Anlagenteile (1 bis 4) vorzugsweise in Rundbecken angeordnet sind.

2. Biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (8) aus einem Rohr besteht, in oder über das ein Ablaufrohr in das Nach klärbecken (3) führt.

3. Biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Biostufe (2) zu sätzlich eine Biofilterstufe (9) befindet, in die der Zu lauf aus dem Vorklärbecken (1) und der Zulauf für Rücklauf schlamm aus dem Nachklärbecken (3) mündet.

4. Biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Aufwuchskörper < 1,0 g/cm³, vorzugsweise 0,9 g/cm³, be trägt, wobei sich die beiden Zuläufe aus dem Vorklärbec ken (1) und aus dem Nachklärbecken (3) im oberen Bereich der Biofilterstufe (9) befinden, die Biofilterstufe (9) zur Biostufe (2) hin unten offen ist und über den Wasserspiegel hinausragt und daß das Rohr der Rückhaltevorrichtung (8) vom Boden der Biostufe (2) bis unterhalb des Wasserspiegels reicht.

5. Biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Aufwuchskörper < 1,0 g/cm³, vorzugsweise 1,1 g/cm³, be trägt, wobei sich die beiden Zuläufe aus dem Vorklärbec ken (1) und aus dem Nachklärbecken (3) im unteren Bereich der Biofilterstufe (9) befinden, die Biofilterstufe (9) zur Biostufe (2) hin unten geschlossen ist und oben mit dem Wasserspiegel abschließt und daß das Rohr der Rückhaltevor richtung (8) von oberhalb des Bodens der Biostufe (2) bis oberhalb des Wasserspiegels reicht.