DE19755527C2 - Verfahren und Einrichtung zur mechanisch/biologischen Abwasserreinigung - Google Patents

Abstract

Bei bekannten Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung ist ein relativ großer Aufwand zur gezielten Sauerstoffzuführung und Belebtschlammrückführung erforderlich. Daraus resultiert das Problem, den Energieaufwand zur Abwasserreinigung und Prozeßüberwachung zu verringern und eine kostengünstige und qualitativ hochwertige Wasserqualität zu erreichen. DOLLAR A Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß das Abwasser vorzugsweise durch natürlichen Fluß über eine Filtermiete (1) einem Klärbecken (3) zugeführt wird. Das Klärbecken (3) ist mit geneigten Böden so aufgebaut, daß feste Bestandteile sedimentieren und aus einer Entnahmestelle (5) entnommen werden können. Das weiterfließende Abwasser wird durch den aufwärts geneigten Beckenbodenabschnitt (8) animiert, weitere feste Bestandteile in die Entnahmestelle abzusetzen und dabei intensiv den Wurzelbereich der auf dem Absetzbecken befindlichen schwimmenden Pflanzenmatte (6) zu durchdringen, bevor es über eine feststehende Pflanzenmatte (9) das Klärbecken (3) verläßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologisch-mechanischen Reinigung von Abwasser in Becken, Teichen, Gräben usw. durch besondere Ausbildung derselben und Einsatz von Pflanzenmatten.

Es ist z. B. gemäß DE 43 37 625 bekannt, daß Abwasser gereinigt wird, in dem Sauerstoff dem Abwasser zugesetzt wird. Der sich daraus bildende Belebt­ schlamm setzt sich in der Nachklärstufe ab und die darüber befindliche Klarphase des Abwassers wird abgezogen. Der abgesetzte Schlamm wird aus den in Behältern befindlichen Nachkläreinrichtungen entfernt. Es ist auch bekannt, die Nachklärung in Nachklärteichen vorzunehmen. Anteile des Be­ lebtschlammes werden zur Prozeßregulierung wieder in den Prozeß zurück­ geführt.

Nachteilig ist bei diesen Lösungen des Belebtschlammverfahrens, daß ein relativ hoher Energieeintrag zur Sauerstoffzuführung erforderlich ist. Darüber hinaus ergibt sich die Notwendigkeit, den Belebtschlammanteil im Prozeß zu regeln. Die ablaufenden Prozesse sind in Raum- und/oder Zeit­ achsen zu trennen.

Aus dem DE-GM 93 04 306.6 ist es bekannt, zum Filtern des einem Teich zu­ fließenden Wassers Teichfilterkästen mit Pflanzenhalterungen aus Kokosfa­ sermatten zu verwenden. Durch die darin eingesetzten Pflanzen fließt das Teichwasser und wird dabei gefiltert. Die in den Behältern befindlichen Wurzeln sind nicht frei beweglich sondern starr eingebettet und tragen damit kaum zur Ausbildung einer erforderlichen Biologie bei.

Hierbei ist es nachteilig, daß diese Anlagen der herkömmlichen Art eines relativ hohen Aufwandes zur Reinigung dieser Behältnisse bedürfen, um Verstopfungen bzw. Verschlammungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Minimierung des Energie­ aufwandes bei der Abwasserreinigung zu erreichen, die Prozeßüberwachung zu verringern und insgesamt eine kostengünstige und qualitativ hochwertige Wasserqualität zu erzielen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß, wie aus den Ansprüchen ersichtlich gelöst. Dabei wird das zu reinigende Abwasser vorzugsweise über eine Filtermiete einem Klärbecken zugeführt. Beim Einlauf des Abwassers in das Klärbecken erfolgt durch eine Be­ lüftungseinrichtung ein Sauerstoffeintrag in das Abwasser. Die einfachste Form dieser Belüftungseinrichtung könnte gegebenenfalls eine Überlaufein­ richtung sein.

Das Klärbecken ist so aufgebaut, daß in einem konisch abfallenden Sedimen­ tationsraum die schweren Bestandteile des Abwassers absinken können und über eine Entnahmestelle auf beliebige Art entfernbar sind. In Flußrichtung des Abwassers steigt der Beckenboden an und bildet den sich verjüngenden Beckenbodenabschnitt. Dieser zwingt das Abwasser beim Durchfluß nach oben zu steigen und die auf der Wasseroberfläche schwimmende Pflanzenmatte mit ihrem kräftig ausgebildetem Wurzelbereich zu durchdringen. Der biologische Abbauprozeß, der bereits in der Filtermiete begonnen hat, wird auch im Be­ reich der schwimmenden Pflanzenmatte intensiv fortgesetzt. Nach dem Pas­ sieren dieses Bereiches durchläuft das Abwasser eine auf einer Schwelle angeord­ nete feste Pflanzenmatte, die sich mit ihrer Unterseite im Abwas­ ser befindet und ebenfalls über ein kräftig ausgebildetes Wurzelbereich ver­ fügt. Die schwimmende Pflanzenmatte ist im Klärbecken frei beweglich ange­ ordnet, wodurch anfallende Reinigungsarbeiten wesentlich erleichert werden. Von der Schwelle mit der feststehenden Pflanzenmatte gelangt das Abwasser über eine Überlaufeinrichtung in den Abflußbereich, oder aber in ein weite­ res Klärbecken, um dort eine weitere biologische Reinigung, wie vorbeschrie­ ben, zu durchlaufen.

Die Bewuchsträger der Pflanzenmatten sind vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das nicht verrotten kann.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Abwas­ serereinigungsprozesse in einem Becken, Behälter oder Graben konzentriert werden und damit die Raum-/Zeitproblematik vereint wird.

Da die schwimmende Pflanzenmatte auf der Wasseroberfläche frei beweglich ist, wird eine Verstopfung des Filtersystems nahezu vermieden. Dies wird insbesondere durch das frei zu durchfließende Wurzelsystem bewirkt, in dem sich eine äußerst aktive Freßkette von Mikroorganismen und Kleinstlebewesen bestens entwickeln kann. Der dabei mineralisierte Schlamm sinkt in den Sedi­ mentationsraum ab und kann über die Entnahmestelle entsorgt werden.

Die außerordentlich große biologische Aktivität im leicht durchströmten Wur­ zelbereich war ein überraschendes Ergebnis der Erfindung.

Der CSB/BSB-, Stickstoff- und Phosphorabbau bewegt sich im oberhalb des Rahmens traditioneller Pflanzenkläranlagen, wobei mit der erfindungsgemäßen Ausführung wesentlich kostengünstiger gearbeitet wird.

Selbst die Wachstumsreduzierung im Herbst und die Wintertemperaturen führen, trotz Reduzierung der biologischen Aktivitäten, nicht zum Ausfall der Anlage.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kläranlage Freifließende oder durch eine Leitung geführte Abwässer werden über eine Filtermiete 1 geleitet, in der bereits ein biologischer Abbau der Verunrei­ nigungen beginnt. Eine Belüftungseinrichtung 2 kann je nach Erfordernis als eine Absperrung ausgebildet sein, aus der das Abwasser in das Klärbecken 3 plätschert, oder sie ist direkt als Luftzuführung für größere Sauerstoff­ zufuhr ausgelegt. Durch die Belüftungseinrichtung 2 erfolgt ein Sauerstoff­ eintrag in die bereits in einem biologischen Abbauprozeß befindlichen Ab­ wässer, die dann in ein Klärbecken 3 geleitet werden. Das Klärbecken 3, das auch als Graben ausgebildet sein kann, ist mit einem sich nach unten ver­ jüngenden Sedimentationsraum 4 versehen, in dem bei ausreichender Verweil­ zeit des Abwassers die Sinkstoffe des Abwassers weitgehendst sedimentieren und über eine Entnahmestelle 5 durch Absaugen oder Abfließen entfernt werden können. Auf dem Abwasser im Klärbecken 3 ist mindestens eine Pflanzenmatte 6 schwimmend auf einem nicht verrottbaren Bewuchsträger 7 angeordnet. Die schwimmende Pflanzenmatte 6 ist in einer gewissen Entfer­ nung von der Einleitungsstelle des Abwassers entfernt plaziert. Damit wird eine Intensivierung des biologischen Prozesses eingeleitet, da durch den ungehinderten Lichteinfall u. a. der Algenvermehrung der Weg geebnet wird. Mineralisierte Bestandteile gleiten auch hier über den Beckenbodenabschnitt 8 in den Sedimentationsraum 4 ab. Vorteilhafterweise ist die schwimmende Pflanzenmatte 6 ortsveränderlich ausgebildet, so daß sie z. B. bei Reinigungs­ arbeiten behutsam verschoben werden kann. Unterhalb des Bewuchsträgers 7 bildet sich ein relativ großer Wurzelbereich aus. Und in diesem Wurzel­ bereich setzt sich die biologische Reinigungsarbeit intensiv fort. Dies erfolgt z. B. durch

• - eine Filterwirkung des Wurzelraumes bei gleichzeitiger Vergleichmäßigung der Strömung,
• - den Eintrag von Sauerstoff in das Wasser über die Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen,
• - die Nährstoffaufnahme für die Pflanzen durch die Wurzeln und
• - den Auf- und Ausbau einer intensiven Mikro- und Makrobiologie im be­ deckten und unbedeckten Klärbecken.

Dabei entwickelt sich eine aktive Freßkette von Mikroorganismen und Klein­ lebewesen, die den biologischen Abbau der Schadstoffe wesentlich beein­ flussen. Der CSB/BSB-, Stickstoff- und Phosphorabbau entspricht und übertrifft die Abbauraten traditioneller Pflanzenkläranlagen, bei gleichzei­ tigem einfacheren und kostengünstigeren Aufbau und minimierter Wartung.

Überraschender Weise konnte in dem leicht durchströmten Wurzelraum eine wesentlich höhere biologische Aktivität, als sie bisher erwartet werden konnte, aufgebaut werden. Auch normale Wintertemperaturen und damit eintretende Reduzierung des Pflanzenwachstums reduzieren zwar ebenfalls die biologische Aktivität, bringen sie aber nicht zum Erliegen.

Der Boden des Klärbeckens 3 verjüngt sich in Abwasserflußrichtung zu einem ansteigenden Beckenbodenabschnitt 8. Mineralisierte Bestandteile gleiten auch hier über den Beckenbodenabschnitt 8 in den Sedimentationsraum 4 ab. Durch diesen Beckenbodenabschnitt 8 kann das Abwasser zu einer festste­ henden Pflanzenmatte 9 geleitet werden. Diese Pflanzenmatte 9 ist auf einer Schwelle 10 angeordnet, wobei sich die Unterkante der feststehenden Pflanzenmatte 9 vorteilhafterweise unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Über diese Pflanzenmatte 9 kann das Abwasser je nach Reinigungsgrad, durch eine Überlaufeinrichtung 11 geregelt, in einen Abflußbereich 12 geleitet werden, oder es wird einem weiteren Klärbecken 3', zwecks noch intensiverer biologischer Reinigung, zugeführt. Beim Durchfließen des Wurzel­ raumes der feststehenden Pflanzenmatte 9 werden Schmutzpartikel mit Mikroorganismen und Kleinstlebewesen weitgehend zurückgehalten und dem ersten Klärbecken 3 erhalten. Damit können diese weiterhin die biologische Reinigung auch im Bereich der feststehenden Pflanzenmatte 9 fortsetzen. Durch nachfolgende Klärbecken 3' wird eine Kaskadenbildung bewirkt und diese sorgt für einen weiteren Abbau mit unterschiedlichen biologischen Systemen. Diese sind erforderlich, weil durch den jeweils höheren Rein­ heitsgrad des Abwassers in den einzelnen Kaskaden sich veränderte Abbau­ erfordernisse der noch vorhandenen Verunreinigungen herausbilden. Dem paßt sich die erforderliche Biologie an.

Bezugszeichenaufstellung

1

Filtermiete

2

Belüftungseinrichtung

3

Klärbecken

3

' Klärbecken

4

Sedimentationsraum

5

Entnahmestelle

6

schwimmende Pflanzenmatte

7

Bewuchsträger

8

Beckenbodenquerschnitt

9

feststehende Pflanzenmatte

10

Schwelle

11

Überlaufeinrichtung

12

Abflußbereich

Claims (5)

1. Verfahren zum mechanischen/biologischen Reinigen von Abwasser, wobei einem Klärbecken Abwasser zugeführt werden, deren schwerere Bestandteile in den Sedimentationsraum absinken, das Wasser durch eine schwimmende Pflanzenmatte unterhalb der Wasseroberfläche durch den Wurzelraum der Pflanzenmatte und durch eine feststehende Pflanzenmatte mit einer Überlaufeinrichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Klärbecken vom Einlauf bis zu einer Entnahmestelle für die Sedimente konisch abfällt und in Flußrichtung des Abwassers ansteigt, wobei sich auf dem ansteigenden, sich verjüngendem Beckenabschnitt die auf einem Bewuchsträger angeordnete schwimmende Pflanzenmatte befindet und daß die Abwässer aus dem Klärbecken zu einer Schwelle geführt werden und auf dieser Schwelle die feste Pflanzenmatte angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzufuhr über eine Filtermiete (1) erfolgt, in der ein intensiver biologischer Abbau beginnt und in das weiterfließende Abwasser über die Belüftungseinrichtung (2) die Zuführung von Sauerstoff erfolgt.

3. Einrichtung zur mechanisch/biologischen Abwasserreinigung mit einem Klärbecken, mit einem Sedimentationsraum, einer schwimmenden Pflanzenmatte, einer feststehenden Pflanzenmatte, einer freien Wasserfläche und einem Überlauf für das gereinigte Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Klärbecken (3) von einem Abwasserzufluß mit Belüftungseinrichtung (2) an in Abwasserflußrichtung grundwärts zu einem Sedimentationsraum (4) geneigt ist, dort eine Entnahmestelle (5) für sedimentierten Schlamm eingerichtet ist und der weiterführende Grund des Klärbeckens (3) in Abwasserflußrichtung als aufwärts geneigter Beckenbodenabschnitt (8) ausgebildet ist, wobei dieser sich verjüngende Beckenbodenabschnitt mit der schwimmenden Pflanzenmatte (6) versehen ist, worauf sich eine Schwelle (10) mit der feststehenden Pflanzenmatte (9) anschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus mehreren nebeneinander oder hintereinander angeordneten Klärbecken bestehen kann, die jeweils vor dem Abflußbereich angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewuchsträger (7) aus nicht verrottbarem Material besteht und für die Wurzeln der Pflanzen durchdringbar ausgebildet ist.