DE19749699A1

DE19749699A1 - Kompakte biologische Kleinkläranlage

Info

Publication number: DE19749699A1
Application number: DE1997149699
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Geisert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-04-29

Description

Die Neuerung betrifft eine kompakte biologische Kleinkläranlage zur biologischen Fäkalienreinigung und/oder zur Reinigung aller häuslicher Abwässer. Das erfindungsgemäße kompakte biologische Abwassersystem ist neben dem Einsatz in Siedlungen, Einzelhäusern, Wochenendhäusern und Hütten auch für den Einsatz in Rad-, Schienen- und Wasserfahrzeugen, Wohnmobilen, Bussen, Caravans, Eisenbahnwagen, Booten und Fahrgastschiffen konzipiert.

In den Verkehrssystemen der öffentlichen Personenbeförderung sind, wenn die Beförderung den öffentlichen Personennahverkehr übersteigt, den Passagieren Toiletten anzubieten. Die Behandlung und Beseitigung der dabei anfallenden Abwässer ist mit Problemen verbunden.

In den meisten Personenwagen der Bahn sind derzeit noch offene Systeme im Einsatz, bei denen die Abwässer durch Fallrohre unbehandelt auf den Gleiskörper entsorgt werden. Diese Art der Abwasserentsorgung wirft neben ästhetischen auch hygienische und Umweltprobleme auf.

Ein Teil der Schienenfahrzeuge ist mit geschlossenen WC-Systemen ausgestattet, bei denen die anfallenden Abwässer gesammelt und nach maximal drei Betriebstagen zentral entleert werden. Diese Art der Abwasserentsorgung führt zu einer erheblichen Kostenbelastung.

Ähnliche Probleme treten bei Fahrgastschiffen und Booten auf. Entweder sind teure und aufwendige geschlossene Systeme installiert oder die Entsorgung der Abwässer erfolgt direkt in die Flüsse und Seen. Insbesondere durch die kleineren Fahrgastschiffe und Boote erfolgt durch das Verklappen der Abwässer ein erheblicher Nährstoffeintrag in die Gewässer, was zu den bekannten Problemen für die Gewässer führt.

In der DE-OS 31 45 797 A1 ist eine Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung für Schiffe vorgeschlagen worden, bei der das Abwasser mit einer Vakuumsaugung einem Sammelbehälter zugeführt wird, der als Mehrkammerkläranlage mit biologischer Reinigungsstufe ausgebildet ist. Mit dieser Anlage ist es möglich, das anfallende Abwasser an Bord biologisch zu reinigen. Von Nachteil ist aber die große Bauform derartiger Anlagen, die einen Einsatz in kleinen Fahrgastschiffen unmöglich macht.

In der DE-OS 30 01 229 A1 ist eine Vakuum-Entwässerungsanlage für Schiffe beschrieben, bei der die über die Abwasserleitung angesaugte Luft in Form von Blasen durch das im Sammelbehälter stehende Abwasservolumen hindurchperlen muß, bevor sie abgesaugt wird. Dadurch findet bereits im Sammelbehälter eine Belüftung des Abwassers statt und die angestrebten aeroben Abbauvorgänge kommen sofort in Gang. Dadurch kann eine besondere Belüftung der Abwässer entfallen.

Nicht nur die Behandlung der bei mobilen Systemen anfallenden Abwässer ist problematisch, sondern auch die Behandlung von häuslichen und kommunalen Abwässern. Zielstellung der Aufbereitung von kommunalem Abwasser ist der möglichst vollständige Abbau von organischen Substanzen und die Minimierung von Nährstoffen wie Nitrat und Phosphat in der Endstufe. Das erfolgt zum großen Teil in großen, zentralen biologischen Kläranlagen, an die sämtliche Haushalte einer Gemeinde oder mehrerer Gemeinden angeschlossen und die für die Anzahl der einspeisenden Haushalte sowie für die Tages- und Wochengänge des Abwassers hinreichend dimensioniert sind.

In dünn und weitläufig besiedelten Landstrichen ist die Einrichtung und die Unterhaltung zentraler Kläranlagen mit überdurchschnittlichen finanziellen Aufwendungen verbunden, die die Abwasserpreise in die Höhe treiben. Hier bietet eine dezentrale Abwasserentsorgung, mit der die Länge des Kanalnetzes minimiert wird, eine Alternative zur zentralen Abwasserentsorgung mit ihrem langen Kanalnetz.

Viele der bekannten kleinen Kläranlagen für bis zu 500 EW sind - wenn die vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden sollen - aufgrund ihrer doch recht erheblichen Abmaße für den Einsatz in mobilen Systemen oder für den Einsatz in Einzelhäusern, Wochenendhäusern und Hütten nicht geeignet.

Es sind aber auch schon kompakte biologische Toilettensysteme für die oben genannten Einsatzgebiete bekannt.

In einem Prospekt der Firma protect Partner für Umwelttechnik GmbH ist eine Anlage für den Einsatz in Schienen-, Rad- und Wasserfahrzeugen sowie den häuslichen Bereich beschrieben, bei der das WC- und Grauwasser zunächst über einen Feststoffreaktor geleitet, in dem die Flüssigkeitsbestandteile des Abwassers abgetrennt werden. Die Feststoffe werden dort biologisch abgebaut und die Flüssigkeitsanteile werden im durch aerobe und anaerobe Reaktionsprozesse biologisch vorgereinigt. Die Flüssigkeitsanteile passieren dann eine rein physikalisch wirkende Hygienisierungseinheit (Erhitzen des Abwassers auf 85°C) und die daraus austretende klare, geruchlose und keimfreie Flüssigkeit kann als Brauchwasser wiederverwendet oder abgelassen werden. Diese Anlage ist für den Einsatz in Schienenfahrzeugen konzipiert und geeignet. Die Hygienisierungseinheit hat aber einen relativ hohen Energieverbrauch und die Anlage hat, berechnet auf 80 Benutzungen sowie 30 l Wasser aus dem Handwaschbecken ein Gesamtvolumen von mehr als 0,8 m³.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte biologische Kleinkläranlage für mobile und stationäre Einheiten vorzuschlagen, die bei geringen äußeren Abmessungen und einem geringen Energieverbrauch eine optimale biologische Reinigung der eingeleiteten Abwässer bei langgestreckten Entsorgungsintervallen realisiert.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Behandlung der Abwässer dreistufig - nämlich Vorklärung, biologische Klärung und Nachklärung - in einem Behälter erfolgt.

Die Vorklärkammer besteht ihrerseits aus drei Kammern. Der Zufluß erfolgt in die erste Kammer, von der das Abwasser über einen Überlauf in eine unter der ersten Kammer befindliche weitere Vorklärkammer geleitet wird. Der Überlauf ist so gestaltet, daß das Abwasser auf dem Weg von der ersten Kammer zur zweiten Kammer Luftsauerstoff aufnimmt, so daß die biologische Reinigung bereits in der zweiten Vorklarkammer beginnt. Darüber hinaus bewirkt der Überlauf eine Beruhigung des Abwassers. Von der zweiten Vorklärkammer wird das Abwasser über einen weiteren Überlauf in die dritte Vorklärkammer geleitet, die sich neben der zweiten Vorklärkammer befindet. In der dritten Vorklärkammer ist ein drehbar gelagerter und angetriebener Rotationstauchkörper angeordnet, mit dem bereits in dieser Kammer ein Teil der aeroben biologischen Reinigung des Abwassers erfolgt. An diesem Rotationstauchkörper ist eine Fördereinrichtung angeordnet, mit der das Abwasser in die biologische Klärkammer geleitet wird. Die Fördereinrichtung ist so angeordnet, daß die Kammer bei geringem Abwasseranfall praktisch vollständig geleert wird.

In der biologischen Klärkammer ist ein drehbar gelagerter und angetriebener Rotationstauchkörper angeordnet, mit dem die aerobe biologische Reinigung des Abwassers durchgeführt wird. Die maximale Füllhöhe der biologischen Klarkammer liegt bei etwa 2/3-4/5 des maximalen Rotationstauchkörperdurchmessers. Die minimale Füllhöhe der biologischen Klärkammer liegt bei etwa 1/3-1/5 des maximalen Durchmessers. Von der biologischen Klärkammer wird das Abwasser mittels einer Fördereinrichtung - deren Förderleistung geringer ist als die Förderleistung der Fördereinrichtung von der Vorklärung in die biologische Klärkammer - in die Nachklärkammer geleitet. Die Fördereinrichtung ist so angeordnet, daß in der Kammer bei geringem Abwasseranfall wenigstens ein Rest von etwa 1/3-1/5 der maximalen Füllhöhe verbleibt.

Auch die Nachklärung ist mehrstufig ausgebildet. Sie besteht aus einer Kaskade von miteinander verbundenen Kammern und einer unter der biologischen Klärkammer angeordneten großen Nachklärkammer mit einem Abfluß. Dadurch wird gesichert, daß, gemessen an den Abmessungen der Anlage, die Nachklärung eine große Oberfläche aufweist.

Die Be- und Entlüftung der Anlage erfolgt über spezielle Zu- und Abluftrohre, die mit Filtern versehen sein können.

In der Anlage, die voll eingehaust ist, sind Wärmetauscher angeordnet, durch die das Abwasser über vorhandene Energiequellen (z. B. Motorkühlwasser, Solarzellen) bis auf maximal 40°C erwärmt werden kann, wodurch sich die Abbauleistung im Vergleich zu niedrigen Abwassertemperaturen deutlich erhöht.

Der Rotationstauchkörper kann aus Scheiben oder aus Blöcken von Festbettmaterial zusammengesetzt sein. Die Scheiben des Rotationstauchkörpers weisen dabei Hohlkammern auf, die mit Kanälen durchbrochen sind. Die durch das Drehen der Scheiben oder des Festbettmaterials in den Hohlräumen, Durchbrüchen und Kanälen erzeugte Abwasserströmung verhindert Schlammablagerungen und ein Zusetzen mit Bewuchs.

Die Teile des Rotationstauchkörpers sind zu einem Modul zusammengefaßt, der zu Wartungszwecken unkompliziert aus der Anlage herausgehoben werden kann.

Die Drehzahl der Rotationstauchkörper und damit die Förderleistung der Fördereinrichtungen können in Abhängigkeit von den Füllständen und/oder der Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren und/oder der Zulaufmenge an Abwasser bzw. der Spülimpulse oder dem im Abwasser gemessenen Redox-Potential geregelt werden.

Vor der Inbetriebnahme der Anlage kann ein sogenannter Bio-Starter eingesetzt werden, wodurch sich die Adaptionsphase deutlich verkürzt.

Durch das Fördern des Abwassers von der Vorklärung in die biologische Klärkammer und von der biologischen Klärkammer in die Nachklärung wird sichergestellt, daß in Zeiten geringen Abwasseranfalls die Vorklärung und die biologische Klärkammer bis auf einen technologisch bedingten Rest leer gefahren wird, wodurch Speichervolumen für Zeiten erhöhten Abwasseranfalls geschaffen wird. Die Anlage ist somit in der Lage, Stoßbelastungen auszupuffern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kleinkläranlage im Schnitt.

Der Behälter 1 ist für die Behandlung der Abwässer in Kammern für die Vorklärung 2, die biologische Klärung 3 und die Nachklärung 4 unterteilt.

Die Vorklärkammer 2 ist ihrerseits in drei Kammern 5, 6 und 7 unterteilt. Der Zufluß erfolgt über einen Zuflußtrichter 8 in die Kammer 5, von der das Abwasser über einen Überlauf 9 in eine unter der Kammer 5 befindliche weitere Vorklärkammer 6 geleitet wird. Der Überlauf 9 geht in eine Fläche 10 über, die leicht aus der Senkrechten geneigt und waschbrettartig geriffelt ist, so daß das Abwasser auf dem Weg von der Kammer 5 zur Kammer 6 über diese Fläche 10 rieselt und dabei Luftsauerstoff aufnimmt. Die biologische Reinigung beginnt daher bereits in der Vorklärkammer 6. Darüber hinaus bewirkt der Überlauf 9 eine Beruhigung des Abwassers. Von der Vorklärkammer 6 wird das Abwasser über einen weiteren Überlauf 11 in die dritte Vorklärkammer 7 geleitet, die sich neben der zweiten Vorklärkammer 6 befindet.

Aus der Vorklärkammer 7 wird das Abwasser mittels eines Schöpfwerkes 12, das an einem drehbar gelagerten und angetriebenen Rotationstauchkörper 24 angeordnet ist, und einen Zulauf 25 in die biologische Klärkammer 3 geleitet. Das Schöpfwerk 12 ist nahe dem Umfang des Rotationstauchkörpers 24 angeordnet, so daß die Kammer 7 bei geringem Abwasseranfall praktisch vollständig geleert wird.

In der biologischen Klärkammer 3 ist ein weiterer Rotationstauchkörper 13 angeordnet, mit dem die aerobe biologische Reinigung des Abwassers durchgeführt wird. Der Rotationstauchkörper wird über einen Antrieb in Drehung versetzt. Die maximale Füllhöhe der biologischen Klärkammer 3 liegt bei etwa 2/3-4/5 des maximalen Durchmessers. Die minimale Füllhöhe der biologischen Klärkammer 3 liegt bei etwa 1/3-1/5 des maximalen Durchmessers.

Von der biologischen Klärkammer 3 wird das Abwasser mittels eines Schöpfwerkes 14 - dessen Förderleistung geringer ist als die des Schöpfwerkes 12 - in die Nachklärkammer 4 geleitet. Der Zulauf zur Nachklärung 4 befindet sich etwa in Höhe des maximalen Füllstandes. Das Schöpfwerk 14 ist so angeordnet, daß in der Kammer 3 bei geringem Abwasseranfall wenigstens ein Rest von etwa 1/3-1/5 der maximalen Füllhöhe verbleibt.

Auch die Nachklärkammer 4 ist mehrstufig ausgebildet. Sie besteht aus einer Kaskade von miteinander über Überlaufrohre 18 und 19 verbundenen Kammern 15, 16 und 17 und einer unter der biologischen Klärkammer 3 angeordneten großen Nachklärkammer 20, die durch das Überlaufrohr 27 mit der Kammer 17 verbunden ist. Das geklärte Abwasser wird durch den Abfluß 21 aus der Nachklärkammer 20 geleitet.

Die Be- und Entlüftung der Anlage erfolgt über spezielle Zu- und Abluftrohre 22 und 23, die mit Filtern versehen sein können.

Bezugszeichenliste

1

Behälter

2

Kammern für die Vorklärung

2

3

Kammer für die biologische Klärung

4

Kammer für die Nachklärung

5

Vorklärkammer

6

Vorklärkammer

7

Vorklärkammer

8

Zuflußtrichter

9

Überlauf

10

Rieselfläche

11

Überlauf

12

Schöpfwerkes

13

Rotationstauchkörper

14

Schöpfwerkes

14

15

Nachklärkammer

16

Nachklärkammer

17

Nachklärkammer

18

Überlaufrohr

19

Überlaufrohr

20

Nachklärkammer

21

Abfluß

22

Zuflußrohr

23

Abluftrohre

24

Rotationstauchkörper

25

Zufluß

26

Zufluß

27

Überlaufrohr

Claims

1. Kompakte biologische Kleinkläranlage, bestehend aus einer Vorklärkammer, einer Kammer für die biologische Reinigung und einer Nachklärkammer, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorklärkammer (2) aus drei Kammern (5, 6, 7) besteht, wobei der Zufluß in die Kammer (5) erfolgt, von der das Abwasser über einen Überlauf (9) in eine unter der Kammer (5) befindliche weitere Vorklärkammer (6) geleitet wird, von der das Abwasser über einen weiteren Überlauf (11) in die dritte Vorklärkammer (7) geleitet wird, die sich neben der zweiten Vorklärkammer (6) befindet,
- das Abwasser aus der Vorklärkammer (7) mittels eines Schöpfwerkes (12), das an einem drehbar gelagerten und angetriebenen Rotationstauchkörper (24) angeordnet ist, in die biologische Klärkammer (3) geleitet wird, in der sich ein Rotationstauchkörper (13) befindet, mit dem die aerobe biologische Reinigung des Abwassers durchgeführt wird,
- das Abwasser von der biologischen Klärkammer (3) mittels eines Schöpfwerkes (14), das an dem drehbar gelagerten und angetriebenen Rotationstauchkörper (13) angeordnet ist, in die mehrstufige Nachklärkammer (4) geleitet wird, die aus einer Kaskade von miteinander über Überlaufrohre (18), (19) und (27) verbundenen Kammern (15, 16, 17) und einer unter der biologischen Reinigungskammer (3) angeordneten großen Nachklärkammer (20) besteht, aus der der Abfluß des gereinigten Abwassers erfolgt.

2. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (9) in eine Fläche (10) übergeht, die leicht aus der Senkrechten geneigt und waschbrettartig geriffelt ist, so daß das Abwasser auf dem Weg von der Kammer (5) zur Kammer (6) über diese Fläche (10) rieselt und dabei Luftsauerstoff aufnimmt.

3. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfwerk (12) nahe dem Umfang des Rotationstauchkörpers (24) angeordnet ist, so daß die Kammer (7) bei geringem Abwasseranfall praktisch vollständig geleert wird.

4. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfwerk (14) so angeordnet ist, daß in der Kammer (3) bei geringem Abwasseranfall wenigstens ein Rest von etwa 1/3-1/5 der maximalen Füllhöhe verbleibt.

5. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung des Schöpfwerkes (14) geringer ist als die des Schöpfwerkes (12).

6. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Füllhöhe der biologischen Klärkammer (3) bei etwa 2/3-4/5 des maximalen Durchmessers des Rotationstauchkörpers (13) und die minimale Füllhöhe der biologischen Klärkammer (3) liegt bei etwa 1/3-1/5 des maximalen Durchmessers liegt.

7. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Be- und Entlüftung der Anlage (1) über spezielle Zu- und Abluftrohre (22) und (23) erfolgt, die mit Filtern versehen sein können.

8. Kompakte biologische Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage (1), die voll eingehaust ist, Wärmetauscher angeordnet sind, durch die das Abwasser über vorhandene Energiequellen wie Motorkühlwasser, Solarzellen usw. bis auf maximal 40°C erwärmt werden.