DE19916381A1 - Geregelte kleine Kläranlage zur biologisch-chemischen Abwasserreinigung für Haushaltsabwässer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft geregelte kleine Kläranlagen zur biologisch-chemischen Abwasserreinigung, bei der ein Pufferbecken für das zu reinigende Abwasser vorgesehen ist und eine Pumpe mit oberem und unterem Schaltpunkt am Ablauf des Pufferbeckens zur Vergleichmäßigung der hydraulischen Belastung der nachfolgenden Reinigungsstufen dient. Vorzugsweise wird die biologische Reinigungskammer oder die biologische Reinigungskammer zusammen mit der Vorklärkammer als Pufferbecken eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine geregelte kleine Kläranlage zur biologisch-chemischen Abwasserreinigung für Haushaltsabwäs­ ser oder chargenweise anfallende Industrieabwässer.

Zur Reinigung von häuslichem Schmutzwasser, das in kleinen Mengen in abgelegenen Gebieten, z. B. bei landwirtschaftli­ chen Betrieben, Hotels, Campingplätzen oder in kleineren Siedlungen anfällt und aus geographischen Gründen keiner größeren Abwasserreinigungsanlage zugeführt werden kann, finden kleine Kläranlagen Verwendung.

Der Begriff kleine Kläranlage umfaßt Einzugsgebiete bis 10.000 Einwohner bzw. Industriebetriebe mit stoßweise anfallenden Abwasserströmen bis 1000 m³/Tag.

Die bekannten kleinen Kläranlagen arbeiten nach dem Durchlaufprinzip und werden nach dem erwarteten maximalen Zulaufvolumenstrom ausgelegt.

Bedingt durch das unregelmäßige Anfallen von häuslichen Abwässern und die sehr kurze Kanalstrecke gelangen die Abwässer direkt in den Reinigungsprozess. Bei der Auslegung der Kläranlagen muß berücksichtigt werden, daß bei großen Einleitvolumenströmen die mechanischen, biologischen und chemischen Verfahrensstufen nicht überlastet werden und die notwendigen Sedimentationszeiten und maximalen Raumbelastun­ gen nicht unter- bzw. überschritten werden.

Da die Durchflußgeschwindigkeit in Spitzenzeiten hoch ist und kaum Pufferzonen bestehen, müssen alle Verfahrensstufen deutlich überdimensioniert werden.

Die bekannten Kläranlagen bestehen im allgemeinen aus einer mechanischen Vorklärung, wie Rechen, Sandfang, Sedimentati­ onsbecken, einer biologischen Reinigungsstufe, wie Bele­ bungsverfahren, Festbettverfahren, Tropfkörperverfahren, ggf. einer chemischen Behandlungsstufe z. B. in Form einer Fällung des gelösten Phosphors durch Zugabe von Metallsal­ zen, ggf. einer weiteren biologischen Stufe z. B. nachge­ schalteter Denitrifikation, einer mechanischen Reinigungs­ stufe zur Nachklärung, bestehend aus einer Sedimentation/Flo­ tation und/oder Filtration bis hin zu Membranfilterver­ fahren und gegebenenfalls einer physikalisch/chemischen Desinfektionsstufe.

Manchmal werden über eine längere Verweildauer die Klär­ substanzen in einem Behälter gesammelt, um dort durch Sedi­ mentation die Grobsubstanzen des Klärgutes abzutrennen. In dieser Vorklärkammer kommt es, bedingt durch den geringen Sauerstoffanteil in Verbindung mit der hohen organischen Substanzdichte, zur anaeroben Zersetzung, also Fäulnisbil­ dung, was eine anschließende biologische Reinigung behin­ dert.

Allen mechanischen und chemischen Verfahrensschritten ist gemein, daß sie vom anfallenden Volumenstrom pro Zeitein­ heit abhängig sind. Die spezifische Aufenthaltszeit z. B. in einem Flockenreaktor entscheidet über die Größe der sich bildenden Flocken und damit über die Effektivität der nachgeschalteten Flockenseparation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kleine Kläranla­ gen zur biologisch-chemischen Abwasserbehandlung so zu be­ treiben, daß extreme Schwankungen des Volumenstromes nicht zur Störung der Abwasserreinigung führen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird mit einem Pufferbecken gearbeitet, in dem eine Pumpe mit oberem und unterem Umschaltpunkt zur Vergleichmäßigung der hydraulischen Belastung der nachfol­ genden Reinigungsstufen angeordnet ist. Vorzugsweise wird die biologische Reinigungsstufe als Pufferbecken einge­ setzt. Für Notfälle, z. B. bei Pumpendefekt sind Notüberläufe vorgesehen.

Die Schaltung für die Pumpe wird vorzugsweise als Schwimmer­ schaltung mit oberem und unterem Regelpunkt ausgebildet. Die Schaltung für die Pumpe wird so eingestellt, daß die Pumpe wenig stillsteht, jedoch das Pufferbecken nicht überläuft.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Pumpen sind auf einen Durchfluß ausgelegt, der größer ist als der mittlere Zufluß zur Anlage. Damit wird zum einen verhindert, daß das Puffer­ becken überläuft, aber zum anderen die Pumpe wenig still­ steht. Über den einstellbaren oberen und unteren Schalt­ punkt des Schwimmers werden Schwankungen im Zufluß ausgegli­ chen.

Für extreme Zulaufmengen kann eine zweite Pumpe mit einem höher liegenden oberen Schaltpunkt vorgesehen sein. Ebenso ist ein Notüberlauf denkbar. Das über diese Notüberläufe abgegebene Abwasser wird extra aufgefangen und dem Kreis­ lauf nach Abnahme der extremen Zulaufmenge wieder zugeführt oder das Abwasser wird, nur teilweise geklärt, über geson­ derte Notüberläufe abgegeben.

Die weitere Erläuterung der Erfindung wird an einer Kläran­ lage vorgenommen, die aus einer mechanischen Vorklärung, einer biologischen Reinigung, einer chemischen Phosphatfäl­ lung, einer nachgeschalteten Denitrifikation und einer Sedimentation als Nachklärung besteht.

Das anfallende unbehandelte Abwasser wird, ohne es im Sam­ melkanal oder einem zusätzlichen Pufferbecken zwischenzula­ gern, der klassischen mechanischen Vorklärung zugeführt. Von dort gelangt es in die biologische Reinigungskammer, die gleichzeitig in erfindungsgemäßer Weise als Puffer­ becken ausgestaltet ist. Die Berechnung der Größe der biolo­ gischen Reinigungskammer erfolgt nach der anfallenden Tages­ fracht. Die hydraulische Belastung hat hier nur geringen Einfluß. Die hydraulischen Verhältnisse sind erst nach Passieren der biologischen Reinigungsstufe für die weitere Aufbereitung des Abwassers von besonderem Interesse.

Um eindeutige hydraulische Verhältnisse für die nachfolgen­ den Reinigungsstufen zu schaffen, wird das Abwasser aus der biologischen Reinigungsstufe mittels einer Pumpe mit vorge­ gebenem Volumenstrom in die nachfolgenden Reinigungsstufen gefördert. Die Pumpe ist auf einen Durchfluß ausgelegt, der größer ist als der erwartete mittlere Zufluß zur Anlage. Die exakte Förderleistung wird im Anlagenbetrieb den tat­ sächlichen Gegebenheiten angepaßt.

Als Pufferbecken wird die biologische Reinigungskammer verwendet, die über eine einfache Höhenmessung bzw. einen Schwimmerschalter die Pumpe am oberen bzw. unteren Schalt­ punkt an- bzw. ausschaltet. Für den Fall des Pumpenausfalls oder eines unvorhergesehenen extremen Abwasserzustroms kann eine zweite Pumpe mit einem höherliegenden oberen Schalt­ punkt und/oder ein Notüberlauf vorgesehen werden.

Durch die Verwendung der für die biologische Reinigung dienenden Kammer als Pufferbecken erübrigt sich der Einbau eines externen Pufferbeckens. Die große Beckenoberfläche der biologischen Reinigungskammer und gegebenenfalls zusam­ men mit der ebenfalls angestauten Vorklärkammer ermöglicht bei geringer Differenz des Wasserspiegels ein ausreichendes Puffervolumen. Vom Zusammenspiel der Größe des Puffervolu­ mens und der eingestellten Pumpleistung ist die Dauer eines jeden einzelnen Pumpenvorgangs abhängig.

Der mit genau festgelegtem Volumenstrom erfolgende Pumpvor­ gang macht es möglich, dem geförderten Abwasserstrom aus der biologischen Reinigungsstufe eine exakt definierte Menge z. B. eines Metallsalzes für die Phosphatfällung hinzuzugeben. Die auf eine fehlerhafte Dosierung empfindli­ che chemische Phosphatfällung ist jetzt leicht durchzufüh­ ren und eine Überdosierung der Chemikalien wird verhindert.

Als Flockungsreaktoren bei der Phosphatfällung werden anstelle der üblichen Rührbehälter einfache, nur während des Pumpvorgangs aktive Rohrreaktoren benutzt. In diesen gelingt die Flockenbildung bei vorgegebenen hydraulischen und geometrischen Verhältnissen ohne die Zufuhr von mechani­ scher Energie. Bei Stillstand der das Abwasser fördernden Pumpe ruht auch die Flockungsmittel- und ggf. Flockungs­ hilfsmitteldosierung. Die Flockenbildung findet jedoch aucl noch im nicht durchströmten Rohrreaktor, wenn auch nur sehr langsam, statt. Es kommt infolge der fehlenden Scherkräfte in den Ruhephasen zu keiner Flockenzerstörung.

Außer den Chemikalien zur chemischen Phophatfällung können gleichzeitig weitere Substanzen dem aus der biologischer. Abwasserstufe abgepumptem Abwasser in gewünschter Menge zugegeben werden. Dazu zählt das Einbringen einer leicht abbaubaren Kohlenstoffquelle, wie Essigsäure oder Methanol für die nachgeschaltete Denitrifikation oder die Zugabe von desinfizierenden Chemikalien, wie z. B. chlorhaltigen oder sauerstoffabgebenden Verbindungen.

Die hydraulische Auslegung der jetzt folgenden Nachklärung erfolgt anhand des von der Pumpe tatsächlich geförderten Volumenstromes.

Durch die erfindungsgemäß geregelte kleine Kläranlage ist es möglich, chemische Behandlungsstufen, die aufgrund ihres komplexen Zusammenspiels von Volumenstrom, Konzentration, Verweilzeit und Reaktorgeometrie bisher nicht in kleinen Kläranlagen realisiert werden konnten bei einer gleichzeiti­ gen Verkleinerung der Becken und Apparate in den einzelnen Bearbeitungsstufen nach dem Pufferbecken vorzunehmen.

Neben den positiven Effekten für die der biologischen Reinigungsstufe nachfolgenden Verfahrensschritte bewirkt der vergleichmäßigte Abtransport des Abwassers aus der biologischen Stufe auch dort eine vergleichmäßigte Be- bzw. Entlastung, so daß bessere Abbauleistungen erreicht werden.

Claims (5)

1. Geregelte kleine Kläranlage zur biologisch-chemischer Abwasserreinigung für Haushaltsabwässer, Industrieabwäs­ ser und Gewerbeabwässer dadurch gekennzeichnet, daß ein Pufferbecken für die nachfolgenden Reinigungs­ stufen vorgesehen ist und eine Pumpe mit oberem und unterem Schaltpunkt im Pufferbecken zur Vergleichmäßi­ gung der hydraulischen Belastung in den nachfolgender Reinigungsstufen angeordnet ist.

2. Geregelte kleine Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pufferbecken die biologische Reinigungskammer dient.

3. Geregelte kleine Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pufferbecken die biologische Reinigungskammer zusammen mit der Vorklärkammer dient.

4. Geregelte kleine Kläranlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die För­ derleistung der Pumpe so ausgelegt ist, daß sie wenig Stillstandszeiten aufweist.

5. Geregelte kleine Kläranlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Pufferbecken für Notfälle eine zweite Pumpe mit höheren oberen Schaltpunkt und/oder ein Notüberlauf in ein separates Becken und/oder zum Ablauf vorgesehen ist.