DE2255703A1

DE2255703A1 - Mechanisch-biologische abwasserreinigungsanlage

Info

Publication number: DE2255703A1
Application number: DE2255703A
Authority: DE
Inventors: Hans Schnyder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1973-06-07
Also published as: FR2162214A1; CH537339A; FR2162214B1; ES409255A1; US3794176A; AT317794B; SE380509B

Description

DR.-IMG. H. FINCKe ·

DIP!..-Π** G. H. BOHR

DIPL-ING. 3. STAEGER 2255703

MÖNCHEN 5

Hans Schnyder Worb / Schweiz

Mechanisch-biologische Abwasserreinigungsanlage

Die Erfindung betrifft eine mechanisch-biologische Abwasserreinigungsanlage, insbesondere eine zum Anschluss an eine biologische Kläranlage bestimmte Vorkläranlage, mit einem Klärbecken und einem darunter angeordneten, mit diesem kommunizierenden Schlammfaulraum.

Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine besonders als Kleinkläranlage geeignete Kläranlage zu finden, die bei einer grösstmöglichen Belastbarkeit eine möglichst kleine Baugrösse hat. Bekannte mechanische Kläranlagen, wie sie z.B. für abgelegene Wohneinheiten, Camping-Plätze, Berghotels usw. früher verwendet wurden, bestanden aus preislichen Gründen meist nur aus einem Becken, in dessen unterem Teil sich,Schlamm absetzen kann, während das somit von den leicht absetzbaren Sinkstoffen befreite Abwasser in

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Vorfluter, wie Seen oder Flüsse, abgeleitet wurden. Die gesteigerten Anforderungen an die Abwasserreinhaltung lassen dies jeoch nicht mehr zu. Die bei Grossanlagen übliche mehrstufige Abwasserreinigung mit anaerober und aerober Schlammbehandlung erfordert mehrere Behandlungsstufen. Bei Kleinkläranlagen mit aerober Schlammbehandlung wird deshalb auf die Vorteile der Vorklärung, d.h. Ausscheidung der Grobstoffe, verzichtet, so dass in der Anlage ein·Zerkleinerer erforderlich ist und ein erhöhter Sauerstoffbedarf bei der aeroben Schlammbehandlung vorhanden ist. Ausserdem muss bei diesen sogenannten Totaloxydationsanlagen jährlich etwa zweimal Schlamm abgezogen werden. Die bakteriologische Untersuchung dieses aerob stabilisierten Schlammes ergab, dass gegenüber ausgefaultem oder anaerob behandeltem SchlammdLe Zahl der Faecalcoli um eine Zehnerpotenz höher ■ liegt.

Mit der eingangs genannten Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch die Aufgabe verbunden, die Vorteile einer Abwasserreinigung mit Vorklärung für Kleinkläranlagen unter verhältnismässig geringem Aufwand erzielen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Abwasserreinigungsanlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch eine durch das Klärbecken geführte flexible oder mindestens ein Gelenk aufweisende Ablaufleitung, deren Eintrittsende an einer Schwimmvorrichtung befestigt ist und deren austrittsseitiges Ende unterhalb des Beckenzulaufs durch die Beckenwand geführt ist, wobei der Querschnitt der Ablaufleitung kleiner ist als der Querschnitt des Beckenzulaufs oder in der Ableiuf leitung eine Drosselstelle vorgesehen ist, so dass das Vorklärbecken einen Pufferraum hat, dessen

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Höhe dem vertikalen Abstand zwischen dem Beckenzulauf und dem austrittsseitigen Ende der Ablaufleitung entspricht, das Klärbecken innerhalb des oberen Teiles einer Kammer angeordnet ist, deren unterer Teil den Schlammfaulraum bildet, so dass in diesem oberen Kammerteil ein nach unten offener, nach aussen durch die Kammerwand und nach innen durch die Klärbeckenwand begrenzter Raum vorhanden ist, und wobei der obere Teil dieses Pufferraumes durch mindestens ein Ventil entlüftet ist, so dass der durch die Kommunikation zwischen dem Klärbecken und dem Schlammfaulraum erfolgende Niveauausgleich verzögert wird. Diese erfindungsgemässe Ausführung einer Abwasserreinigungsanlage ermöglicht deren wesentlich kleinere Ausführung, da ihre Dimensionierung nicht unmittelbar abhängig von der grossten zu erwartenden Zulaufmenge festzulegen ist, indem die Ablaufgeschwindigkeit weitgehend unbeeinflusst ist von der Zulaufgeschwindigkeit.

Die Wände des Klärbeckens können auf an sich bekannte Weise geneigt sein, so dass die Sinkstoffe sich zur Beckenmitte hin nach unten konzentrieren und dann in den darunter angeordneten Faulraum geführt werden können. Eine Verkleinerung der Beckenhöhe kann erreicht werden, indem das Klärbecken mindestens in seinem unterhalb der Dürchtrittsstelle der Ablaufleitung durch die Beckenwand liegenden Teil in mindestens zwei ebenfalls mit geneigten Wänden versehene, nebeneinander angeordnete Beckenkammern unterteilt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschleben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Abwasserreinigungsanlage mit Vor- und Nachklärung in vereinfachter Darstellung,

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Fig. 2 eine räumliche Darstellung des in vier Beckenkammern unterteilten unteren Teiles des Klärbeckens,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung der Vorkläranlage bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3, jedoch bei maximalem Flüssigkeitsstand, und

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 mit dem sich einige Zeit nach Erreichen des Maximalflüssigkeitsstandes einstellenden Flüssigkeitsniveaus, bevor sich das Flüssigkeitsniveau im Pufferraum des Schlammfaulraums senkt.

Im Beispiel nach Fig. 1 ist eine Vorkläranlage 1 dargestellt, deren Ablaufstutzen 2 über eine Verbindungsleitung 3 mit dem Zulaufstutzen 4 einer Nachkläranlage 5 verbunden ist. Beide Anlageteile 1, 5 sind vorteilhaft durch einen zylindrischen Behälter 6, 7 begrenzt, der insbesondere für Kleinanlagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein kann, so dass die Anlage in vorfabrizierter Form leicht transportierbar ist. Für den Transport aif Strassen darf der Durchmesser des Behälters jedoch ein bestimmtes Mass, z.B. 3,5 m, nicht überschreiten, so dass bei solchen Kleinanlagen die Baugrösse begrenzt ist. Wie bei unveränderten Abmessungen des Behälters 6 der Vorkläranlage und auch des Behälters 7 der Nachkläranlage auf erfindungsgemässe Weise durch einen Pufferraum im Vorklärbecken und im Faulraum vergrössert werden kann, wird aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Das ungeklärte Rohwasser fliesst über die Zulaufleitung 8 in ein int oberen Teil des Behälters 6 eingesetztes Vorklär-

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becken 9 ein, in dem eine Abtrennung der absetzbaren Schwebe- und Grobstoffe erfolgt, indem diese in den unteren Teil- des Vorklärbeckens absinken und von dort über Oeffnungen 11 in den unter dem Vorklärbecken angeordneten Faulraum 12 gelangen. Die in dem Rohwasser befindlichen Schwimmstoffe werden auf dem Wasserspiegel durch ein schwimmendes Wehr 13 zurückgehalten, an dem das Eintrittsende -14 einer durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten flexiblen Ablaufleitung 15 befestigt ist. Das austrittsseitige Ende 16 dieser Ablaufleitung ist wesentlich unterhalb der Höhe des Beckenzulaufs 8 seitlich durch die Beckenwand 17 sowie die Wand des Behälters 6 geführt und geht in den Austrittsstutzen 2 des Behälters über. Durch beispielsweise eine Drosselung in dieser Ablaufleitung 15 oder in der Ablaufleitung 18 des mit dem Vorklarbehälter kommunizierenden Nachklärbehälters 7 ist dafür gesorgt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch die Gesamtanlage angenähert konstant ist, so dass die unterschiedliche Stärke des über die Zulaufleitung 8 zuströmenden Rohwassers lediglich eine Veränderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels zwischen dem in der Zeichnung dargestellten Maximal- und Minimalwert erfolgt. Durch die Flexibilität der Ablaufleitung 15 oder beispielsweise auch durch die Anordnung eines Gelenkes, in einer starren Ablaufleitung kann sich das Eintrittsende 14 der Ablaufleitung zusammen mit dem schwimmenden Wehr 13 entsprechend der Aenderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels heben und senken. Somit ist in dem Vorklärbecken ein Pufferraurn 19 vorhanden, dessen Grosse durch den vertikalen Abstand zwischen der Zulaufleitung 8 und dem austrittsseitigen Ende der Ablaufleitung 15 bestimmt ist. Falls der Ablauf aus dem Nachklärrauiu 20 der Nachkläranlage 5 ebenfalls über eine an ein schwimmendes Wehr 21 angeschLossene flexible Ablciufleitung L8 erfoLgt, so ist ein entsprechender Pufferraum 22

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auch in der Nachkläranlage vorhanden. Der Pufferraum bewirkt einen Abbau der Spitzenbelastung der Kläranlage, so dass bei der Auslegung bzw. Dimensionierung der Anlage nicht von dieser Spitzenbelastung auszugehen ist, und die Kläranlage somit bei festgelegtem Durchmesser an wesentlich mehr Wohneinheiten anschliessbar ist.

Da der Schlammfaulraum 12 über die im unteren Teil 10 des Vorklärbeckens 9 vorhandenen Schlanimaustrittsöf fnungen 11 mit dem Vorklärbecken kommuniziert, ist der Spiegel 23 in dem über dem Faulraum in dem Behälter 6 befindlichen Raum 24 bestrebt, sich der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 25 im Vorklärbecken 9 anzupassen. Diese Anpassung wird jedoch in vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung beispMsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Drosselventiles im oberen Teil dieses Raumes 24 verzögert, so dass sich im oberen Teil dieses Raumes, je nachdem, ob der Spiegel eine steigende oder fallende Tendenz hat, ein geringer Ueber- oder Unterdruck einstellt, der erst langsam entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit durch das Drosselventil ausgleicht. Die Fig. 3 zeigt die Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel, wenn über die Zulaufleitung 8 ein Zustrom erfolgt, der grosser ist als die Durchlciufgeschwind igke it der Anlage. Statt eines DrosselventiLes kann auch ein Rückschlagventil, vorhanden sein, so dass bei steigendem Flüssigkeitsspiegel ein schnellerer Luftaustritt aus dem Raum 2 4 möglich ist α Ls der Luftzutritt bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel, infolge von den bei üblichen Dichtungen und Ventilen nicht vo ils tänd ig aiuizuschliessencien Undichtigkeiten. F'ig. 4 zeigt die vollständig gefüllte KLäranlage nach ihrer maxima Leu Be Lastung und Fig. 5 den Stund der F Lüss igke i tsspi t;ge L einige Ze: L L nach dem maximalen F'iiLlzustcind,bevor sich durch Nachiitrömen von Luft in dem Kaum

24 der Spiegel 23 senken konnte. Somit bildet der Raum 24 oberhalb des Schlammfaulraumes 12 ebenfalls einen Pufferraum, der zwar wesentlich später als der Pufferraum 19 im Vorklärbecken wieder zur Verfügung steht, jedoch treten die grösseren stossweisen Belastungen nur im Abstand von Stunden zwei- bis dreimal am Tage auf. Die.wesentlich verzögerte Senkung des Spiegels 23 im Raum 24 hat jedoch den grossen Vorteil, dass die Rückströmung durch die Schlammaustrittsöffnungen 11 nur so langsam erfolgt, dass ein Uebertritt von Wasser aus dem Schlammfaulraum in das frische Rohwasser und in den Belebtachlammraum 25 der Nachkläranlage 5 verhindert wird. Ein solcher Uebertritt würde sich nachteilig .auf die aerobe Schlammbehandlung bei der Nachklärung auswirken.

Die Seitenwand 17 des Vorklärbeckens ist geneigt, so dass das im Querschnitt runde Becken trichterförmig gestaltet ist. Um ein Absetzen der schweren Rohwasserbestandteile an den Wänden zu verhindern, beträgt die Wandneigung mindestens 60 und durch die nach unten zunehmende Verengung des Beckenquerschnittes reichern sich die festen Bestandteile nach unten verstärkt an, so dass sie sich in den im vorliegenden Beispiel vorgesehenen vier Trichterspitzen 26 in Form von Schlamm konzentrieren. Aus diesen Schlainmtrichterspxtzen rutscht der Schlamm durch die bereits erwähnten Oeffnungen 11 in den Schlammfaulraum, wobei er mit nur soviel Wasser seinen Platz wechselt, wie er selbst verdrängt. Die Unterteilung des unteren Teiles 10 des Vorklärbeckens 9 in mehrere Kammern oder Trichterspitzen 26 hat den Vorteil, dass die Gesamthöhe des Vorklärbeckens bei Einhaltung einer minimalen zulässigen Wandneigung und unter Vermeidung von /üjsatzflachen für Schlamm wesentlich geringer ist als bei einer Trichterform mit nur einer Trichterspitze. Die Fig. 2 zeigt den unteren Teil 10 des Vorklärbeckens mit vier Trichterspitzen 26. Die am unteren Ende jeder Trichter-

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spitze vorgesehene Schlammaustrittsöffnung 11 ist so gross bemessen, dass ihre Verstopfung durch grössere Grobstoffteile unmöglich ist.

Die Vorkläranlage 1 kann an eine bereits bestehende, mit Totaloxydation arbeitende Kläranlage angeschlossen werden, wobei deren Kapazität ohne Aenderung der Betriebskosten etwa verdoppelt wird. Die in Fig. 1 dargestellte Nachkläranlage 5 ist auf an sich bekannte Weise ausgeführt mit dem Unterschied, dass der Nachklärraum 20, wie bereits erwähnt, mit einem schwimmenden Ablaufwehr 21 und einer flexiblen Ablaufleitung 18 versehen ist. Das vorgeklärte Rohwasser wird über eine Eintrittsleitung 27 nach unten in den Belebtschlammraum 25 geführt, in dem sich ein Luftverteiler 28 befindet. Aus diesem Raum 25 gelangt das Wasser dann unter Umlenkung von unten in den Nachklärraum 20 und über das schwimmende Wehr 21 als geklärtes Wasser durch den Austrittsstutzen 29 nach aussen. Da, wie bereits erwähnt, die beiden Anlageteile 1 und 5 bzw. das Vorklärbecken 9 und der Behälter 7 kommunizieren, kann die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Gesamtanlage durch eine an dem Austrittsstutzen 29 vorgesehene, nicht dargestellte Blende eingestellt werden, so dass der Pufferraum 22 der Nachkläranlage mit dem Pufferraum 9 der Vorkläranlage parallel arbeitet.

Beim Betrieb der* Anlage wird in periodischen Abständen die Zunahme des Schlammes gemessen. Durch geeignete Bemessung der Anlage kann erreicht werden, dass eine halbjährliche Schlammentleerung ausreicht, so dass während der Vegetationsperiode kein Schlamm auf die Wiesen gelangt. Das Absaugen des Schlammes aus dem Belebtschlammraum 25 kann über eine in Fig. 1 durch eine Strichpunktlinie angedeutete Saugleitung 30 erfolgen, die an den Raum 24 des Behälters 6 der Vorkläranlage angeschlossen

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ist, so dass der in diesem Raum oft vorhandene Unterdruck zum Absaugen des Schlammes ausgenutzt wird. Der Schlamm gelangt dann in den Faulschlammraum 12, in dem sich eine Tauchpumpe 31 befindet, die durch einen Schacht 32 von oben in den Behälter 6 eingeführt ist. Es versteht sich, dass durch die erwähnte Aufteilung des unteren Teiles 10 des Vorklärbeckens und die dabei erreichte geringere Tiefe des Vorklärbeckens die Aufnahmefähigkeit des Schlammfaulraumes an Schlamm bei gleicher Grosse des Behälters 6 wesentlich vergrössert wurde.

Durch die auf einfache Weise durchführbare Kombination einer Vorkläranlage 1 der beschriebenen" Art mit einer bestehenden, bisher mit Totaloxidation arbeitenden Anlage gleicher Grosse wurde beispielsweise eine Kapazitätssteigerung von 150 auf 260 Einwohnergleichwerte erreicht. Dabei entspricht ein Einwohnergleichwert einer zu verarbeitenden Abwassermenge von 2 00 l/Kopf und Tag und 75 gr BSB /Kopf und Tag (BSB₅ = biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen). Bei einer solchen Anlage hat jeder Behälter 6, 7 beispielsweise einen Durchmesser von 3,5 m und eine Gesamthöhe von 5m.

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Claims

Patentansprüche

.jMechanisch-biologische Abwasserreinigungsanlage, insbesondere eine zum Anschluss an eine Nachkläranlage (5) bestimmte Vorkläranlage (1) mit einem Klärbecken (9) und einem darunter angeordneten, mit diesem kommunizierenden Schlammfaulraum (12), gekennzeichnet durch eine durch das Klärbecken (9) geführte flexible oder mindestens ein Gelenk aufweisende Ablaufleitung (15), deren Eintrittsende an einer Schwimmvorrichtung (13) befestigt ist und deren austrittsseitiges Ende (16) unterhalb des Beckenzulaufs (8) durch die Beckenwand geführt ist, wobei der Querschnitt der Ablaufleitung kleiner ist als der Querschnitt des Beckenzulaufs oder in der Ablaufleitung eine Drosselstelle vorgesehen ist, so dass das Vorklärbecken einen Pufferraum (19) hat, dessen Höhe dem vertikalen Abstand zwischen dem Beckenzulauf und dem austrittseitigeri Ende der Ablaufleitung entspricht, das Klärbecken (9) innerhalb des oberen Teiles eines Behälters (6) angeordnet ist, dessen unterer Teil den Schlammfaulraum (12) bildet, so dass in diesem oberen Behälter teil ein nach unten offener, nach aussen durch die Wand des Behälters (6) und nach innen durch die Klär-Beckenwand (17) begrenzter Pufferraum (24) vorhanden ist, und wobei der obere Teil dieses Pufferraumes durch mindestens ein Ventil entlüftet ist, so dass der durch die Kommunikation zwischen Klärbecken und Schlammfaulraum erfolgende Niveauausgleich verzögert wird.
2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Rückschlagventil ist, das in Ausströmrichtung öffnet, so dass die Senkung des Flüssigkeitsspiegel« in dem Pufferraum (24) verzögert wird.

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3. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (17) des Klärbeckens (9) geneigt sind, so dass das Becken in seinem oberen Teil einen grösseren Eorizontalguerschnxtt hat und dass das Klärbecken mindestens in seinem unterhalb der Durchtrittsstelle der Ablaufleitung (15) durch die Beckenwand liegenden Teil (10) in mindestens zwei mit geneigten Wänden versehenen, nebeneinander angeordnete Beckenkammern

(26) unterteilt ist, deren unteres Ende eine Schlammaustrittsöffnung (11) hat.
4. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Pufferraum (24) eine Saugleitung (30) zur Absaugung von Belebtschlamm aus einer Wachkläranlage (5) angeschlossen ist.
5. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klärbecken (9) mit dem Behälter (7) einer Nachkläranlage (5) kommuniziert, wobei die Nachkläranlage mit einer an ein schwimmendes Wehr (21) angeschlossenen flexiblen oder ein Gelenk aufweisenden Ablaufleitung (18) versehen ist.
6. Kläranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle in der Austrittsleitung der Nachkläranlage vorgesehen ist.

PATENTANWÄLTE

0R.-WÖ. H. FINCKE DIPL-ING. a BüHfc DIPLvING. S. STAEGES

2.11.1972
Qu/lf

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