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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine biologische Klärvorrichtung
mit wenigstens einer Klärkammer
und einer in der Klärkammer
angeordneten Tauchpumpe zur Behandlung von Abwasser.
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Zur
Abwasserreinigung für
Haushalte, die nicht an das öffentliche
Kanalnetz angeschlossen sind, werden häufig Kleinkläranlagen
eingesetzt. Sie umfassen gewöhnlich
außer
der eigentlichen Klärkammer
noch zumindest eine vorgeschaltete Vorklärkammer, die zur Abscheidung
von Grobstoffen und zur Speicherung dient. Aus der Vorklärkammer
wird das Abwasser in die eigentliche Klärkammer zur biologischen Klärung unter
Verwendung des SBR-Verfahrens (Sequencing Batch Reaktor) eingeleitet,
das als solches bekannt ist. Hierbei muß der Inhalt der Klärkammer
von Zeit zu Zeit belüftet
und durchmischt werden. Das gereinigte Abwasser wird durch geeignete
Pumpeinrichtungen in einen Klarwasser-Auslaß abgeführt. Ferner kann es sich als
notwendig erweisen, überschüssigen Klärschlamm
aus der Klärkammer
abzuführen.
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Nach
dem Stand der Technik werden die vorstehend genannten Funktionen
von unterschiedlichen Einrichtungen wie beispielsweise mehreren Pumpen
oder nur einer Pumpe und mehreren Steuerventilen durchgeführt.
EP 1 388 524 A1 zeigt
eine Anlage, bei welcher lediglich eine einzige Tauchpumpe in der
Klärkammer
angeordnet ist, die die Belüftung,
die Schlammrückführung und
die Klarwasserentleerung übernimmt.
Bei dieser Anordnung ist es jedoch erforderlich, in den entsprechenden
Zweigleitungen, die von der Tauchpumpe ausgehen, Magnetventile anzuordnen,
die entsprechend der jeweiligen Pumpenfunktion abgesperrt oder geöffnet werden. Derartige
Ventile sind störanfällig und
verursachen einen gewissen Wartungs- und Überwachungsaufwand zur Gewährleistung
einer einwandfreien Funktion der Anlage. Darüber hinaus zeigt
EP 1 650 169 A1 eine Klärvorrichtung,
bei welcher die Tauchpumpe druckseitig an eine Schlammrückführungsleitung
angeschlossen ist, von der eine Zweigleitung zum Klarwasser-Auslaß abzweigt.
Durch eine einfache Ventilvorrichtung wird die Schlammrückführungsleitung nach
dem Abfordern eines Schwalls von Wasser oder Klärschlamm geschlossen. Wird
die Pumpe länger
betrieben, kann nachfolgend Klarwasser in den Auslaß abgefördert werden.
Die Durchmischungs- und Belüftungsfunktion
muß jedoch
durch einen zusätzlichen
Tauchmotorlüfter übernommen
werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine biologische Klärvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einer reduzierten Anzahl
von Komponenten auskommt und bei welcher insbesondere die Zahl wartungsbedürftiger
und störanfälliger Teile
vermindert ist, so dass die gesamte Anlage kostengünstig und
mit geringem Aufwand störungsfrei
betrieben werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
biologische Klärvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Klärvorrichtung
umfaßt
lediglich eine einzige Tauchpumpe in der Klärkammer, die an den Einlaß eines
Wegeventils mit zwei Abgängen
angeschlossen ist. Der erste Abgang ist an eine Mischleitung angeschlossen,
die wieder in die Klärkammer
mündet
und dazu verwendet werden kann, den Inhalt der Klärkammer
zu durchmischen, indem die Tauchpumpe das darin enthaltene Abwasser über die
Mischleitung umpumpt. Ein zweiter Abgang des Wegeventils ist an
eine Entleerungsleitung angeschlossen, die in einen Klarwasser-Auslaß mündet.
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Die
vorgeschlagene Anlage kommt ebenfalls lediglich mit einer einzigen
Tauchpumpe aus, benötigt
darüber
hinaus jedoch nur ein einziges Ventil, nämlich das Wegeventil, das zwischen
dem ersten und dem zweiten Abgang entsprechend der gewünschten
Funktion umschaltbar ist. Im Mischbetrieb, das heißt bei dem
oben beschriebenen Umpumpen des Klärkammer-Inhalts durch die Mischleitung,
ist der erste Abgang geöffnet,
während
der zweite Abgang geschlossen ist. Umgekehrt wird beim Abführen des
Klarwassers der erste Abgang geschlossen. Da diese Umschalt- und
Abstellfunktion durch ein einziges Ventil übernommen wird, das gegebenenfalls
durch die Druckverhältnisse
an seinem Einlaß gesteuert
werden kann, können
sich weitere Steuervorrichtungen erübrigen, wie sie beim Stand der
Technik erforderlich sein müssen,
um verschiedene Magnetventile in unterschiedlichen Leitungsabschnitten
zu koordinieren. Hierdurch wird ein störungs- und wartungsfreier Betrieb
möglich.
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Die
Anordnung der Tauchpumpe mit dem daran angeschlossenen Wegeventil
ist somit auf die wesentlichen Funktionen der Durchmischung und Belüftung des
Klärkammer-Inhalts
und der Klarwasser-Abförderung
beschränkt,
während
weitere Funktionen wie insbesondere das Zuführen von Abwasser aus der Vorklärkammer
in die Klärkammer
durch sehr einfach gestaltete Einrichtungen wie etwa einen Überlauf übernommen
werden können.
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Vorzugsweise
mündet
in die Durchmischungsleitung eine Verbindungsleitung, deren freies Ende
in die Vorklärkammer
mündet.
Diese Verbindungsleitung dient vorzugsweise zum Ansaugen von Abwasser
und/oder Luft aus der Vorklärkammer.
Der hierzu notwendige Saugdruck wird ebenfalls durch die Tauchpumpe
aufgebaut. Die Strömungsquerschnitte
in der Mischleitung und in der Verbindungsleitung sind so zu bemessen,
dass bei einem ausreichenden Strömungsdruck
in der Mischleitung nach dem Venturi-Prinzip Abwasser, Luft oder
ein Luft-Abwasser-Gemisch durch die Verbindungsleitung angesaugt
und in die Mischleitung befördert
wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das freie Ende der Verbindungsleitung einen glockenförmigen Schwimmkörper, dessen
unterer Rand sich unterhalb des Abwasserspiegels der Vorklärkammer
befindet und der auf einer Höhe
oberhalb seines unteren Randes zumindest eine Öffnung aufweist. Mit Hilfe
eines solchen Schwimmkörpers läßt sich
steuern, ob Luft oder Abwasser aus der Vorklärkammer angesaugt wird. Ist
der Schwimmkörper bis
zu einem Pegel oberhalb seiner Öffnung
gefüllt, wird
ausschließlich
Abwasser angesaugt. Befindet sich die Öffnung oberhalb des Wasserspiegels,
wird Luft angesaugt. Bevorzugt wird die Auf- und Abbewegung des
Schwimmkörpers
durch einen oberen und einen unteren Anschlag in der Vorklärkammer
begrenzt. Befindet sich der Pegel in der Vorklärkammer in einem Bereich zwischen
dem oberen und dem unteren Anschlag, schwimmt der Schwimmkörper an der
Oberfläche,
wobei sich aufgrund seines Eigengewichts im mit Wasser gefüllten Zustand
die Öffnung unterhalb
des Wasserspiegels befindet (Ansaugen von Abwasser). Erreicht der
Schwimmkörper
beim weiteren Abfallen des Pegels den unteren Anschlag, kann er
sich nicht weiter nach unten bewegen, so dass der Pegel unter das
Niveau der Öffnung
fällt und Luft
angesaugt wird. Hierdurch verringert sich das Gewicht des Schwimmkörpers so
weit, dass die Öffnung über die
Abwasseroberfläche
angehoben wird und ausschließlich
Luft gefördert
wird. Die Verbindungsleitung leert sich, und der Pe gel in der Vorklärkammer
steigt erst dann, wenn von außen
oder einer vorgeschalteten zweiten Vorklärkammer weiteres Abwasser in
die Vorklärkammer
eingefüllt
wird. Der Schwimmkörper
erreicht dann schließlich
den oberen Anschlag, bis der Pegel über die Öffnung steigt und beim Mischbetrieb
der Pumpe den Schwimmkörper befüllt, so
dass der Abfluß aus
der Vorklärkammer
in die Klärkammer
von neuem beginnen kann.
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Vorzugsweise
ist die Verbindungsleitung außerdem
zum Rückführen von
Schlamm aus der Klärkammer
in die Vorklärkammer
vorgesehen. Dies kann bei abgeschalteter Tauchpumpe erfolgen, indem
der Schlamm nach dem Prinzip einer kommunizierenden Röhre durch
die Mündung
der Mischleitung in die Verbindungsleitung angesaugt wird und in freiem
Gefälle
wieder zurück
in die Vorklärkammer strömt. Dazu
muß der
Pegel in der Klärkammer
höher sein
als in der Vorklärkammer,
was allerdings verfahrensbedingt durch den Saugbetrieb beim Befüllen der
Klärkammer
der Fall ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
geht eine Schlamm-Rückführungsleitung,
die in die Vorklärkammer
mündet,
von der Entleerungsleitung aus. Wie im folgenden noch näher beschrieben werden
soll, kann hierdurch eine schwallweise Rückführung des Klärschlamms
bei geöffneter
Entleerungsleitung erfolgen, worauf das Abfördern von Klarwasser in den
Klarwasser-Auslaß erfolgt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen biologischen
Klärvorrichtung
betreffen Ausgestaltungen des Wegeventils in einer besonders einfachen
und zuverlässigen
Konstruktion, die keine äußeren Steuerorgane
benötigt.
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Im
folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen biologischen
Klärvorrichtung
in einem schematischen Querschnitt;
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2 bis 4 sind
Darstellungen des Verfahrensablaufs beim Ansaugen aus der Vorklärkammer
in die Klärkammer
der Klärvorrichtung
aus 1;
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5 und 6 sind
seitliche Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Wegeventils
der erfindungsgemäßen biologischen
Klärvorrichtung;
und
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7 ist
eine Detailansicht zur erfindungsgemäßen Klärvorrichtung, die eine Druckausgleichsleitung
an der Entleerungsleitung umfaßt.
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Die
in 1 dargestellte biologische Klärvorrichtung, die in ihrer
Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet wird, umfaßt eine
in der Figur rechts angeordnete Vorklärkammer 12 und eine
Klärkammer 14,
die innerhalb eines gemeinsamen zylindrischen Behälters 16 angeordnet
sind, der durch einen Deckel 18 mit einem Zugang 20 verschlossen
ist. Innerhalb des Behälters 16 sind
die Vorklärkammer 12 und
die Klärkammer 14 durch
eine Trennwand 22 voneinander getrennt. Im oberen Bereich
der Außenwand
des Behälters 16 der
Vorklärkammer 12 ist
ein Abwasser-Zulauf 24 angeordnet, durch welchen Schmutzwasser
in die Vorklärkammer 12 eingelassen
wird. Innerhalb der Vorklärkammer 12 können sich
grobe Verunreinigungen am Boden oder im Bereich des Wasserspiegels
absetzen, bevor das Abwasser auf nachfolgend noch näher zu beschreibende
Weise in die eigentliche Klärkammer 14 überführt wird,
in welcher eine biologische Abwasserreinigung unter Verwendung des
SBR-Verfahrens (Sequential Batch Reaktor) durchgeführt wird.
Das Verfahren als solches ist hinlänglich bekannt und soll daher
an dieser Stelle nicht näher
beschrieben werden. Nach der Reinigung wird das Klarwasser als Verfahrensprodukt
durch einen Klarwasser-Auslaß 26 aus
dem Behälter 16 entfernt.
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Innerhalb
der Klärkammer 14 ist
eine Tauchpumpe 28 angeordnet, die zumindest mit ihrer
Saugseite 30 in das Abwasser eingetaucht ist. An die Druckseite 32 der
Tauchpumpe 28, die durch einen seitlichen Auslaß am Pumpengehäuse gebildet
wird, ist ein Wegeventil angeschlossen, das in der Figur schematisch
dargestellt und allgemein mit 34 bezeichnet ist. Während der
Einlaß des
Wegeventils 34 an die Druckseite 32 der Tauchpumpe 28 an geschlossen
ist, ist ein erster Abgang 36 des Wegeventils 34 an
eine sogenannte Mischleitung 38 angeschlossen, deren freie
Mündung 40 sich
unterhalb des Wasserspiegels befindet. Der verbleibende zweite Abgang 42 des
Wegeventils 34 ist an eine Entleerungsleitung 44 angeschlossen,
die in den Klarwasser-Auslaß 26 mündet.
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Das
Wegeventil 34 ist zwischen zwei Stellungen schaltbar, und
zwar zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Abgang 36 geöffnet ist
und der zweite Abgang 42 geschlossen ist und somit die Mischleitung 38 frei
ist, und einer zweiten Stellung, in der der erste Abgang 36 geschlossen
ist und in welcher durch den offenen zweiten Abgang 42 in
die Entleerungsleitung 44 gepumpt werden kann. Das Umschalten
zwischen den beiden Stellungen geschieht gemäß eines nachfolgend noch näher beschriebenen
Zyklus des Klärverfahrens.
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Stromabwärts des
ersten Abgangs 36 des Wegeventils 34 mündet eine
Verbindungsleitung 48 in die Mischleitung 38.
Das freie Ende 50 der Verbindungsleitung mündet in
die Vorklärkammer 12 und umfaßt einen
glockenförmigen
Schwimmer 52 mit Öffnungen,
die sich oberhalb oder unterhalb des Abwasserpegels in der Vorklärkammer 12 befinden
können,
so dass durch die Verbindungsleitung 48 Wasser, Luft oder
ein Wasser-Luft-Gemisch über
die Trennwand 22 hinweg in die Mischleitung 38 eingesaugt
werden kann. Der Begriff "glockenförmig" soll im hier vorliegenden
Zusammenhang lediglich eine hohle, unten offene Form beschreiben
und beispielsweise auch eine zylindrische Form oder dergleichen einschließen. Aufbau
und Funktion des Schwimmer 52 werden weiter unten noch
näher beschrieben.
Die Strömungsquerschnitte
der Mischleitung 38 und der Verbindungsleitung 48 an
der Einmündung 54 der Verbindungsleitung 48 in
die Mischleitung 38 sind so bemessen, dass bei geschlossenem
zweiten Abgang 42 und geöffnetem ersten Abgang 36 und
eingeschalteter Tauchpumpe 28 der Abwasserstrom durch die
Mischleitung 38 den Schlauchinhalt der Verbindungsleitung 48 ansaugt
und das resultierende Gemisch aus der Mündung 40 der Verbindungsleitung 38 austritt.
Bei der Verbindungsleitung 48 kann es sich um einen flexiblen
Schlauch handeln.
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Die
nachfolgend beschriebenen einzelnen Funktionszyklen der erfindungsgemäßen biologischen
Klärvorrichtung 10 lassen
sich ausschließlich durch
den Betrieb der Tauchpumpe 28 und des Wegeventils 34 steuern.
Weitere Ventile sind nicht erforderlich. Der Schwimmer 52 ist
hingegen so ausgebildet, dass in Abhängigkeit vom Pegelstand in
der Vorklärkammer 12 wahlweise
Wasser oder Luft in die Klärkammer 14 überführt wird.
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Im
folgenden sollen eine Beschickungs- und Belüftungsphase der Klärvorrichtung 10 anhand
der 2 bis 4 beschrieben werden. In diesen
Figuren ist die während
dieser Phasen geschlossene Entleerungsleitung 44 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt. Der erste Abgang 36, an welchen
die Mischleitung 38 angeschlossen ist, ist geöffnet.
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Gemäß den 2 bis 4 sind
an der Trennwand 22 ein oberer Anschlag 56 und
ein unterer Anschlag 58 angebracht, die die Auf- und Abbewegung
des Schwimmkörpers 52 begrenzen.
In 2 ist der Abwasserpegel innerhalb der Vorklärkammer 12 deutlich
höher als
in der Klärkammer 14 und
liegt oberhalb des oberen Anschlags 56. Aufgrund des Auftriebs
des Schwimmkörpers 52 bleibt dieser
am oberen Anschlag 56 hängen
und kann sich nicht weiter aufwärts
bewegen. Beim Betrieb der Tauchpumpe 28 wird somit Abwasser
aus der Vorklärkammer 12 durch
die Verbindungsleitung 48 in die Mischleitung 38 angesaugt
und in die Klärkammer 14 gefördert. Etwa
auf seiner halben Höhe
besitzt der Schwimmkörper 52 eine
Anzahl von Öffnungen 62.
Ist der Schwimmkörper 52 vollständig mit Wasser
gefüllt,
befinden sich die Öffnungen 62 sämtlich unterhalb
des Wasserpegels, so dass weiter Wasser durch die Verbindungsleitung 48 angesaugt wird.
Dies ist also auch dann der Fall, wenn der Pegel in der Vorklärkammer 12 unter
das Niveau des oberen Anschlags 56 absinkt und der gefüllte Schwimmkörper 52 zwischen
den Anschlägen 56, 58 frei schwimmen
kann (diese Situation ist in den Figuren nicht dargestellt). Sinkt
der Pegel weiter bis auf das in 3 dargestellte
Niveau, liegt der Schwimmkörper 52 mit
seinem unteren Rand am unteren Anschlag 58 an, so dass
bei weiter sinkendem Pegel die Öffnungen 62 frei
werden und kurzzeitig ein Luft-Wasser-Gemisch angesaugt wird. Durch
die angesaugte Luft wird der Wasserstrom unterbrochen, und die Verbindungsleitung 48 leert
sich. Das Gewicht des Schwimmkörpers 52 nimmt
durch die eindringende Luft ab, und er taucht ruckartig so weit
auf, dass die Öffnungen 62 sich
oberhalb des Wasserpegels befinden (4). Dann
wird an der Einmündung 54 nach
dem Venturi-Prinzip ausschließlich
Luft in die Mischleitung 38 eingesaugt, und der Abwasserpegel in
der Vorklärkammer 12 kann
nicht weiter fallen.
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Der
Schwimmkörper 52 steuert
somit aufgrund seines Auftriebs und der Anordnung der Öffnungen 62 in
Verbindung mit den Anschlägen 56, 58 den
Beschickungszyklus, in welchem Abwasser aus der Vorklärkammer 12 in
die Klärkammer 14 gefördert wird.
Der Minimalwasserstand in der Vorklärkammer 12 wird durch
die Position des unteren Anschlags 58 festgelegt. Ist der
Wasserstand in der Vorklärkammer 12 zu
Beginn eines Beschickungszyklus höher als in der Klärkammer 14,
wie es in 2 dargestellt ist, bietet dies
den Vorteil, dass auch nach dem Abschalten der Tauchpumpe 28 nach
dem Prinzip der kommunizierenden Röhren selbsttätig und ohne
Energieaufwand Wasser aus der Vorklärkammer 12 angesaugt
wird, bis der Strom durch Eindringen von Luft unterbrochen wird
oder sich die Wasserstände
angeglichen haben. Vorteilhafterweise wird so die erste Beschickung
nach einer Absetz- und
Abpumpphase durchgeführt,
da zu diesem Zeitpunkt der Wasserstand in der Vorklärkammer 12 in
der Regel höher
ist als in der Klärkammer 14 und
somit nach einer kurzen Ansaug- und Durchmischungsphase die Tauchpumpe 28 gestoppt
werden kann, damit Abwasser aus der Vorklärkammer 12 ohne Energieaufwand
in die Klärkammer 14 geführt werden
kann.
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Während des
Ansaugens von Abwasser aus der Vorklärkammer 12 wird eine
Durchmischung des Inhalts der Klärkammer 14 ohne
Belüftung,
das heißt ohne
Sauerstoffzufuhr durchgeführt.
Es wird lediglich durch die Tauchpumpe 28 der Inhalt der
Klärkammer 14 unter
Eintrag neuen Abwassers über
die Verbindungsleitung 48 durchmischt, so dass in der Klärkammer 14 anoxische
Bedingungen herrschen. Dies ist für den vollständigen Stickstoffabbau
(Denitrifikation) notwendig. Ferner wird durch das frische Abwasser
der für
die Mikroorganismen notwendige Kohlenstoff in die Klärkammer 14 eingeführt. Die
Belüftung wird
durch das Ansaugen von Luft erst anschließend durchgeführt und
nicht, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist, bei gleichzeitiger
Durchmischung, beispielsweise durch einen Tauchlüfter, der die Durchmischung
gleichzeitig mit einem Lufteintrag vornimmt. Dieser erfindungsgemäße Vorteil
wird durch die vorgeschlagene Klärvorrichtung 10 mit
geringem Aufwand realisiert.
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Vorteilhafterweise
ist der Beschickungszyklus im Vergleich zu dem Zeitraum, der für die anschließende Belüftung vorgesehen
ist, relativ kurz. Zu Beginn jeder Belüftungsphase ist es möglich, bei entsprechend
hohem Wasserstand in der Vorklärkammer 12 durch
Zufluß von
Abwasser in die Anlage und bei einem Pegel oberhalb der Öffnung des Schwimmers 52 die
Klärkammer 14 zu
befüllen.
Zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt des Zyklus, bei welchem der
Wasserstand höher
ist als in der Vorklärkammer 12,
kann nach einer kurzen Ansaug- und Durchmischungsphase die Tauchpumpe 28 für eine auf
die Auslastung der Klärvorrichtung 10 abgestimmte
Zeit abgestellt werden, damit Überschußschlamm
in die Vorklärkammer 12 zurückgeführt wird.
Danach wird der Mischbetrieb wieder begonnen, damit der Wasserstand
in der Vorklärkammer 12 auf
den Minimalstand fällt,
Luft eingetragen wird und die kommunizierende Röhre in der Verbindungsleitung 48 unterbrochen
wird.
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Eine
Schlammrückführung nach
diesem Prinzip kann nicht stattfinden, wenn nach einem Abpumpvorgang
der Vorklärkammer 12 kein
Abwasser zugeflossen ist. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn
der Betreiber die Kleinkläranlage 10 aufgrund von
Abwesenheit zeitweise nicht benutzt. Da in diesem Fall durch den
Mangel an Nährstoffen
für die
Mikroorganismen auch kein Schlammwachstum stattfindet, stellt dies
einen Vorteil der Anlage dar. Hingegen findet bei nach dem Stand
der Technik bekannten Anlagen üblicherweise
eine Schlammrückführung durch
Pumpvorgänge
statt, die durch die Anlagensteuerung gesteuert werden müssen. Hierbei können Fehler
auftreten, die durch die erfindungsgemäße Kleinkläranlage 10 vermieden
werden.
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Besonders
vorteilhaft läßt sich
das Umschalten zwischen den Öffnungs-
und Schließzuständen des
ersten Abgangs 36 und des zweiten Abgangs 42 durch
ein Wegeventil 34 realisieren, wie es beispielsweise in 5 dargestellt
ist. Dieses Wegeventil 34 umfaßt ein gegenüber der
horizontalen Ebene geneigtes Rohr 70, in dessen unterem
Ende 72 in einer Ausgangsposition eine Kugel 74 einliegt,
die einen Ventilkörper
darstellt. Der Innendurchmesser des Rohrs 70 ist so bemessen,
dass die Kugel 74 frei darin befördert werden kann. Die Ausgangsposition wird
durch einen Anschlag 76 am unteren Ende des Rohrs 70 vorgegeben,
an welchem die Kugel 74 anliegt. Dieses Ende 72 ist
an die Druckseite der Tauchpumpe 28 angeschlossen und stellt
den Einlaß des Ventils 34 dar.
Das obere Rohrende 78 ist verengt und bildet einen Ventilsitz 80, der
durch die Kugel 74 verschließbar ist. Unterhalb des oberen
Rohrendes 78 zweigt von dem Rohr 70 eine Nebenleitung 82 ab, die
senkrecht steht und einen zweiten Ventilsitz 84 in Form
einer Verjüngung
des Querschnitts der Nebenleitung 82 umfaßt. In der
Nebenleitung 82 ist ein Schwimmer 86 angeordnet,
der sich frei durch den zweiten Ventilsitz 84 hindurch
bewegen kann.
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5 zeigt
das Wegeventil 34 in einer drucklosen Stellung, in der
durch die Tauchpumpe 28 kein Strömungsdruck erzeugt wird. Die
Kugel 74 liegt dann aufgrund ihres Eigengewichts am Anschlag 76 in
ihrer Ruheposition. Beide Ventilsitze 80, 84 sind geöffnet. Läuft die
Tauchpumpe 28 an, wird in dem Wegeventil 34 ein
Volumenstrom und ein Strömungsdruck
erzeugt, der die Kugel 74 zum oberen Rohrende 78 treibt
und den ersten Ventilsitz 80 verschließt. In dieser ersten Verschlußstellung
ist der zweite Ventilsitz 84 geöffnet, und das von der Tauchpumpe 28 angesaugte
Wasser kann durch das Rohr 70 und durch die Nebenleitung 82 strömen. In
der Einbauposition der hier vorgeschlagenen Ausführungsform bildet der obere
erste Ventilsitz 80 den ersten Abgang 36 des Wegeventils 34,
während
der untere zweite Ventilsitz 84 den zweiten Abgang 42 bildet.
Somit wird in der ersten Verschlußstellung die Mischleitung 38 verschlossen,
während
die Entleerungsleitung 44 geöffnet ist. Wahlweise kann der
erste Ventilsitz 80 auch den zweiten Abgang 42 bilden,
während
der zweite Ventilsitz 84 den ersten Abgang 36 darstellt.
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Wird
die Tauchpumpe 28 abgeschaltet, so ist das Wegeventil 34 strömungslos,
und die Kugel 74 kann innerhalb des Rohrs 70 nach
unten rollen und den ersten Ventilsitz 80 freigeben. Sie
fällt oder
rollt bis zur Abzweigung der Nebenleitung 82 in eine Position,
aus der sie durch einen erneuten Strömungsdruck, der durch die Tauchpumpe 28 bei
erneutem Einschalten aufgebaut wird, durch Herunterdrücken des
Schwimmers 86 gegen den zweiten Ventilsitz 84 gedrückt wird
und hier eine zweite Verschlußstellung einnimmt,
in der der erste Ventilsitz 80 geöffnet ist. Wird die Tauchpumpe 28 wieder
abgeschaltet, treibt der Schwimmer 86 die Kugel 74 allmählich wieder nach
oben in eine Position, aus der sie sich selbsttätig durch ihr Gewicht wieder
in ihre Ruheposition am Anschlag 76 begeben kann.
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Durch
das hier vorgeschlagene Wegeventil 34 lassen sich somit
aufeinanderfolgend der erste Ventilsitz 80 und der zweite
Ventilsitz 84 verschließen, indem zunächst die
Tauchpumpe 28 einen Druck zum Treiben der Kugel 74 gegen
den ersten Ventilsitz 80 aufbaut, um bei der hier vorliegenden Anschlußart, bei
der erste Ventilsitz 80 den ersten Abgang 36 bildet
und der zweite Ventilsitz 84 den zweiten Abgang 42,
Abwasser durch die Entleerungsleitung 44 zu fördern, anschließend die
Tauchpumpe 28 kurzzeitig abgeschaltet wird, so dass die Kugel 74 bis
zur Nebenleitung 82 zurückfallen
kann, um bei anschließendem
erneuten Anlaufen der Tauchpumpe 28 nach unten in den zweiten
Ventilsitz 84 zum Verschließen desselben gedrückt zu werden. Das
heißt,
das Wegeventil 34 kann dazu betrieben werden, auf einen
Entleerungszyklus unmittelbar einen Beschickungs- und Belüftungszyklus
folgen zu lassen. Wahlweise kann auch durch kurzes Starten der Tauchpumpe 28,
eine Pause und wiederholtes Starten der Pumpe zum Verschließen des
zweiten Abgangs 42 zuerst ein Belüftungszyklus gestartet werden.
Dabei ist die Dauer des ersten Pumpstoßes vorteilhafterweise so zu
bemessen, dass kein Abwasser-Schlamm-Gemisch versehentlich in die
Entleerungsleitung 44 gelangt. Externe Umschaltvorrichtungen
sind nicht vorgesehen, und das Wegeventil 34 wird ausschließlich durch
den von der Tauchpumpe 28 aufgebauten einlaßseitigen
Druck gesteuert.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines derartigen Wegeventils 90. Dieses umfaßt ebenfalls
ein geneigtes Rohr 70, an dessen unterem einlaßseitigen
Ende 72 ein Anschlag 76 vorgesehen ist, der die
Ruheposition einer Kugel 74 als Ventilkörper festlegt, wie bei der
bereits zuvor beschriebenen Ausführungsform.
Das obere Ende 78 dieses Rohrs 70 stellt den ersten
Ventilsitz 80 dar. Die Nebenleitung 92, die an
der Unterseite des Rohrs 70 abzweigt, wird jedoch durch
ein Rohr gebildet, das gegenüber
der Horizontalen leicht nach oben abgewinkelt ist und mit dem Rohr 70 einen
spitzen Winkel einschließt.
Das Ende der Nebenleitung 92 bildet den zweiten Ventilsitz 84.
In der Nähe
der Ventilsitze 80, 84 sind die Rohre 70, 92 durch
einen Verbindungsrohrabschnitt 94 verbunden, der annähernd senkrecht
steht und die Rohre 70, 92 zu einem Dreieck verbindet.
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Beim
Anlaufen der Tauchpumpe 28 in der in 6 gezeigten
Position wird die Kugel 74 aus der Ruheposition entlang
des Rohrs 70 in den oberen ersten Ventilsitz 80 gedrückt und
verschließt
diesen, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Fällt der
Strömungsdruck
ab, kann die Kugel 74 zurück in die Verbindungsleitung 94 hinein
rollen und in die Nebenleitung 92 fallen. Läuft die
Pumpe 28 wieder an und erzeugt einen Strömungsdruck,
wird die Kugel 74 in den unteren zweiten Ventilsitz 84 gedrückt. Wird
die Tauchpumpe 28 wieder abgeschaltet, rollt die Kugel 74 selbsttätig dank
der Neigung der Nebenleitung 92 wieder in ihre Ruheposition.
Auch in diese Ausführungsform
des Wegeventils 90 ist das bereits beschriebene Umschalten
vom Entleerungsbetrieb auf das Beschicken und Belüften durch
die Tauchpumpe 28 in einer Anschlußart möglich, in der der erste Ventilsitz 80 den
ersten Abgang 36 repräsentiert
und der zweite Ventilsitz 84 den zweiten Abgang 42,
der an die Entleerungsleitung 44 angeschlossen ist.
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7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Entleerungsleitung 44, an die eine Zweigleitung zum
Druckausgleich und zur optionalen Schlammrückführung in die Vorklärkammer 12 angeschlossen
ist. Diese Variante ist bei Anlagen ohne hydraulisch getrennte Vorklärkammer 12 sinnvoll,
bei denen das Abwasser in freiem Gefälle durch Öffnungen oder über einen Überlauf
der Trennwand 22 von der Vorklärkammer 12 in die
Klärkammer 14 fließt. Bei
dieser Zweigleitung handelt es sich um ein senkrechtes Rohr 100,
das in einem unteren Abschnitt 102 ein Rückschlagventil 104 aufweist,
das durch einen Ventilsitz 106 und eine darunter angeordnete
Kugel 108 gebildet wird, die in der geöffneten Ventilstellung an einem
Anschlag 110 aufliegt. Wird die Entleerungsleitung 44 mit
Druck beaufschlagt, wird zunächst
Abwasser durch das Rohr 100 nach oben aus einer Mündung 112 gedrückt, bis
die ebenfalls nach oben gedrückte
Kugel 108 den Ventilsitz 106 erreicht und das
Rückschlagventil 104 verschließt. Hierdurch wird
beim Anlauf der Tauchpumpe 28 zunächst ein schlammhaltiger Abwasserschwall
durch das Rohr 100 abgeführt. Richtet man die Mündung 112 in
die Vorklärkammer 12,
läßt sich
auf diese Weise überschüssiger Schlamm,
der durch die Tauchpumpe 28 angesaugt wird, durch das Rohr 100 schwallweise abführen. Nach
dem Verschließen
des Ventils 104 wird das in der Entleerungsleitung 44 nachfolgende Klarwasser
in den Klarwasser-Auslaß 26 gefördert.
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Optional
läßt sich
in dem Rohr 100 ein Schwimmer 114 anordnen, der
entsprechend dem Pegel in der Klärkammer 14 auf
und ab beweglich ist. Durch eine Öffnung 116 in der
Rohrwand oberhalb des Rückschlagventils 104 läßt sich
gewährleisten, dass
innerhalb des Rohrs 100 der gleiche Wasserstand herrscht
wie in der Klärkammer 14.
Oberhalb der Öffnung 116 befindet
sich ein Schalter 118, der betätigt wird, wenn der Pegel so
weit sinkt, dass der Schwimmer 114 mit seinem unteren Ende
an den Schalter 118 stößt. Hierdurch
kann eine Funktion ausgelöst
werden wie etwa das erneute Zuführen
von Abwasser aus der Vorklärkammer 12.