DE19939917C1 - Mehrkammerklärgrube - Google Patents

Abstract

Eine Klärgrube mit einer Außenwand (1), einem Boden (2), einer obenseitigen Öffnung (3) und mehreren von Wandungen begrenzten Klärkammern, von denen eine als Hauptklärkammer (8) und eine als Nachklärkammer (9) ausgebildet ist, die miteinander so verbunden sind, daß zu klärendes Abwasser aus der Hauptklärkammer (8) in die Nachklärkammer (9) fließen kann, weist die einzelnen Klärkammern voneinander trennende Trennwandungen auf. Die Trennwandungen (7) der Hauptklärkammer (8) sind zumindest bereichsweise gewölbt ausgebildet. Vorzugsweise hat die Hauptklärkammer (8) einen runden Querschnitt, und die Öffnung (3) der Klärgrube ist oberhalb der Hauptklärkammer (8) angeordnet und entspricht in ihrer Form und Größe im wesentlichen dem Querschnitt der Hauptklärkammer (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klärgrube insbesondere für Kleinkläranlagen mit mehreren durch Trennwandungen voneinander separierten Klärkammern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Praxis sind derartige Klärgruben meist als Zwei- oder Dreikammerklär­ gruben nach DIN 4261 Teil 1 mit einer kreisrunden Außenwand ausgebildet. Gängige Dreikammergruben sind im Inneren mit zwei geraden Trennwänden ver­ sehen, die die Grube in eine Vorklärkammer mit halbkreisförmigem Querschnitt und eine Hauptklärkammer sowie eine Nachklärkammer mit jeweils viertelkreis­ förmigem Querschnitt aufteilen. Bekannte Zweikammergruben weisen nur eine gerade Trennwandung auf, die die Hauptklärkammer halbkreisförmigen Quer­ schnitts von der ebenso geformten Nachklärkammer abteilt. Solchen Zwei­ kammergruben ist in der Regel eine separate Einkammergrube als Vorklärkammer vorgeschaltet. Übliche Materialien für die gebräuchlichen Klärgruben sind zum einen Beton und zum anderen Kunststoffe.

Von Zeit zu Zeit müssen einzelne Klärkammern der Klärgruben leergepumpt werden, um Schlammablagerungen, andere Sedimente oder insgesamt durch bio­ chemische Prozesse umgekippten Grubeninhalt zu entfernen oder beispielsweise Wartungsarbeiten vorzunehmen. Am häufigsten erfolgt ein Leerpumpen der Vorklärkammer, da sich in dieser der überwiegende Schlammanteil absetzt. Das für den Klärvorgang erforderliche Bakteriengleichgewicht in den einzelnen Klär­ gruben ist recht sensibel und sollte möglichst wenig durch äußere Eingriffe beein­ flußt werden. Ein gleichzeitiges Abpumpen aller Klärkammern ist daher nicht wünschenswert, sofern nur bei einer Klärkammer die Notwendigkeit einer Ent­ leerung besteht. Wird jedoch nur eine Klärkammer leergepumpt, lastet auf den Trennwandungen zu den übrigen Querkammern durch das in diesen anstehende Abwasser ein enormer Druck, so daß die Trennwandungen sehr stark ausgelegt sein müssen. Besonders Klärgruben aus Beton werden dadurch sehr schwer und sind insbesondere in der an sich wünschenswerten, einstückigen Ausführungsform als sogenannte Monolithen kaum noch transportabel. Auch bei wegen ihres geringeren Gewichtes bevorzugten Klärgruben aus Kunststoffen ist die Not­ wendigkeit stark dimensionierter Trennwandungen nachteilig, da der verhält­ nismäßig hohe Preis von Kunststoffklärgruben im wesentlichen durch die Menge des benötigten Kunststoffmaterials bestimmt wird.

In den Deutschen Patentschriften 568 499, 572 608 und 650 702 sind ver­ schiedene Einkammerklärgruben beschrieben, die nach dem Emscher-Ver­ fahren (Absetzverfahren) arbeiten. Dabei erfolgt der gesamte Klärprozeß in einer einzigen Kammer der Grube, indem in diese Einsetzkörper verschiedener möglicher Geometrien eingebracht sind, die für gerichtete Teilchenströme der Schwebstoffe bzw. des absinkenden Schlamms in einen als Schlammfaulraum ausgebildeten Bereich der Grube sorgen. Die verschiedenen Bereiche der Grube werden jedoch durch den Einsetzkörper nicht voneinander getrennt, sondern es bestehen an vielen Stellen, insbesondere an der Unterseite des Einsetzkörpers flüssigkeitsdurchlässige Verbindungen. Das Problem der Bela­ stung einzelner Wandungen des Einsetzkörpers tritt beim Auspumpen derarti­ ger Klärgruben insoweit nicht auf, da stets nur die gesamte Grube leergepumpt werden kann, nicht aber einzelne Bereiche.

Die Erfindung befaßt sich daher mit dem Problem, gattungsgemäße Mehr­ kammerklärgruben zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut sind und bei möglichst geringem Materialbedarf Trennwandungen hoher Stabilität auf­ weisen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Klärgrube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die Trennwandungen der Hauptklärkammer, die von den übrigen Klärkammern begrenzt wird, gewölbt ausgebildet sind, werden die bei unter­ schiedlicher Befüllung der einzelnen Gruben auftretenden Kräfte gleichmäßig ver­ teilt. Spannungen werden abgeleitet und die Trennwandungen können insgesamt sehr viel dünner ausgelegt werden als bei herkömmlichen Klärgruben, was eine Material- und Kostenersparnis zur Folge hat. Als gewölbt im Sinne der Erfindung ist selbstverständlich auch eine Ausbildung aus mehreren zu einer Wölbung entsprechend zusammengesetzten geraden Trennwandungsbereichen anzusehen.

Wenn die Wandungen der Hauptklärkammer teilweise durch die Außenwandung der Klärgrube gebildet werden, zeigt die Trennwandung zu den übrigen Klär­ kammern vorzugsweise eine konvexe Wölbung und kann dadurch dem anstehen­ den Druck des Klärwassers ähnlich einer Staumauer auch bei geringer Wandstärke gut standhalten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und in den Figur dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im folgenden erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Zweikammer­ grube,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dreikammer­ grube,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Trägergestells für eine biologische Klärvor­ richtung,

Fig. 6 eine Draufsicht aus Richtung VI in Fig. 5 und

Fig. 7 den Gegenstand aus Fig. 5 mit eingebauter biologischer Klärvorrichtung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zweikammergrube weist eine runde Außen­ wand 1 auf, die nach unten von einem Boden 2 und oben von einem eine Öffnung 3 verschließenden Deckel 4 begrenzt wird. Der Deckel 4 selbst hat noch eine kleinere durch eine Verschlußplatte 5 verschließbare Revisionsöffnung 6. Das Innere der Grube ist durch eine Trennwandung 7 in eine Hauptklärkammer 8 und eine Nachklärkammer 9 unterteilt.

Die Trennwandung 7 der Hauptklärkammer 8 ist in Querschnitt kreisrund, was wegen einer optimalen Spannungsverteilung eine Ausführung mit extrem dünner Wandstärke ermöglicht.

Durch einen Zulauf 10' kann das zu klärende Abwasser in die Hauptklärkammer 8 eintreten, durch eine Übertrittsöffnung 11 in die Nachklärkammer 9 fließen und diese durch einen Ablauf 12 wieder verlassen. Im Bereich des Zulaufs 10' berührt die Trennwandung 7 die Außenwand 1 und ist an dieser stabilisierend festgelegt. Im übrigen reicht so in vorteilhafter Weise ein Zulauf 10' aus, der sich sowohl durch die Außenwand 1 als auch durch die Trennwandung 7 hindurcherstreckt.

Die obenseitige Öffnung 3 der Klärgrube befindet sich genau oberhalb der Hauptklärkammer 8 und stimmt mit deren Querschnittsform überein. Ein Zugriff auf die Hauptklärkammer ist dadurch stets auf einfache Weise möglich. Vor­ zugsweise ist die obenseitige Öffnung 3 geringfügig größer als die Haupt­ klärkammer 8, so daß die Trennwandung 7 der Hauptklärkammer 8 durch die obenseitige Öffnung 3 einteilig in die Klärgrube eingesetzt werden kann. Sowohl eine Montage am Einsatzort als auch eine Vormontage der gesamten Klärgrube ist dadurch einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen. In vorteilhafter Weise kann die runde Trennwandung der Hauptklärkammer dabei durch ein handels­ übliches Rohr gebildet werden, das von oben durch die obenseitige Öffnung 3 eingesetzt werden kann.

Insbesondere bei Gruben aus Kunststoff kann die Verbindung der Einzelteile einer derart mehrteiligen Ausbildung erreicht werden, indem in den Verbindungs­ bereichen, z. B. am unteren Ende der Trennwandung 7, zur Verbindung mit dem Boden 2 Heizdrähte eingelassen sind, die von außen an eine Spannungsquelle angeschlossen werden können und so über ihre Erwärmung zu einem Ver­ schmelzen bzw. Verschweißen der Einzelteile führen. Bei schwer schmelzbaren Materialien kann im Bereich der Heizdrähte auch ein Heißschmelzkleber aufge­ bracht sein. Diese Verbindungstechnik bietet große Vorteile, da sie auf einfache Weise zu flüssigkeitsdichten Verbindungen führt, die im übrigen durch erneutes Anlegen der Heizspannung an die Heizdrähte auch später wieder lösbar sind. Auch der Zulauf 10', die Übertrittsöffnung 11 und der Ablauf 12 lassen sich auf diese Weise montieren. Außerdem können entsprechend mit Heizdrähten vorbe­ reitete Blindverschlüsse evtl. an falschen Positionen angebrachte Bohrungen für Zu- oder Abläufe wieder verschließen. Schließlich kann die ganze Grube aus auf­ einanderzusetzenden Ringen, wie es bei Betongruben üblich ist, gebildet werden, die bei einer Ausführung in beispielsweise Kunststoff dann durch integrierte Heizdrähte miteinander verschweißbar sind.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäß ausgebildete Dreikammergrube mit einer Vorklärkammer 13, der Hauptklärkammer 8 und der Nachklärkammer 9. Die Trennwandungen 7 der Hauptklärkammer 8 sind wiederum im Querschnitt kreisrund, vorzugsweise durch ein Rohrstück gebildet. Die Trennwandungen 15, die Vor- 13 und Nachklärkammer 9 separieren, werden durch kleine und daher wenig belastete Wandstücke gebildet, die verhältnismäßig leicht montierbar sind. Die Hauptklärkammer 8 ist zentral mittig in der Klärgrube angeordnet, so daß sie durch die ebenfalls zentrische obenseitige Öffnung 3 einfach eingesetzt werden kann und auch später, beispielsweise bei Reparaturarbeiten leicht erreichbar ist. Die zentrische Anordnung der Hauptklärkammer 8 führt zudem zu einer mög­ lichst gleichmäßigen Druckverteilung auf die Trennwandungen 7 durch das anstehende Abwasser.

Das zu reinigende Abwasser tritt durch den Zulauf 10 in die Vorklärkammer 13 ein und fließt durch eine Durchtrittsöffnung 14 in die Hauptklärkammer 8 über. Durch die Übertrittsöffnung 11 gelangt es aus der Hauptklärkammer 8 in die Nachklärkammer 9, die es über den Ablauf 12 wieder verläßt. Die Vorklärung des Abwassers beim Durchlaufen der Vorklärkammer 13 dient im wesentlichen dazu, daß sich die festen Stoffe aus dem verunreinigten Wasser dort absetzen. Das Reinigungsvermögen der Vorklärstufe ist daher um so effektiver, je länger sich das Abwasser in der Vorklärkammer 13 aufhält. Bevorzugt sind daher der Zulauf 10 und die Durchtrittsöffnung 14 in möglichst weit voneinander beabstandeten Bereichen der Außenwand 1 bzw. der Trennwandung 7 angeordnet, damit das Abwasser eine möglichst große Strecke zurücklegen muß. Durch die Kreisring­ form der Vorklärkammer 13 sind der Zulauf 10 und die Durchtrittsöffnung 14 wesentlich weiter voneinander beabstandbar als bei herkömmlichen Klärgruben vergleichbarer Volumina. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das durch den Zulauf 10 in die Vorklärkammer 13 eintretende Abwasser von der Trenn­ wandung 7 der Hauptklärkammer 8 umgeleitet, was ebenfalls die Verweildauer des Abwassers in der Vorklärkammer 13 erhöht. Zu einer besseren natürlichen Reinigung der Vorklärstufe trägt ebenfalls über eine verlängerte Verweildauer des Abwassers in der Vorklärkammer 13 eine Anordnung des Zulaufs 10 und der Durchtrittsöffnung 14 in der dargestellten Art bei, wobei die Eintrittsrichtung 10" des Abwassers in die Vorklärkammer 13 und die Durchtrittsrichtung 14" in die Hauptklärkammer 8 im wesentlichen entgegengesetzt sind.

Zur Verbesserung der Klärwirkung ist es auch bei vorbekannten Klärgruben bereits üblich, die Hauptklärkammer mit einer biologischen Reinigungsstufe zu versehen. Dazu wird in der Hauptklärkammer im Bodenbereich eine Belüftungseinrichtung montiert, über der eine sog. Festbettauflage angebracht wird, auf der eine Bakterienträgereinrichtung, Festbett genannt, ruht. Daran siedeln sich die für die biologische Klärstufe erforderlichen Bakterien an. Der für die Aktivierung der Bakterien notwendige Sauerstoff entströmt der darunter angeordneten Be­ lüftungseinrichtung und steigt an der Bakterienträgereinrichtung entlang nach oben. In die bekannten im Querschnitt meist halbkreis- oder viertelkreisförmigen Hauptklärkammern erfolgt der Einbau der Belüftungseinrichtung und der Bak­ terienträgereinrichtung aufwendig in mehreren Schritten durch einzelnes An­ passen und Zurechtschneiden der Elemente vor Ort, nachdem die Klärgrube be­ reits in den Erdboden eingesetzt ist. Auch müssen diese Elemente in die Haupt­ klärkammer der vorbekannten Klärgrube in mehreren Einzelteilen eingesetzt werden, da zu große Elemente in der Regel durch die zentrische, runde obere Öffnung, die mit der Hauptklärkammer bei vorbekannten Klärgruben nicht korrespondiert, nicht einsetzbar sind. Schließlich müssen die verwendeten Mon­ tagehilfsmittel zwischen den einzelnen Montageschritten aushärten, so daß der gesamte Einbau sehr zeitaufwendig ist.

Es ist daher von Vorteil, die Belüftungseinrichtung und die Bakterienträgerein­ richtung in einem in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Gestell 16 zu einer biolo­ gischen Klärvorrichtung zu verbinden. Dies ist in Fig. 7 zu erkennen. Somit kann die biologische Klärvorrichtung als Ganzes entsprechend den Maßen der Haupt­ klärkammer 8 vormontiert und im Ganzen in die Hauptklärkammer 8 eingesetzt werden.

Das Gestell 16 weist einen unteren Aufnahmerahmen 17 auf, auf den zunächst die Belüftungseinrichtung mit Belüfterstäben 18 und einer sich von diesen nach oben erstreckenden Zuluftleitung 19 aufgelegt wird. Vom unteren Aufnahme­ rahmen 17 erstrecken sich seitliche Aufnahmestangen 20 nach oben. An diesen kann über den Belüfterstäben 18 eine Festbettauflage 21 befestigt werden, die die anschließend darauf aufgesetzte Bakterienträgereinrichtung 22 trägt. Den oberen Abschluß des Gestells 16 bildet ein oberer Rahmen 23, der über Muttern 24 auf die seitlichen Aufnahmestäbe 20 aufschraubbar ist. Der obere Rahmen 23 trägt zur Stabilisierung des Gestells 16 bei und verhindert beim späteren Einsatz der biologischen Klärvorrichtung ein Aufschwimmen der Bakterienträgereinrichtung 22. An dem oberen Rahmen 23 ist vorzugsweise ein Verladegriffelement 25 an­ geordnet, über das die biologische Klärvorrichtung im Ganzen in die Hauptklär­ kammer 8 durch die korrospondierende obenseitige Öffnung 3 eingesetzt oder wieder entfernt werden kann. Sowohl Reparaturen oder Reinigungsarbeiten an der Klärgrube als auch an der biologischen Klärvorrichtung selbst werden dadurch erheblich vereinfacht. Auch ist es möglich, eine veraltete oder defekte biologische Klärvorrichtung im Ganzen gegen eine neue auszutauschen. Bereits vor der Montage vor Ort kann die biologische Klärvorrichtung schon im Werk in die Hauptklärkammer eingelassen und an dieser für eine Funktionsprüfung ange­ schlossen werden. Ein einfaches Entfernen durch die korrespondierende oben­ seitige Öffnung ist jederzeit wieder möglich. Auch für eine kompakte Bauweise der biologischen Klärvorrichtung ist die Ausgestaltung der Hauptklärkammer mit gewölbten, vorzugsweise kreisrunden Trennwandungen von großem Vorteil.

Claims (13)

1. Klärgrube mit einer Außenwand (1), einem Boden (2), einer obenseitigen Öffnung (3) und mehreren von Wandungen begrenzten Klärkammern, von denen eine als Hauptklärkammer (8) und eine als Nachklärkammer (9) ausgebildet ist, die miteinander so verbunden sind, daß zu klärendes Abwasser aus der Haupt­ klärkammer (8) in die Nachklärkammer (9) fließen kann, und wobei die einzelnen Klärkammern voneinander durch Trennwandungen getrennt sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trennwandungen (7) der Hauptklärkammer (8) zumindest bereichsweise gewölbt ausgebildet sind.

2. Klärgrube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptklär­ kammer (8) einen runden Querschnitt aufweist.

3. Klärgrube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3) oberhalb der Hauptklärkammer (8) angeordnet ist und in ihrer Form und Größe im wesentlichen dem Querschnitt der Hauptklärkammer (8) entspricht.

4. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptklärkammer (8) die Außenwand (1) zumindest bereichsweise berührt.

5. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Hauptklärkammer (8) teilweise durch die Außenwand (1) gebildet werden.

6. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptklärkammer (8) zentrisch in der Klärgrube angeordnet ist.

7. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptklärkammer (8) als biologische Klärkammer mit integrierbarer Belüftungs- (18, 19) und Bakterienträgereinrichtung (22) ausgebildet ist, wobei die Belüftungs­ einrichtung (18, 19) und die Bakterienträgereinrichtung (22) in einem Gestell (16) zu einer biologischen Klärvorrichtung verbunden sind.

8. Klärgrube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (16) wenigstens ein Verladegriffelement (25) aufweist.

9. Klärgrube nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die biolo­ gische Klärvorrichtung im Ganzen aus der Hauptklärkammer (8) herausnehmbar ausgebildet ist.

10. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit zumindest drei Klär­ kammern, von denen wenigstens eine als Vorklärkammer (13) ausgebildet ist, die im oberen Bereich einen Zulauf (10) und in der Trennwandung (7) zur Haupt­ klärkammer (8) eine Durchtrittsöffnung (14) für das Abwasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (14) und der Zulauf (10) weit voneinander entfernt sind.

11. Klärgrube nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Zu­ lauf (10) und Durchtrittsöffnung (14) derart, daß durch den Zulauf (10) in die Vorklärkammer (13) eintretendes Abwasser durch die Trennwandung (7) der Hauptklärkammer (9) umgeleitet wird.

12. Klärgrube nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Zulauf (10) und Durchtrittsöffnung (14) derart, daß die Eintrittsrichtung (10") des Abwassers in die Vorklärkammer (13) und die Durchtrittsrichtung (14") durch die Durchtrittsöffnung (14) im wesentlichen entgegengesetzt sind.

13. Klärgrube nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen mehrteiligen Aufbau aus verbindbaren Einzelteilen, die in ihren Verbindungs­ bereichen zumindest einseitig Heizdrähte aufweisen.