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Verfahren und Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser Die biologische
Reinigung von Abwasser ist bekannt. Die eigentliche biologische Verfahrensstufe
wird dabei mittels einer Mikroorganismenkultur durchgeführt und zwar entweder nach
der Belebtschlamm-Methode oder mit Hilfe von Tropfkörpern in offener oder geschlossener
Form. Bei einem derartigen Verfahren sind zur Vorbehandlung des Abwassers vor Einführung
in die eigentliche biologische Stufe eine Reihe von Behandlungsschritten nötig und
das aus der biologischen Reinigungsstufe abgezogene Abwasser sowie der Schlamm müssen
ebenfalls noch zahlreichen weiteren Verfahrensstufen zugeführt werden, ehe eine
Ableitung in den Vorfluter möglich wird. Eine für ein solches Verfahren geeignete
bekannte Kläranlage besteht daher im wesentlichen aus nachfolgenden Bauteilen:
1.
Rechen zum Abtrennen von Grobstoffen wie Holz, Textilien, Kunststoffen, Blechdosen
und ähnlichen groben Abfällen.
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2. Sandfang zur Abscheidung relativ grober mineralischer Sinkstoffe
wie Sand, Kohle, Schlacke und dgl.
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3. Vorklärbecken in runder oder rechteckiger Form, in dem Schlammstoffe
zu Boden sinken und von dort durch geeignete Vorrichtungen ausgetragen werden.
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4.a Tropfkörper in offener oder geschlossener Form oder 40b Belebungsbecken
beliebiger Form, in denen der biologische Reinigungsprozeß stattfindet unter starker
Zunahme der Schlammengev 5. Machklärbecken, in denen der biologische Schlamm vom
gereinigten Abwasser durch Absitzenlassen getrennt wird.
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6. Faulbehälter, entweder in offener Form ohne Klärgasgewinnung oder
in geschlossener Form als Faulraum mit Gasabzug.
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70 Schlammeindicker zur Abtrennung eines Teils des Schlammwassers.
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8. Schlammentwässerung auf Trockenplätzen, in Vakuum- oder Druckfiltern,
Sieben oder Zentrifugen, oder in Drehrohröfen, Etagenöfen, Schwebetrocknern und
dgl. oder Schlammverbrennung.
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Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Anlage ist daher sehr
aufwendig und erfordert auch einen beträchtlichen Arbeitsaufwand. Ferner läßt die
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abwassermengen zu wünschen übrig, da nur
eine Auslegung der Gesamtanlage
auf die größtmögliche anfallende
Abwas-sermenge eine stets gleichmäßige Qualität des gereinigten Wassers sicherstellt.
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Da eine derartige Auslegung der Anlage im allgemeinen wegen zu hoher
Kosten nicht möglich ist, muß in Kauf genommen werden, daß u.U0 ein Teil des Abwassers
bei besonders großem Anfall in ungenügend-gereinigter Form in den Vorfluter gelangt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der
bekannten Verfahren und Anlagen zur biologischen Abwasserreinigung, insbesondere
die oben aufgeführten Nachteile, zu verringern oder zu beseitigen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
Reinigung von Abwasser unter Anwendung einer mechanischen Vorreinigung, einer anschließenden
Reinigung nach dem Belebtschlainmverfahren sowie Nachklärung und Schlammaufberei#tung,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Nachklärung und Schlammaufbereitung
Filterbeete, die mit Schilf (Phragmites cumunis) oder englischem Reisgras (Spartina
Townsendii) bepflanzt sind, intermittierend mit aus dem letzten Belebtschlammbecken
abgezogenem Abwasser derart beaufschlagt werden, daß auf jeden Beaufschlagungszeitraum
ein 5- bis 15nach längerer Austrocknungszeitraum folgt.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren beginnt die Reinigung des Abwassers
mit der üblichen mechanischen Vorreinigung. Gewöhnlich wird ein Rechen zum Abtrennenvon
Grobstoffen und ein Sandfang zur Abscheidung von groben mineralischen Sinkstoffen
vorgesehen.
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Ein Vorklärbecken ist -in der Regel nicht erforderlich, da die spezielle
Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine-vollständige Abscheidung aller
Schwebstoffe sicherstellt auch ohne Vorklärbecken.
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Auch die biologische Abwasserreinigung wird in üblicher Weise durchgeführt.
Dabei werden gelöste Verunreinigungen von einer Mikroorganismenflora als Nährsubstrat
verarbeitet, so daß die gelösten Verunreinigungen in feste, im Wasser suspendierte
Form überführt werden und als Schlamm auftreten. Verwendet werden üblicherweise
Belebungsbecken in quadratischer, rechteckiger oder runder Form mit oder ohne Zwangsbelüftung.
Erfindungsgemäß wird mindestens ein Belebungsbecken verwendet, bei hochbelasteten
Abwässern, insbesondere Industrieabwässern wie z.B. Konservenfabriken, wird wenigstens
ein zweites Belebungsbecken nachgeschaltet. Bei Einsatz von zwei hintereinandergeschalteten
Belebungsbecken sollten die Anlage so ausgelegt sein, daß im ersten Becken 90 %
der organischen Belastung abgebaut werden und der Restabbau im zweiten Belebungsbecken
erfolgt. Anstelle von Belebungsbecken können auch Tropfkörper in offener oder geschlossener
Form eingesetzt werden, wobei die Zahl und Ausbildung der Tropfkörper den üblichen
Regeln zu folgen hat.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird das Abwasser der biologischen
Abwasserbereinigung nicht einem Nachklärbecken zugeleitet, um die Schlammabtrennung
vorzunehmen, sondern direkt auf ein oder mehrere Filterbeete geleitet. Jedes Filterbeet
wird dabei intermittierend mit dem schlammbeladenen Abwasser beschickt und zwar
derart, daß zwischen jeder Zuführung von Abwasser ein 5- bis 15-mal solang bemessener
Austrpcknungszeitraum eingeschoben wird, in welchem kein Abwasser zugeführt wird.
In der Praxis werden daher mindestens 5 bis 15 Filterbeete eingesetzt, die parallel
geschaltet sind und abwechselnd mit dem Abwasser beschickt werden, Die Beschickungsdauer
des einzelnen Filterbeetes hängt ab von der durchschnittlich zu erwartenden Abwasserbelastung
und der darin enthaltenen Schlammenge, Die Trocknungszeit muß ausreichen, um ein
Durchdringen der neu abgesetzten Schlammschicht durch die aufgeführten Bewuchspflanzen
zu ermöglichen. Hierbei bilden sich
auf der Schlammoberfläche Risse
und das zurückgehaltene Material ringelt sich auf.
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Filterbeete der im Rahmen der Erfindung brauchbaren Art sind bereits
bekannt aus der DT-OS 21 63 283. Der dort beschriebene Aufbau eines Filterbeetes
kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, Derartige Filterbeete
bestehen aus wenigstens zwei Schichten, wobei die oberste Schicht die geringste
Körnung aufweist. Bevorzugt wird jedoch im Rahmen der Erfindung ein Filterbeetaufbau,
bei welchem eine Oberschicht aus körnigem Material einer Körnung von 0,5 bis 5 mm,
eine darunter liegende zweite Schicht einer Körnung von 8 bis 16 mm, unter dieser
eine dritte Schicht einer Körnung bis 16 bis 32 mm und schließlich eine vierte Bodenschicht
mit einer Körnung von 32 bis 64 mm vorgesehen sind. Unter der letzten Schicht befindet
sich eine Drainage zur Ableitung des nach Durchlaufen des Filterbeetes austretenden
Abwassers.
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Vorzugsweise besteht die Oberschicht aus Sand, Hierbei hat sich eine
Körnung von 1 bis 2 mm als besonders zweckmäßig bei einer üblichen Abwasserzusammensetzung
erwiesen. Die zweite Schicht hat vorzugsweise eine#Tiefe von 10 bis 20 cm, die dritte
und vierte Schicht von je 15 bis 25 cm.
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Die oben angegebenen Korngrößen können in Abhängigkeit von den zu
entfernenden Schwebstoffen variiert werden.
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Als zweckmäßig hat sich erwiesen, jedes Filterbeet 0,5 bis 2 Tage
lang mit Abwasser aus der biologischen Reinigungsstufe zu beaufschlagen. Bevorzugt
wird eine Beschickungsdauer von etwa 1 Tag.
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Die Austrocknungsdauer beträgt vorzugsweise das 8- bis 12-fache der
Beaufschlagungsdauer, in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen. Unter deutschen
Durchschnittsverhältnissen hat sich eine Austrocknungsdauer von 10 Tagen bei jeweils
1 Tag Beauf#chlagung mit Abwasser als besonders geeignet erwiesen.
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Je Kubikmeter Abwasser werden unter normalen Abwasserverhältnissen
1 bis 5 qm Filterbeetfläche pro Tag für die Schlammentfernung benötigt. In besonders
gelagerten Fällen kann auch eine niedrigere oder größere qm-Zahl erforderlich sein.
Die tatsächlich im jeweiligen Fall benötigte qm-Anzahl ist abhängig vom jeweiligen
Standortklima. Im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland liegt der durchschnittliche
Flächenbedarf je Kubikmeter Abwasser im allgemeinen zwischen 3 und 4 qm. Neben den
klimatischen Verhältnissen ist auch die Schwebstoffkonzentration in g je 1 Abwasser
für den Flächenbedarf maßgebend Die Bepflanzungsdichte je qm Filterbeetfläche ist
ebenfalls abhängig von den gegebenen klimatischen Bedingungen und in geringerem
Maße von der durchschnittlichen Schwebstoffmenge. Im allgemeinen werden je qm Filterbeetfläche
zwischen 4 und 8 Pflanzen verwendet. Im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland werden
in der Regel mit 6 bis 8 Pflanzen pro qm die besten Ergebnisse erzielt, Beim erfindungsgemäßen
Verfahren werden täglich vom Boden der biologischen Reinigungsstufe, d.h. dem Belebungsbecken
oder der Tropfkörperanlage, täglich soviele Kubikmeter Abwasser mit Schwebstoffen
abgepumpt und den Filterbeeten zugeführt, wie in die Kläranlage Abwasser über das
Kanalsystem hereingelangt. Nach der Schlammentwässerungsstufe wird das vom Boden
der Filterbeete über die Drainageleitungen abgeführte Wasser direkt dem Vorfluter
zugeführt.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen
Verfahrens besteht demnach aus Vorrichtungen zur mechanischen Abwasserreinigung,
einer Vorrichtung zur biologischen Klärung nach dem Belebtschlammverfahren oder
Tropfkörperverfahren und Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung und
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Schlammaufbereitung und Nachklärung
aus 5 bis 15 Filterbeeten oder einem Mehrfachen
davon bestehen,
die parallel geschaltet sind, mit Schilf oder englischem Reisgras bepflanzt sind
und zur abwechselnden Beaufschlagung mit Abwasser eingerichtet sind.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Anlage 8 bis 12 Filterbeete
oder ein Vielfaches davon auf. Ein einzelnes Filterbeet kann dabei so bemessen sein,
daß es das gesamte Abwasser einer Beaufschlagungsperiode aufnehmen kann. Zur Aufnahme
des Abwassers einer solchen Beaufschlagungsperiode, also beispielsweise eines Tages,
kann die Anlage ein einziges oder mehrere Filterbeete aufweisen, welche ihrerseits
parallel oder in Serie geschaltet sind, Der Ablauf aus der Anlage wird vorzugsweise
direkt mit dem Vorfluter verbunden.
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Gegenüber bekannten biologisichen Abwasserreinigungsanlagen werden
wesentliche Einsparungen nach der Erfindung erzielt, So werden die Funktionen von
Nachklarbecken, Faulbehälter, Schlammeindicker und Schlammentwässerung von den erfindungsgemäß
verwendeten Filterbeeten voll übernommen, Hierdurch werden nicht nur erhebliche
Einsparungen möglich, sondern es wird auch eine entscheidende Verminderung des Arbeitsaufwandes
erzielt. Da die erz in dungsgemäß eingesetzten Filterbeete keiner Wartung bedürfen,
genügt es, nach Ablauf jedes Beaufschlagungszeitraumes, normalerweise also täglich
einmal, das Abwasser auf das nächste Beet oder die nächste Beetreihe umzuleiten,
WOZU lediglich ein Ventil, Schütz oder dgl. geöffnet und ein anderes geschlossen
werden muß0 Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anpassungsfähigkeit
an unterschiedlichen Abwasseranfall, da die Filterbeete auch bei Spitzenbelastung
des anfallenden Schlamms zuverlässig zurückhalten und nur restlos geklärtes Abwasser
an den Vorfluter abgeben, während die Schlammabtrennung im Nachklärbecken bei Spitzenbelastung
vielfach wegen zu kurzer Verweilzeit
nicht mehr vollständig ist
und dann verunreinigtes Abwasser in den Vorfluter gelangt. Außerdem wird erfindungsgemäß
die Gefahr einer Sekundärverschmutzung nach der Belebtschlainmstufe durch Blähschlamm,
der sich häufig in Nachklärbecken bildet, beseitigt.
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Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter, Beispiel In
einer Abwasserreinigungsanlage werden täglich ca. 100 m3 Haushaltsabwasser, bei
starken Regenfällen täglich bis ca.
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3 130 m , da ein Teil des Regenwassers in das gleiche Kanalsystem
gelangt, der Kläranlage in einer Betonrinne zugeführt, in der ein schräger Rechen
zur Grobstoffabtrennung montiert ist. Von dort gelangt das Haushaltsabwasser in
einen runden Sandfang mit einem Durchmesser von 2,80 m, der sich keilförmig nach
unten verjüngt und dort eine Öffnung von 15 cm für den Sandabzug aufweist, Von dort
gelangt das Haushaltsabwasser in ein Sammelbecken und wird dort mit täglich ca.
450 m3 Brauereiabwasser gemischt, welches durch eine getrennte Leitung direkt dort
eingeführt wird.
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Aus dem Sammelbecken wird das gesamte Abwasser in ein Belebtschlammbecken
von 47 m Länge und 28 m Breite gepumpt. Die Wände des Beckens verlaufen mit leichter
Abschrägung zum Boden. Die Belüftung erfolgt mit zwei Schwimmbelüftern System Lurgi.
Der 3 niedrigste Wasserstand im Belebtschlammbecken ist 1400 m , der höchste Wasserstand
1900 m3. Die Steuerung erfolgt über ein Schwimmersystem. Durchschnittlich befinden
sich etwa 1700 m3 in der Belebtschlammanlage.
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Dem Belebtschlammbecken ist ein Nachklärbecken mit Schlammräumer welches
34 m lang und 25 m breit ist, nachgeordnet. Die Sohlenbreite beträgt 15 m, Der niedrigste
Wasserstand im Nachklärbecken
beträgt 1400 in3, der höchste Wasserstand
1900 m3. Die Steuerung erfolgt ebenfalls über Schwimmersystem.
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Dem Nachklärbecken folgt ein runder Schlammeindicker mit einem Durchmesser
von 6 m und einem Fassungsvermögen von 130 ion3. Aus diesem Schlammeindicker wird
das Schlammwasser auf 12 Trocknungsbeete von 20 m Länge und 5 m Breite gepumpt.
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Da diese Anlage nicht zufriedenstellend funktionierte, wurden erfindungsgemäße
Filterbeete angelegt, die mit Schilf bepflanzt sind. Es werden 10 Beete in der Abmessung
10 x 20 m angelegt mit 2 einer Bepflanzung von 6 Pflanzen je m . Diese Filterbeete
werden direkt mit dem Abwasser aus dem Belebtschlammbecken beschickt, wobei täglich
auf ein anderes Beet umgeschaltet wird und nach 10 Tagen wieder mit einem neuen
Zyklus gegonnen wird. Nachklärbecken, Schlammeindicker und Trocknungsbeete werden-nicht
mehr benutzt. Die Anlage arbeitet so zufriedenstellend, daß das aus dem Belebtschlammbecken
abgezogene Abwasser nach Durchlaufen des Filtrationsbeetes direkt dem Vorfluter
zugeführt werden kann,