DE19738033C2 - Einrichtung zur Aufnahme von schwimmfähigen Aufwuchskörpern und zugehörige Kammer einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme von schwimmfähigen Aufwuchskörpern in einer belüfteten Kammer einer klärtechnischen Abwasserbehandlungsanlage, insbeson­ dere einer Kleinkläranlage sowie die Ausbildung einer sol­ chen Kammer.

Zur Erhöhung der Biomassekonzentration und damit der Reini­ gungsleistung werden in Abwasserbehandlungsanlagen Festbet­ ten, aber auch schwimmfähige Aufwuchskörper eingesetzt. Als solche finden beispielsweise offenzellige Schaumstoffkörper auf Polyurethanbasis, aber auch Schaumpolystyrenflocken und Körper aus anderen Materialien Verwendung. Die Form derar­ tiger Aufwuchskörper ist vielfältig und reicht von einfa­ chen Körnern über Rohrstücke bis hin zu komplizierten geo­ metrischen Figuren.

Der Einsatz von schwimmfähigen Aufwuchskörpern in klärtech­ nischen Abwasserbehandlungsanlagen, insbesondere Kleinklär­ anlagen, besitzt den Nachteil, daß am Ablauf der Kammer, in der die biologische Reinigung stattfindet, eine Rückhalte­ einrichtung für die schwimmfähigen Aufwuchskörper vorgese­ hen sein muß, um ein Ausschwemmen der Körper zu vermeiden. Hierzu werden vielfach Siebe eingesetzt, die jedoch zum Verstopfen neigen. Desweiteren besteht das Problem, daß ein Teil der Aufwuchskörper in die Ecken oder Randbereiche der Abwasserbehandlungsanlage gelangt und dort nicht mehr durch die Strömung, die durch den Belüfter erzeugt wird, verwir­ belt wird. Dies führt zu unkontrollierten anaeroben Pro­ zessen in bestimmten Bereichen der Abwasserbehandlungsanla­ ge. Schließlich läßt sich entstandener Schlamm nur proble­ matisch während des Betriebes der Anlage entfernen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzu­ zeigen, die Aufwuchskörper in der klärtechnischen Anlage sicher zu führen und die gleichzeitig dafür sorgt, daß es nicht zur Ablagerung von Aufwuchskörpern in Randbereichen der Kammer kommt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Einrichtung zur Aufnahme von schwimmfähigen Aufwuchskörpern in einer belüf­ teten Kammer einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungs­ anlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, aus einer im Abwasser der Kammer konfektionierbaren Umhüllung zur Auf­ nahme der Aufwuchskörper, wobei die Umhüllung so ausgebil­ det ist, daß sie vom belüfteten Abwasser durchströmbar ist und die von der Strömung des Abwassers bewegten Aufwuchs­ körper ausschließlich innerhalb des von der Umhüllung be­ grenzten Raumes bewegbar sind.

Unter schwimmfähigen Aufwuchskörpern sollen hierbei auch Körper verstanden werden, die ein höheres spezifisches Ge­ wicht als Wasser besitzen, aber durch die Strömung des Was­ sers und der Luft im Abwasser verwirbelbar und bewegbar sind.

Die Einrichtung besitzt den Vorteil, die Aufwuchskörper in­ nerhalb der Kammer (nämlich in der Umhüllung) zu halten, wobei gleichzeitig ein Verstopfen eines ansonsten notwendi­ gen Siebes verhindert wird. Gleichzeitig werden die Auf­ wuchskörper daran gehindert, in Randbereiche der Kammer zu gelangen, wo sie unzureichend belüftet würden, wie vorste­ hend erläutert.

Es kann vorgesehen sein, daß die Umhüllung bodenseitig eine Öffnung aufweist. Diese Öffnung dient dazu, Abwasser von unten in die Umhüllung einzuleiten und so eine Durchströ­ mung des von der Umhüllung eingeschlossenen Raumes mit zu reinigendem Abwasser und eine Verwirbelung der Aufwuchskör­ per sicherzustellen. Hierzu kann die Belüftungseinrichtung, beispielsweise eine Injektorpumpe, in oder unterhalb der Öffnung oder in einem Zulauf zu der Öffnung angeordnet sein.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Umhüllung um­ fangseitig beziehungsweise oberseitig Durchbrechungen auf­ weist, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des kleinsten Aufwuchskörpers. Durch derartige Durchbre­ chungen, die an einzelnen Stellen der Umhüllung, aber auch vollflächig über die Umhüllung verteilt angeordnet sein können (beispielsweise kann die Umhüllung netzartig gestal­ tet sein) wird erreicht, daß das zu reinigende bzw. das ge­ reinigte Abwasser die Umhüllung durchströmen kann. So kann beispielsweise das Abwasser durch eine bodenseitige Öffnung mittels einer Injektorpumpe in das Innere der Umhüllung eingeleitet werden, durchströmt die Umhüllung bei gleich­ zeitigem Abbau der organischen Belastung durch die Bioorga­ nismen und verläßt die Umhüllung durch die Durchbrechungen, die diese umfangsseitig und an ihrer Oberseite aufweist. Durch die ständige Wasser- und Luftbewegung werden auch die Aufwuchskörper und ggf. die Umhüllung bewegt und ein Zuset­ zen der Durchbrechungen weitestgehend vermieden.

Die Umhüllung kann nach einem Ausführungsbeispiel sackartig gestaltet sein, jedoch ist auch eine zylinderartige Ausge­ staltung möglich. Durch Auswahl der Geometrie und Größe der Umhüllung läßt sich auch kontrolliert erreichen, was in Kläranlagen ohne die Einrichtung unkontrolliert geschieht, nämlich daß in gewissen Randbereichen der Einrichtung Zonen entstehen, in denen anaerobe Prozesse gefördert werden.

Die Umhüllung kann aus einem flexiblen Material, beispiels­ weise aus einem Kunststoff bestehen. Eine derartige Ein­ richtung bietet den Vorteil, besonders preisgünstig zu sein und kann beispielsweise aus Recyclingmaterialien herge­ stellt werden. Dabei kann die Umhüllung durch Stütz- oder Trägerelemente in eine vorgegebene Form gebracht werden.

Schließlich bietet die Einrichtung den Vorteil, daß sie leicht entnommen werden kann, um etwaigen Schlamm aus der Anlage zu entfernen. Zum gleichen Zweck kann die Einrich­ tung auch innerhalb der Kammer zur Seite geschoben werden. Ein Reinigen ist dann ohne störende Aufwuchskörper möglich.

Nach einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß innerhalb der Umhüllung mindestens ein beidseitig offener Zylinder mit Abstand zu der Umhüllung angeordnet ist, wobei die Umhüllung den Zylinder nach oben und unten überragt. Der Belüfter kann in diesem Fall unterhalb der unteren Zylinderöffnung angeordnet sein, so daß innerhalb des Zylinders eine Aufwärtsströmung entsteht, durch die die Aufwuchskörper im Zylinder von unten nach oben bewegt wer­ den. Sobald die Aufwuchskörper am oberen Ende des Zylinders austreten, schwimmen sie radial nach außen und gelangen in dem Ringbereich zwischen Zylinder und Umhüllung wieder nach unten, da hier bedingt durch die Aufwärtsströmung in der Zylindermitte eine Abwärtsströmung ausgebildet wird. Hier­ bei kann es insbesondere vorteilhaft sein, Aufwuchskörper einzusetzen, deren spezifische Dichte geringfügig größer als Wasser ist, um ein Herabsinken im Außenbereich zwischen Zylinder und Umhüllung zu erleichtern. Durch eine derartige Anordnung wird eine Strömung wie bei einem Schlaufenreaktor erzielt. In dieser äußeren, ggf. nicht belüfteten Zone, lassen sich so beispielsweise auch denitrifizierende Bedin­ gungen gezielt einstellen.

Möglich ist auch, die Strömung umgekehrt zu gestalten, so daß das Herabsinken der Teilchen innerhalb des Zylinders erfolgt. Die Belüftung wird in diesem Fall im Ringbereich zwischen Zylinder und Umhüllung angeordnet. Durch entspre­ chendes Gestalten der Ausströmöffnungen und damit des Stro­ mes, der die Umhüllung verläßt, kann die Verweildauer des Abwassers innerhalb der Umhüllung und damit der Reinigungs­ grad gesteuert werden.

Es kann weiter vorgesehen sein, daß die Mantelfläche des Zylinders in der Mitte eine Einschnürung aufweist, wodurch eine zusätzliche Strömungsschikane geschaffen wird, die die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Zylinders erhöht und so eine bessere Verwirbelung der Aufwuchskörper gewährlei­ stet.

Der Zylinder kann flüssigkeitsundurchlässig sein, um eine gleichmäßige Umströmung des Zylinders innerhalb der Umhül­ lung zu gewährleisten.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Ausbildung einer be­ lüfteten Kammer in einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, mit einer zuvor beschriebenen Einrichtung und einer Belüftungs­ einrichtung, wobei die Umhüllung und die Belüftungseinrich­ tung so angeordnet sind, daß das belüftete Abwasser die Um­ hüllung und die von der Umhüllung aufgenommenen Aufwuchs­ körper zumindest abschnittsweise von unten nach oben durch­ strömt.

Bei einer derartigen Kammer kann die Belüftungseinrichtung unmittelbar unterhalb oder im unteren Abschnitt der Umhül­ lung angeordnet sein. Sie kann beispielsweise aus einer In­ jektorpumpe bestehen, mittels der das belüftete Abwasser gezielt dem unteren Ende der Umhüllung zuführbar ist. Durch die Belüftung des Abwassers unterhalb oder im unteren Ab­ schnitt bzw. in der Zuführung zum unteren Ende der Umhül­ lung wird durch die Aufwärtsströmung der Luft eine Auf­ wärtsströmung des Abwassers erzielt, wodurch die schwimmfä­ higen Aufwuchskörper verwirbelt werden und in Kontakt mit der Luft und den als Substrat dienenden organischen Verun­ reinigungen gelangen. Das gereinigte Abwasser verläßt die Umhüllung schließlich an umfangsseitig oder oberseitig vor­ gesehenen Durchbrechungen.

Durch die Anordnung einer Einrichtung innerhalb einer mit Abwasser gefüllten Kammer wird der weitere Vorteil er­ reicht, daß das Abwasser nach Durchströmen der Umhüllung eine gewisse Verweilzeit innerhalb der Kammer besitzt und durch Einstellen der Verweilzeit erreicht werden kann, daß das Abwasser die Umhüllung mehrfach durchströmt. Hierdurch wird eine verbesserte Reinigungsleistung erzielt.

Als Bestandteil einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage, insbesondere Kleinkläranlage, kann die zuvor beschriebene Kammer, die die Einrichtung aufnimmt, strömungstechnisch mit wenigstens einer vor- und/oder nach­ geschalteten Kammer verbunden werden. Die Kammer, die die Einrichtung beinhaltet, kann so als biologische Klärstufe mit vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Kammern, die der Vorklärung, einer weiteren biologischen oder chemischen Reinigung sowie der Nachklärung dienen können, verbunden sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben ist.

Dabei zeigen - in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Kammer einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage mit einer Einrichtung zur Aufnahme von schwimmfähigen Aufwuchskörpern im Schnitt,

Fig. 2 eine Kammer mit einer alternativen Ausführungsform der Einrichtung (im Schnitt).

Fig. 1 zeigt eine belüftete Kammer 10 einer klärtechnischen Abwasserbehandlungsanlage, wobei die Ecken der Kammer 10 durch Einsatz von Betonformteilen 12 abgerundet sind, um ein leichteres Entfernen anfallenden Schlamms zu gewähr­ leisten. Innerhalb der Kammer 10 ist eine Umhüllung 14 kon­ fektioniert, wobei innerhalb des von der Umhüllung 14 be­ grenzten Raumes 15 schwimmfähige Aufwuchskörper 16 angeord­ net sind. Die Kammer 10 besitzt einen Zulauf 18 für das zu reinigende Abwasser 20 und einen Ablauf 22, über den das gereinigte Abwasser die Kammer wieder verläßt. Über den Zu- und Ablauf des Abwassers 20 wird die Verweildauer des Ab­ wassers 20 in der Kammer 10 geregelt, wodurch die Reini­ gungsleistung bestimmbar ist.

Die Umhüllung 14 ist sackartig gestaltet und besteht aus einem flüssigkeitsundurchlässigen Kunststoffmaterial. An ihrem unteren Ende besitzt die Umhüllung 14 eine Öffnung 17, die mit einer Zuführung 24 verbunden ist. Die Zuführung endet in einer Belüftungseinrichtung 26.

Als Belüftungseinrichtung 26 dient eine Injektorpumpe, durch die das Abwasser 20 aus dem Bereich 28 (außerhalb der Umhüllung 14) der Kammer 10 angesaugt (durch Pfeile darge­ stellt), in der Belüftungseinrichtung 26 mit Sauerstoff an­ gereichert wird und dann in die Umhüllung 14 einströmt. Das mit Sauerstoff angereicherte Abwasser 20 durchströmt die Umhüllung von unten nach oben, wobei durch die Flüssig­ keitsströmung die schwimmfähigen Aufwuchskörper 16 inner­ halb der Umhüllung verwirbelt werden und so in Kontakt mit einander und mit dem belüfteten Abwasser 20 gelangen und dieses reinigen.

Die Oberseite der Umhüllung 14 weist Durchbrechungen 30 auf, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des kleinsten Aufwuchskörpers 16. Dadurch werden die Aufwuchs­ körper 16 innerhalb der Umhüllung zurückgehalten, bei gleichzeitiger strömungstechnischer Verbindung des Inneren 15 der Umhüllung 14 mit der Kammer 10.

Durch Einstellen des Zulaufes 18 und des Ablaufes 22 kann erreicht werden, daß das zu reinigende Abwasser 20 mehrfach im Kreis geführt wird, also mehrfach die Umhüllung 14 durchströmt und so ein weitgehender Abbau der organischen Bestandteile des Abwassers 20 gegeben ist.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei glei­ che Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 be­ zeichnet sind.

Innerhalb der Umhüllung 14, die aus einem Kunststoffmateri­ al besteht und fest mit dem Kammerboden 39 verbunden ist, ist ein beidseitig offener Zylinder 32 angeordnet, dessen Mantelfläche 19 mittig eine Einschnürung 34 aufweist. Die Umhüllung 14 besitzt allseitig einen Abstand zu dem Zylin­ der 32. Der Zylinder 32 selbst ist flüssigkeitsundurchläs­ sig. Innerhalb der Umhüllung 14 unterhalb des unteren Endes 36 des Zylinders 32 ist eine Belüftungseinrichtung 38 ange­ ordnet, die gleichzeitig für eine Strömung des in der Um­ hüllung 14 befindlichen Abwassers 20 sorgt.

Die Umhüllung 14 besitzt umfangseitig und oberseitig Durch­ brechungen (nicht dargestellt), die für einen Austausch des Abwassers 20 innerhalb der Umhüllung 14 und des Abwassers in der Kammer 10 sorgen. Die Durchbrechungen weisen auch hier einen Querschnitt auf, der kleiner ist als der Quer­ schnitt des kleinsten Aufwuchskörpers 16.

Das Abwasser 20 gelangt über den Zulauf 18 in die Kammer 10. Durch die durch den Belüfter 38 induzierte Strömung strömt Abwasser 20 durch die Durchbrechungen in die Umhül­ lung 14. Das Abwasser 20 strömt in Pfeilrichtung innerhalb des Zylinders 32 nach oben, wobei die Strömung durch die Einschnürung 34 beschleunigt wird. Oberhalb des Zylinders 32 strömt das Abwasser 20 mit den Aufwuchskörpern 16 radial nach außen und es entsteht in dem Zwischenraum 40 zwischen Umhüllung 14 und Zylinder 32 eine Abwärtsströmung des Ab­ wassers 20 und der Aufwuchskörper 16. Das Abwasser 20 wird damit ähnlich wie in einem Schlaufenreaktor geführt, was zu einer längeren Verweilzeit in der Umhüllung 14 und damit einer besseren Reinigungsleistung führt. Schließlich ver­ läßt das gereinigte Abwasser 20 durch die Durchbrechungen die Umhüllung 14 wieder. Nach einer gewissen Verweilzeit in der Kammer 10 strömt das Abwasser 10 dann über den Ablauf aus der Kammer 10.

Die Kammer 10 ist über den Zulauf 18 mit einer Vorklärung (nicht dargestellt) und über den Ablauf 22 mit einer weite­ ren Klärstufe, die der Nachklärung dient (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Aufnahme von schwimmfähigen Aufwuchskörpern (16) in einer belüfteten Kammer (10) einer klärtechnischen Abwasser-Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, aus einer im Abwasser (20) der Kammer (10) konfektionierbaren Umhüllung (14) zur Aufnahme der Aufwuchskörper (16), wobei die Umhüllung (14) so ausgebildet ist, daß sie vom belüfteten Abwasser (20) durchströmbar ist und die von der Strömung des Abwassers (20) bewegten Aufwuchskörper (16) ausschließlich innerhalb des von der Umhüllung (20) begrenzten Raumes (15) bewegbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) bodenseitig eine Öffnung (17) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) umfangseitig Durchbrechungen aufweist, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des kleinsten Aufwuchskörpers (16).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) oberseitig Durchbrechungen (30) aufweist, deren Querschnitt keiner ist als der Querschnitt des kleinsten Aufwuchskörpers (16).

5. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) sackartig gestaltet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) zylinderartig gestaltet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) flexibel ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung (14) aus Kunststoff besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der innerhalb der Umhüllung (14) mindestens ein beidseitig offener Zylinder (32) mit Abstand zu der Umhüllung (14) angeordnet ist, wobei die Umhüllung (14) den Zylinder (32) nach oben und unten überragt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der die Mantelfläche (19) des Zylinders (32) in der Mitte eine Einschnürung (34) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der der Zylinder (32) flüssigkeitsundurchlässig ist.

12. Kammer (10) einer klärtechnischen Abwasser- Behandlungsanlage, insbesondere einer Kleinkläranlage, mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Belüftungseinrichtung (26, 38), wobei die Umhüllung (14) und die Belüftungseinrichtung (26, 38) so angeordnet sind, daß das belüftete Abwasser (20) die Umhüllung (14) und die von der Umhüllung (14) aufgenommenen Aufwuchskörper (16) zumindest abschnittsweise von unten nach oben durchströmt.

13. Kammer nach Anspruch 12, bei der mindestens eine Belüftungseinrichtung (38) unmittelbar unterhalb oder im unteren Abschnitt der Umhüllung (14) angeordnet ist.

14. Kammer nach Anspruch 12, bei der die Belüftungseinrichtung (26) aus einer Injektorpumpe besteht, mittels der das belüftete Abwasser (20) gezielt dem unteren Ende der Umhüllung (14) zuführbar ist.