DE202011052232U1

DE202011052232U1 - Abwasserreinigungsanlage mit einem Wurzelraumklärbereich

Info

Publication number: DE202011052232U1
Application number: DE201120052232
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2021-12-08

Abstract

Abwasserreinigungsanlage mit Wurzelraumklärbereich, 1.1. die aus einem Abwassersammelbehälter (1) mit nachgeschaltetem Pumpenschacht (2), einem Wurzelraumklärbereich (3) und nachgeschalteter Reinwassersammeleinrichtung (4) zusammengesetzt ist, 1.1.1. bei der der Wurzelraumklärbereich (3) aus einer flüssigkeitsdichten, in den Untergrund eingelassenen Bodenwanne (5) mit dem darin befindlichen Vertikalfilter besteht, bei dem der Vertikalfilter 1.1.1.1. aus dem den Boden der Bodenwanne (5) bedeckenden Wurzelbereich (7) 1.1.1.2. einer über dem Wurzelbereich (7) liegenden Beschickungsanordnung (8) 1.1.1.2.1. aus perforierten, parallel verlegten Beschickungsrohren (21) und 1.1.1.3. den am Boden der Bodenwanne (5) eingelagerten perforierten Dränagerohren (10) besteht, 1.1.1.3.1. wobei die Dränagerohre (10) mit einem Ende in einen Auslaufschacht (41) münden und 1.1.1.3.2. an dem zweiten Ende, das dem Auslauf entgegengesetzt ist, mit senkrechten Lüftungsrohren versehen sind, 1.1.1.3.2.1. auf deren oberen Enden bekannte Absaugeinrichtungen angeordnet sind, die geeignet sind, durch Ausnutzung der Windkraft in den Dränagerohren einen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwasserreinigungsanlage mit einem Wurzelraumklärbereich, aus einem Abwassersammelbehälter mit nachgeschaltetem Pumpenschacht und einer nachgeschalteten Reinwassersammeleinrichtung und ist besonders für geringen und mittleren Abwasseranfall aus Haushalten geeignet.
Für die biologische Reinigung von Abwasser werden seit Längerem Anlagen benutzt, bei denen ein starkes Wurzelsystem aufweisende Pflanzen in Filterbecken eingesetzt werden.
Im Wurzelraum angesiedelte Mikroben und die Wurzeln selbst werden dazu genutzt, die im Abwasser enthaltenen Schadstoffe soweit abzubauen, dass das behandelte Abwasser bedenkenlos in die Umwelt abgegeben oder einer Wiederverwendung zugeführt werden kann.
Dabei werden in der Regel weitere Becken als Beruhigungsbecken und Absetzbecken vorgesehen.
Für den effektiven Betrieb einer solchen Anlage ist es wichtig, dass der Wurzelraum gleichmäßig vom Abwasser durchströmt wird.
Dafür sind Systeme vorgeschlagen worden, bei denen das Abwasser die Wurzelschicht horizontal durchflutet.
Hierzu werden die Wurzelbeete leicht geneigt angelegt.
Das Abwasser wird auf der höheren Seite eingeleitet und fließt dem Gefälle folgend an der unteren Seite ab.
Obwohl diese Anlagen einfach aufzubauen sind, weisen sie einige wesentliche Nachteile auf.
Im Wesentlichen beruhen diese auf dem auftretenden Schadstoffgefälle, wodurch im Einlaufbereich zumeist eine Überdüngung auftritt, während im Auslaufbereich oftmals eine Unterversorgung des Pflanzenmaterials eintritt.
Beispiele für derartige Anlagen sind in den DE OS 3423226 , 3618029 oder 40 13 779 zu finden.
Hierbei wird versucht, den Mangel dadurch zu umgehen, dass mehrere Becken mit unterschiedlichem Bewuchs hintereinander geschaltet werden.
Ein weiterer Mangel solcher Anlagen ist, dass große Teile des Wurzelraumes langfristig überstaut werden, wodurch die für viele Abbauprozesse notwendige Luftzufuhr stark eingeschränkt wird.
Aus den genannten Gründen wird vielfach eine vertikale Durchflutung des Wurzelraumes bevorzugt, bei der das Abwasser in einer ersten Ebene durch Verteilerrohre auf die gesamte Fläche aufgebracht wird.
Das geklärte Abwasser wird durch Dränagerohre in einer zweiten Ebene gesammelt.
Bei Anlagen, bei denen die Verteilerrohre auf der Oberfläche angeordnet sind, treten Probleme einerseits dadurch auf, dass bei einer Zuführung des Abwassers über die Oberfläche die Gefahr des Einfrierens besteht.
Bei Anlagen, bei denen das Abwasser von unten zugeführt wird, besteht andererseits die Gefahr, dass der Wurzelraum mit dem Abwasser überstaut wird, sodass durch unzureichende Luftzufuhr die Wirkung durch Fäulnisprozesse gestört wird.
Zur Lösung des Problems der Frostsicherheit schlägt die DE OS 3712419 eine Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser vor, bei der die Betriebsbereitschaft auch bei Frostperioden gewährleistet wird, indem in frostfreien Perioden das Abwasser dem einen vertikal durchströmten Becken auf der Oberfläche und bei Frost durch ein Rohrnetz unter der Oberfläche auf einer Kiesschicht verteilt zugeführt wird.
Nachteile einer derartigen Anlage sind einerseits darin zu sehen, dass das Verteilersystem doppelt angelegt werden muss.
Einmal für den Sommerbetrieb oberirdisch und eine zweite Anlage für den Betrieb bei Frost.
Die ständig auf dem Wurzelraum lastende Kiesschicht behindert außerdem die bekanntermaßen notwendige Durchlüftung der Bodenschicht.
Um das Problem der im Abwasser vorhandenen Stickstoff- und Phosphorverbindungen, die bei den üblichen Schilfbepflanzungen leicht zur Überdüngung und damit zum Absterben des Bewuchses führen können, zu beherrschen, schlägt die DE 101 15 662 A1 eine Pflanzenkläranlage vor, die aus einer Mehrkammergrube mit Hochdruckschmutzwasserpumpe, aus einem Sammel- und Verteilerschacht, einem System von Druckschläuchen, einer in einem Pflanzenbeet befindlichen ummantelten Ringdrainageleitung und Eliminations- oder Adsorberpatronen zur Aufnahme der Stickstoff- und Phosphorverbindungen besteht.
Eine Weiterentwicklung der Anlagen wird in der als gattungsbildend angesehenen DE 296 22 246 U1 beschrieben. Diese Abwasserreinigungsanlage setzt sich aus einem Abwassersammelbehälter mit nachgeschaltetem Pumpenschacht, einem Wurzelraumklärbereich und einer Reinwassersammeleinrichtung zusammen. Der Wurzelraumklärbereich besteht aus einer flüssigkeitsdichten Bodenwanne mit dem darin befindlichen Vertikalfilter aus der den Boden der Bodenwanne bedeckenden Dränageschicht, dem darüber angeordneten Wurzelbereich, einer über dem Wurzelbereich liegenden Beschickungsanordnung sowie einer alles überdeckenden Abdeckschicht. In die Dränageschicht sind perforierte Dränagerohre eingelagert, die in einen Auslaufschacht münden, aus dem das gereinigte Abwasser zur Wiederverwendung abgepumpt oder abgeleitet werden kann. Die Beschickungsanordnung besteht aus perforierten, parallel verlegten Beschickungsrohren, die von einer Rollkieslage umschlossen sind. Die Höhe der Rollkieslage ist so ausgebildet, dass sie mit zunehmendem Abstand von den Beschickungsrohren abnimmt.
Nachteilig ist hierbei zum einen der relativ aufwendige Aufbau, da die Materialien für die einzelnen Lagen vielfach aus größerer Entfernung antransportiert und zum Teil manuell eingebracht werden müssen. Zum anderen muss der Bewuchs mindestens einmal im Jahr entsorgt werden. Dabei kann das anfallende Schilf wegen der geringen anfallenden Masse und der Durchmischung mit anderen Kräutern oftmals nicht sinnvoll genutzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abwasserreinigungsanlage aus einem Abwassersammelbehälter mit nachgeschaltetem Pumpenschacht einem Wurzelraumklärbereich und nachgeschalteter Reinwassersammeleinrichtung vorzuschlagen, die mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Durchflutung und gleichzeitig eine ausreichende Durchlüftung des Wurzelraumes ermöglicht. Weiterhin soll die anfallende Biomasse effektiv genutzt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die anspruchsgemäße Ausgestaltung der Abwasserreinigungsanlage gelöst.
Eine erfindungsgemäße Abwasserreinigungsanlage mit Wurzelraumklärbereich besteht demzufolge aus einem Abwassersammelbehälter (1) mit nachgeschaltetem Pumpenschacht (2), einem Wurzelraumklärbereich (3) und sich daran anschließender Reinwassersammeleinrichtung (4).
Der Wurzelraumklärbereich (3) ist aus einer flüssigkeitsdichten, in den Untergrund eingelassenen Bodenwanne (5) mit dem darin befindlichen Vertikalfilter aufgebaut. Die Größe sollte so bemessen sein, dass je angeschlossenem Einwohnergleichwert ca. 8 bis 12 vorzugsweise 10 m² zur Verfügung stehen. Die gefüllte Bodenwanne ist erfindungsgemäß mit Pappel- oder Weidengehölzen (71) bepflanzt.
Hierzu hat es sich als besonders effektiv erwiesen, wenn die Bepflanzung mit schnell wachsenden Hybridpflanzen vorgenommen wird. Als schnell wachsende Baumarten bieten vor allem Pappeln das Potenzial, die Biomasse Holz sowohl für die Energieproduktion als auch für die Zellstoffgewinnung kosteneffizient zu produzieren.
Als Richtwert gilt hierbei eine Bepflanzung mit einer Pappel je m².
Der Vertikalfilter ist im Wesentlichen aus dem den Boden der Bodenwanne (5) bedeckenden Wurzelbereich (7) gebildet.
Darauf liegt die Beschickungsanordnung (8) aus perforierten, parallel verlegten Beschickungsrohren (21).
Am Boden der Bodenwanne (5) sind perforierte Dränagerohre (10) in den Wurzelbereich (7) eingelagert.
Diese Dränagerohre (10) münden mit einem Ende in einen Auslaufschacht (41). An ihrem zweiten, dem Auslauf entgegengesetzten Ende, sind sie mit senkrechten Lüftungsrohren versehen.
Auf deren oberen Enden sind bekannte Absaugeinrichtungen angeordnet, die geeignet sind, durch Ausnutzung der Windkraft in den Lüftungsrohren einen Unterdruck zu erzeugen.
Vorzugsweise werden hierzu die auf den oberen Enden der Lüftungsrohre (12) angeordneten Absaugeinrichtungen (14) als waagerecht angeordnete, mit dem Lüftungsrohr ein T bildende, zur Mitte verjüngte Rohrstücke ausgebildet, deren Achse auf die Hauptwindrichtung ausgerichtet ist.
Die Abdeckung der Ablaufschächte ist so ausgebildet, dass ein ungehinderter Lufteintritt gewährleistet ist. Das kann durch eine einfache Öffnung im Deckel realisiert werden. Es ist aber auch im Sinne der Erfindung, wenn der Deckel als Gitterstruktur ausgebildet ist.
Zur Ausbildung des Wurzelbereiches (7) wird die Bodenwanne, in die zuvor die Dränagerohre (10) eingelegt wurden, mit dem beim Ausschachten der Bodenwanne (5) anfallenden Erdreich gefüllt.
Um zu gewährleisten, dass die in den Dränagerohren vorhandene Luft leicht in die unteren Bodenschichten eintreten kann, wird vorgeschlagen, die Dränagerohre (10) mit einer Schicht zu umkleiden, die aus Fasern, vorzugsweise aus Kokosfasern gebildet wird. Ebenso kann die Erfindung realisiert werden, wenn die Dränagerohre (10) mit einer grobkörnigen Kiesschicht abgedeckt wurden.
In dem Falle, dass wasserundurchlässige Schichten in dem beim Ausschachten der Bodenwanne (5) anfallenden Erdreich auftreten, ist es sinnvoll, das Erdreich so zu mischen, dass eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit gewährleistet ist.
Bei einem sehr hohen Lehm- oder Tonanteil im anfallenden Erdreich ist es angeraten, dem Erdreich weitere Substanzen zur Verbesserung der Wasserdurchlässigkeit beizumischen.
Obwohl es durchaus im Sinne der Erfindung ist, wenn der Abwassersammelbehälter (1) einer bereits vorhandenen Anlage genutzt wird, hat es sich als ausreichend erwiesen, wenn bei einer kompletten Neuanlage der Abwassersammelbehälter (1) als standardisierte Zweikammergrube ausgeführt ist.
Der Überlauf des Abwassersammelbehälters (1) mündet in den Pumpenschacht (2), in dem der Ansaugstutzen einer Pumpe (19) vorhanden ist, wobei der Druckstutzen der Pumpe (19) mit den Beschickungsrohren (21) verbunden ist. Durch eine in solchen Anlagen übliche Schaltung wird die Pumpe (19) bei Erreichen eines vorbestimmbaren oberen Pegels (23) ein- und bei Unterschreitung eines zweiten, darunter liegenden unteren Pegels (22) abschaltet.
Für breitere Anlagen ist es sinnvoll, mehrere parallele Dränagerohre (10) vorhanden sind, die über Sammelleitungen mit einer Reinwassersammeleinrichtung (4) verbunden sind.
Durch die Bepflanzung mit Pappeln hat es sich als günstig erwiesen, die Anlage in Form eines Feldraine oder Straßen begleitenden Windschutzstreifens anzulegen.
Durch eine erfindungsgemäß errichtete Abwasserreinigungsanlage wird in der Vegetationsperiode das gesamte anfallende Abwasser vollständig für den Stoffwechsel der Pflanzen verbraucht. Die gleichmäßige Wasser und Nährstoffzufuhr verbunden mit der zusätzlichen Durchlüftung des Bodens bewirken einen im Vergleich zu herkömmlichen Pappelanpflanzungen deutlich erhöhten jährlichen Zuwachs von Biomasse insbesondere Stammholz. Gegenüber allen bisher bekannten Wurzelraumkläranlagen ist somit eine zusätzliche Effektivitätssteigerung durch den Anfall von gut verwertbarem weißen Holz gegeben. Dieses ist insbesondere in der Zelluloseproduktion sehr gefragt.
Bei einer derartigen Anlage fällt lediglich in der vegetationslosen Zeit sehr gut gereinigtes Abwasser in Brauchwasserqualität an, das unbedenklich versickert werden kann. Die erfindungsgemäße Anlage stell somit eine neue Entwicklungsstufe auf dem Gebiet der Abwasserbeseitigung insbesondere für den ländlichen Raum dar.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung 1 in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Dabei zeigt
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abwasserreinigungsanlage.
Eine solche Anlage für ein Einfamilienhaus mit einem Einwohnergleichwert von 4 besteht aus dem Abwassersammelbehälter 1 mit nachgeschaltetem Pumpenschacht 2, einem Wurzelraumklärbereich 3 und sich daran anschließender Reinwassersammeleinrichtung 4.
Der Wurzelraumklärbereich 3 ist aus einer flüssigkeitsdichten Bodenwanne 5, die ca. 1 m tief in den Untergrund eingelassen wird und dem darin befindlichen Vertikalfilter aufgebaut. Diese Bodenwanne 5 von 1 m Breite erstreckt sich über 36 m entlang der Grundstücksgrenze.
Der Vertikalfilter ist im Wesentlichen aus dem den Boden der Bodenwanne 5 bedeckenden Wurzelbereich 7 gebildet.
Am Boden der Bodenwanne 5 ist ein perforiertes Dränagerohr 10 in den Wurzelbereich 7 eingelagert. Dieses Dränagerohr 10 mündet mit einem Ende in einen Auslaufschacht 41. An ihrem zweiten, dem Auslauf entgegengesetzten Ende sind sie mit senkrechten Lüftungsrohren versehen.
In die Bodenwanne ist auf die zuvor eingelegten Dränagerohre 10 das beim Ausschachten der Bodenwanne 5 anfallende Erdreich gefüllt.
Die gefüllte Bodenwanne ist mit Pappeln 71 im Abstand von 50 cm bepflanzt. Bei ausreichender Bewuchshöhe kann dann jede Zweite entfernt werden.
Darauf liegt die Beschickungsanordnung 8 aus einem perforierten, annähernd mittig verlegten Beschickungsrohr 21. Dieses wird im Herbst vom herabfallenden Laub bedeckt. Die so entstehende Abdeckung hat sich als vollständig ausreichend erwiesen.
Die Abdeckung des Ablaufschachts ist so ausgebildet, dass ein ungehinderter Lufteintritt gewährleistet ist. Das kann durch eine einfache Öffnung im Deckel realisiert werden. Es ist aber auch im Sinne der Erfindung, wenn der Deckel als Gitterstruktur ausgebildet ist.
Bei einer derart aufgebauten Anlage fällt lediglich in der vegetationslosen Zeit gereinigtes Abwasser in einer Qualität an, die eine Einleitung in Fließgewässer erlaubt.
Bezugszeichenliste

1: Abwassersammelbehälter
10: Dränagerohr
11: Filterschicht
12: Lüftungsrohr
14: Absaugeinrichtung
2: Pumpenschacht
21: Beschickungsrohr
22: Pegel
23: Pegel
25: Pumpe
3: Wurzelraumklärbereich
4: Reinwassersammeleinrichtung
41: Auslaufschacht
42: Pumpe
5: Bodenwanne
7: Wurzelbereich
71: Pappelgehölze
72: Wurzeln
8: Beschickungsanordnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3423226 A [0011]
DE 3618029 A [0011]
DE 4013779 A [0011]
DE 3712419 A [0018]
DE 10115662 A1 [0022]
DE 29622246 U1 [0023]

Claims

Abwasserreinigungsanlage mit Wurzelraumklärbereich, 1.1. die aus einem Abwassersammelbehälter (1) mit nachgeschaltetem Pumpenschacht (2), einem Wurzelraumklärbereich (3) und nachgeschalteter Reinwassersammeleinrichtung (4) zusammengesetzt ist, 1.1.1. bei der der Wurzelraumklärbereich (3) aus einer flüssigkeitsdichten, in den Untergrund eingelassenen Bodenwanne (5) mit dem darin befindlichen Vertikalfilter besteht, bei dem der Vertikalfilter 1.1.1.1. aus dem den Boden der Bodenwanne (5) bedeckenden Wurzelbereich (7) 1.1.1.2. einer über dem Wurzelbereich (7) liegenden Beschickungsanordnung (8) 1.1.1.2.1. aus perforierten, parallel verlegten Beschickungsrohren (21) und 1.1.1.3. den am Boden der Bodenwanne (5) eingelagerten perforierten Dränagerohren (10) besteht, 1.1.1.3.1. wobei die Dränagerohre (10) mit einem Ende in einen Auslaufschacht (41) münden und 1.1.1.3.2. an dem zweiten Ende, das dem Auslauf entgegengesetzt ist, mit senkrechten Lüftungsrohren versehen sind, 1.1.1.3.2.1. auf deren oberen Enden bekannte Absaugeinrichtungen angeordnet sind, die geeignet sind, durch Ausnutzung der Windkraft in den Dränagerohren einen Unterdruck zu erzeugen, 1.1.2. sowie dass die Abdeckung des Ablaufschachtes so ausgebildet ist, dass ein ungehinderter Lufteintritt gewährleistet ist, 1.2. dadurch gekennzeichnet, dass der Wurzelbereich (7) 1.2.1. als ungeschichteter Bodenkörper ausgebildet ist, 1.2.1.1. dessen Körnung derjenigen des Erdreichs entspricht, das die Abwasserreinigungsanlage umgibt sowie 1.2.2. dass die im Wurzelbereich (7) vorhandenen Wurzeln (72) vollständig oder überwiegend von schnell wachsenden Pappel-Weidengehölzen (71) gebildet wird.
Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper aus dem beim Ausschachten der Bodenwanne (5) anfallenden Erdreich besteht.
Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper, beim Auftreten wasserundurchlässiger Schichten in dem beim Ausschachten der Bodenwanne (5) anfallenden Erdreich, so gemischt wird, dass eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit gewährleistet ist.
Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper aus dem beim Ausschachten der Bodenwanne (5) anfallenden Erdreich besteht, dem weitere Substanzen zur Verbesserung der Wasserdurchlässigkeit beigemischt sind.
Abwasserreinigungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwassersammelbehälter (1) als standardisierte Zweikammergrube ausgeführt ist.
Abwasserreinigungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf des Abwassersammelbehälters (1) in den Pumpenschacht (2) mündet, dass weiterhin im Pumpenschacht (2) der Ansaugstutzen einer Pumpe (19) vorhanden ist, wobei der Druckstutzen der Pumpe (19) mit den Beschickungsrohren (21) verbunden ist, sowie dass eine bekannte Schaltung vorhanden ist, die die Pumpe (19) bei Erreichen eines vorbestimmbaren oberen Pegels (23) ein- und bei Unterschreitung eines zweiten, darunter liegenden unteren Pegels (22) abschaltet.
Abwasserreinigungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllstandsregelung vorhanden ist, die mithilfe einer Pumpe (42) den Füllstand der Reinwassersammeleinrichtung (4) unterhalb des Zulaufs des Dränagerohrs (10) einpegelt.
Abwasserreinigungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dränagerohre (10) mit einer aus Fasern, vorzugsweise aus Kokosfasern, gebildeten Filterschicht (11) umkleidet sind.
Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den oberen Enden der Lüftungsrohre (12) angeordneten Absaugeinrichtungen (14) als waagerecht angeordnete, mit dem Lüftungsrohr ein T bildende, zur Mitte verjüngte Rohrstücke sind, deren Achse auf die Hauptwindrichtung ausgerichtet ist.
Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Form eines Feldraines oder Straßenbegleitenden Windschutzstreifens angelegt ist.