DE19749975A1 - Verfahren und Einrichtung zur biologischen Behandlung von diskontinuierlich zufließendem Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Kläranlage für die Behandlung von kommunalen und industriellen Abwasser mit Vorklärung, Nachklärung und biologischer Reinigungsstufe.

Zielstellung der Aufbereitung von kommunalen 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 ihren langen Kanalnetz.

Aber besonders kleinere Kläranlagen sind - wenn die vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden sollen - nach der höchsten Belastung auszulegen, da sich bei ihnen Schwankungen infolge der sogenannten Tages- oder Wochengängen besonders negativ auswirken. Das führt zu Überdimensionierungen mit den bekannten negativen Auswirkungen auf die Gebühren.

Um eine Überdimensionierung zu vermeiden ist es bekannt, zusätzliche Speicherräume beizuordnen. In der DE PS 35 21 412 wird z. B. vorgeschlagen, zwischen dem Schwerkraftabscheider und der Nachreinigungseinrichtung ein Speicherbecken einzufügen, das die Überlast in den Spitzenzeiten zwischen speichert und danach abgibt. Weiterhin sind auch Speicherbecken bekannt, die parallel zur Vorklärung angeordnet sind.

Diese bekannten Speicher können die Zuflußschwankungen zwar ausgleichen, erfordern aber einen zusätzlichen Aufwand (Bauwerke, Standflächen, Pumpen usw.).

Um diesen Aufwand zu vermeiden, ist in der DE PS 43 21 552 vorgeschlagen worden, die biologische Reinigungsstufe je nach Zuflußmenge als Belebungsverfahren mit belüftetem Festbett oder als Tropfkörperverfahren zu betreiben. Dadurch erfolgt zwar eine gewisse Zwischenspeicherung, doch wird durch das Umschaltung vom belüftetem Festbett auf das Tropfkörperverfahren und umgekehrt ein größerer Aufwand erforderlich. Darüber hinaus erfolgt der Übergang zwischen den Verfahren sprunghaft, so daß die Abbauleistung nach dem Umschalten für eine gewisse Zeit zurück geht. Ursache dafür ist die erforderliche Anpassungszeit der Mikrobiologie an die veränderten Gegebenheiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anpassung der biologischen Abbauleistung einer Kläranlage an den diskontinuierlichen Zufluß zu klärender Abwässer zu ermöglichen, ohne daß zusätzliche Zwischenspeicher verwendet werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die biologische Klärung so ausgebildet ist, daß eine oder mehrere Stufen in Zeiten geringen Abwasseranfalls zu großen Teilen leergefahren werden, wobei wesentliche Anteile der Mikrobiologie in der bzw. den leergefahrenen Stufen zurückgehalten und durch Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr biologisch erhalten werden. Das Abwasser aus der bzw. den leergefahrenen biologischen Klarstufen wird in die verbleibende bzw. verbleibenden Stufen überführt und dort biologisch behandelt. Die Menge des aus den leerzufahrenden biologischen Klärstufen überführten Abwassers richtet sich nach der Kapazität der verbleibenden biologischen Klärstufen. Das biologisch behandelte Abwasser fließt über die Nachklärung entsprechend dem Gesamtwasserzufluß ab. Bei keinem oder geringem Zufluß wird die Biologie im Kreislauf gefahren.

Das in Zeiten der niedrigen Belastung in einem Teil der biologischen Klärstufen geschaffene Speichervolumen wird in Zeiten der erhöhten Belastung wieder aufgefüllt. Die durch Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr erhaltene Mikrobiologie ist ohne nennenswerte Verzögerung sofort in der Lage, die biologische Abwasserbehandlung wieder aufzunehmen.

Je nach Größe der Belastungsschwankungen im Tages- und Wochengang übernimmt eine entsprechende Anzahl der biologischen Stufen die Speicherfunktion.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, bei der Projektierung neuer Kläranlagen auf aufwendige Speicher zu verzichten, da diese Aufgabe von den vorhandenen biologischen Stufen mit übernommen wird. Weiterhin gestattet diese Lösung, die Kapazität vorhandener Kläranlagen durch entsprechende Einbauten in den biologischen Stufe zu erweitern. Der Aufwand für Erweiterungsinvestitionen kann damit minimiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die biologischen Reinigungsstufen einer Containerkläranlage

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht (Längsseite) der Containerkläranlage nach Fig. 1 im Schnitt.

Die Containerbauweise ist für kleine Kläranlagen üblich. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Container für die Vor- und Nachklärung und die erforderlichen Rohrverbindungen nicht dargestellt.

Der Container 1 ist durch eine durchgehende gerade Trennwand 2 und zwei etwa diagonale Trennwände 3 und 4 in vier Kammern 5, 6, 7 und 8 geteilt. In den Kammern 5, 6, 7 und 8 sind durch weitere etwa halb hohe Zwischenwände 9 Sammelräume 10 für Schlamm abgegrenzt.

In den Kammern 5, 6, 7 und 8 ist Festbettmaterial 11 angeordnet. Unter dem Festbettmaterial 11 sind Belüfter 12, darüber und im Festbett 11 sind Berieselungsrohre 13 angeordnet. Am Boden der Schlammsammelräume 10 befinden sich Belüftungs- und Schlammabzugsrohre 14 und 15.

Die Kammern 5 und 6 sind am Boden mit Abzugsrohren 16 verbunden, die über Pumpen 17 mit der Kammer 7 in Verbindung stehen. Mit einem Durchlaufrohr 18 sind die Kammern 6 und 7 verbunden.

Durch den Zufluß 19 wird das vorgeklärte Abwasser in die Kammer 5 und von deren breiten Bereich wird das Abwasser über die Kammern 6, 7 und 8 in die Nachklärung geleitet. Dem Abwasser wird durch am Boden befindliche Lüfter 12 Sauerstoff zugeführt. Ein Teil des Schlammes sammelt sich in den Sammelräumen 10, da die Strömung beruhigt ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung funktioniert wie folgt:
Sinkt der Abwasserzufluß unter einem bestimmten Mindestwert, wird der Inhalt der Kammern 5 und 6 in die Kammer 7 gepumpt, so daß die Kammern 7 und 8 normal weiter arbeiten können.
Hat der Abwasserspiegel in den Kammern 5 und 6 ein bestimmtes Maß unterschritten, wird in den Kammern 5 und 6 die obere Berieselung A in Betrieb gesetzt. Sinkt der Abwasserspiegel in diesen Kammern weiter, erfolgt das Berieseln der Festbetten 11 in den Kammern 5 und 6 durch beide Berieselungen A und B. Damit wird die Mikrobiologie auf dem Festbetten 11 am Leben gehalten. Die Mikrobiologie im Schlamm wird durch die Schlammbelüftung in den Sammelräumen 10 am Leben erhalten.
Ab einem bestimmten unteren Wasserstand wird die Lüftung der Festbetten 11 ausgeschaltet.
Durch das Abpumpen der Kammern 5 und 6 wird Speichervolumen für Zeiten erhöhten Abwasserzuflusses geschaffen.
Bei steigendem Abwasserspiegel wird der Belebtschlamm aus den Sammelräumen 10 ausgespült und die Berieselung schriftweise - erst die Berieselung B gefolgt von der Berieselung A - beendet. Damit ist ausreichend Mikrobiologie für den die biologische Behandlung des erhöhten Abwasserzuflusses vorhanden. Die vorhandenen Lastspitzen werden somit im Volumen und bei dem Nährstoffabbau abgepuffert.
Die Steuerung des Leerpumpens der Kammern 5 und 6 kann mit Hilfe eines Durchflußmessers, der die Schwankungen des Abwasserzuflusses feststellt oder über den aus Beobachtungen bekannten Tages- und Wochengang in der Art erfolgen, daß zu definierten Zeitpunkten die Pumpe 17 die Förderung des Abwassers von der Kammer 9 in die biologische Reinigungsstufe übernimmt und die Kammern 8 und 9 leer fährt.

Claims (9)

1. Verfahren zur biologischen Behandlung von diskontinuierlich zufließenden Abwasser mit einer Vor- und Nachklärung, wobei größere Abwassermengen zwischen gespeichert werden und das Festbett zeitweise als Tropfkörper berieselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - mindestens eine von mehreren biologische Abbaustufen zur Zwischenspeicherung genutzt wird, in dem in einer Phase geringen Abwasserzuflusses das Abwasser dieser Abbaustufe in die andere bzw. anderen biologischen Abbaustufen überführt wird,
• - wesentlichen Anteile der Mikrobiologie der in einer Phase geringen Abwasserzuflusses geleerten Abbaustufe bzw. -stufen zurückgehalten und durch Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr biologisch erhalten werden,
• - in einer Phase steigenden Abwasserzuflusses die vorher geleerten Abbaustufen wieder aufgefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im reinen Belebtschlammverfahren ein wesentlicher Anteil des Belebtschlammes zurückgehalten wird, und dieser Anteil durch Belüftung biologisch erhalten wird, bis durch steigenden Zufluß diese Abbaustufe wieder aufgefüllt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Festbettverfahren der mikrobiologische Aufwuchs durch Berieselung mit Abwasser biologisch erhalten wird, bis durch steigenden Zufluß diese Abbaustufe wieder aufgefüllt ist.

4. Einrichtung zur biologischen Behandlung von diskontinuierlich zufließendem Abwasser zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Behälter für die biologische Abbaustufe durch eine diagonale Trennwand (2) in zwei sich verbreiternde Kammern (5, 6) geteilt ist, der Zufluß (19) im schmalen Bereich angeordnet ist, im breiten Bereich durch eine Trennwand (9) ein abgegrenzter Sammelraum (10) besteht, in beiden Bereichen Belüftungsanlagen (12, 14) angeordnet sind und der vordere Teilraum mittels Pumpe in die anderen Kammern abpumpbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Kammern der biologischen Abbaustufe Festbettmaterial (11) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Festbetten (11) Belüfter (12) und über und/oder in dem Festbetten (11) Berieselungsrohre (13) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Schlammsammelräume (10) sich Belüftungs- und Schlammabzugsrohre (14) und (15) befinden.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (5) und (6) mit Abzugsrohren (16) verbunden sind, die über Pumpen (17) mit der Kammer (7) in Verbindung stehen.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (6) und (7) mit einem Durchlaufrohr (18) verbunden sind.