DE2733044A1 - Verbesserte anlage zur abwasserbehandlung - Google Patents
Verbesserte anlage zur abwasserbehandlungInfo
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Description
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Verbesserte Anlage zur Abwasserbehandlung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Abwasserbehandlung
unter Verwendung aerobischer Bakterien zum Klären biologisch
abbaufähiger Stoffe und einer verbesserten Einrichtung zum Umwälzen und Belüften des aktivierten Klärschlammes, sowie
einer verbesserten Anlage zum Entfernen von Feststoffteilchen
aus dem Hauptbehandlungstank zwecks Verhütung einer übermäQigen Ansammlung solcher Feststoffanteile im normalen
Betrieb.
Die Prinzipien, auf denen die hier zu behandelnde Anlage beruht, sind in der bisherigen Technik wohlbekannt. Beispielsweise
wurde der Plan zur Errichtung einer Behandlungsanlage mit Belüftung zur bakteriellen Klärung von Abwässern
für kleine Gemeinden ausführlich in einer Veröffentlichung
der NATIONAL SANITiTION FOUNDATION von Ann Arbor, Michigan/
USA, vom Dahre 1966, betitelt "Package Plant Criteria
Development" besprochen. Diese beruht auf einer Untersuchung, die für die FEDERAL WATER POLLUTION CONTROL ADMINISTRATION
(Bundeswasserverschmutzungs-Überwachungsstelle) , Demonstration
Grant Project U/PD-74, durchgeführt wurde, überdies ist
der Plan des Einblasens von Luft durch das Abwasser in der U/eise, daß es umgewälzt wird, in der durch die US-PS
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-B-
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3,348,687 von FOSTER, 3,627,136 von IYIACKRIE, und 3,809,245
won KENNEDY nachgewiesenen älteren Technik bekannt, wobei diese Patente sich einer solchen Umwälzung bedienen, um
die Fliehkraftscheidung υοη Feststoffteilchen aus dem Abwasser
zu fördern, so daG verhältnismäßig klareres Wasser als vorgereinigtes Abwasser entnommen werden kann. Die
gleichzeitige Patentanmeldung von PEASLEY und HfIcKINNEY, Ser.No. 579,176 vom 20. Hflai 1975, mit der Bezeichnung
"Abwasserbehandlungsanlage M (Sewage Treatment Apparatus)
zeigt eine Anlage zur Behandlung von Abwässern mit aerobischen
Bakterien unter Verwendung von Druckluft zur Belüftung von mit aktiviertem Klärschlamm vermischtem Abwasser, wobei
dieses um einen zylindrischen Klärraum in einem Behälter für Flüssigkeiten umgewälzt wird und mittel vorgesehen sind,
um eine Zone relativer Ruhe im umgewälzten Abwasser zu bilden, aus dem der Klärraum Wasser entzieht und weiterhin
Feststoffanteile daraus entfernt, schließlich ein gut geklärtes Abwasser liefert, wobei das geklärte Abwasser aus
dem Oberteil des Klärraumes oberhalb eines Filterbettes entnommen wird und das vorgeklärte Abwasser praktisch frei
von Feststoffanteilen ist. Die parallele Patentanmeldung
von HOWARD PEASLEY, Ser.No. 641,867 vom 17. Dezember 1975 mit der Bezeichnung "Abwasserbehandlungsanlage11 fügt unter
anderen merkmalen noch den Plan der periodischen l/erwendung
von Druckluft zum Ausspülen des Klärraumes und der darin enthaltenen Filter zwecks Reinigung der letzteren und
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Steigerung der betrieblichen Leistungsfähigkeit der Anlage,
was zu einer Zeit vor sich gehen soll, u/enn nur ein geringer
Zufluß von neu zu behandelndem Abwasser stattfindet.
Die Erfindung schafft nun eine verbesserte Abwasserbehandlungsanlage,
in der der Hauptschlammanfall durch bakteriellen Abbau statt durch bloße Abscheidung erzielt u/ird, und
in der die mechanische Umwälzung von Abwasser im Hauptbehälter für bakterielle Behandlung zu dem Zu/eck durchgeführt
wird, um die Feststoffanteile am Absetzen zu hindern, solange
der Faulvorgang fortschreitet, und zu dem Zuieck des Entziehens
vorgeklärten Abwassers aus dem Hauptumwälzstrom ohne Neuverschmutzung des geklärten Abwassers durch neu
einströmende Feststoffteilchen, die bisher praktisch unbe—
handelt sind. Jedoch trotz des bakteriellen Abbaues findet eine ständige Ansammlung von Feststoffanteilen, d.h. nicht
abbaufähiger Asche, statt, die entfernt werden muß. Die Erfindung
fügt nun einen zusätzlichen Klärraum und damit zusammenwirkende Einrichtungen hinzu, die an den periodischen
Reinigungszyklus gebunden sind und in der Weise arbeiten,
daß sie Feststoffanteile aus dem Hauptbehandlungsbehälter
im Verhältnis zur Konzentration solcher Feststoffe im Behälter und daher im Verhältnis zur Notwendigkeit ihrer
Entfernung entziehen.
Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
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Abwasserbehandlungsanlage zur Verwendung in kleinen Gemeinden,
Priuatwohnungen, abgelegenen Gebäuden, und insbesondere
die Schaffung eines in sich geschlossenen Systems für besondere Nutzanwendung in Bereichen mit hohem Grundwasserspiegel
und/oder einer Tendenz zu periodischer Überflutung, wie etu/a in Gezeiteniuassergebieten, wobei das System in Fällen
der Überflutung leicht abschließbar ist, um einen Überlauf seines Inhalts und dadurch bedingte Verschmutzung zu verhindern.
Ein weiteres größeres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines v/erbesserten Systems für dis Entfernung eines Prozentsatzes
der Feststoffe aus einem Hauptbehandlungstank mit einem Klärraum, der in einem U/irbel (Strudel) des umgewälzten
Abwassers untergebracht ist und normalerweise in der Weise arbeitet, daß er geklärtes Wasser an dieser Stelle
geringster Turbulenz im umgewälzten Abwasser entzieht, jedoch periodisch mit Druckluft durchspült wird, um die Filtermittel
im Klärraum zu reinigen. Dieses Durchspülen treibt das Wasser aus dem Klärraum zurück in den Hauptbehandlungsbehälter,
wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Hauptbehälter angehoben und ein Teil seines Inhalts zum Überlaufen in
einen Nebenfaulraum gebracht wird, wo sich der aerobische
Abbau fortsetzt, wo jedoch während eines periodisch wiederkehrenden Zyklus die Feststoffanteile sich absetzen und in
der Nähe eines Entwässerungsrohres sammeln können. Die sich
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ergebende, oberauf schwimmende Flüssigkeit wird zum Hauptbehandlungsbehälter
zurückgeführt.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anlage, in welcher der Nebenfaulraum vom Hauptbehandlungs—
behälter durch ein Leitblech mit einem Wehr an seinem oberen Ende oberhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeit
im Hauptbehälter getrennt ist. Normale Stoßwellen während des Betriebes bewirken keinen Überlauf aus dem Hauptbehälter
in den Faulraum, jedoch tritt ein solcher Überlauf während des Reinigungszyklus auf, wenn der Klärraum mit
Druckluft durchspült und dadurch geleert wird. Die Anlage enthält einen zylindrischen Hauptbehandlungsbehälter mit
einem im wesentlichen zylindrischen Klärraum, der sich über die Länge des Behälters erstreckt und in der Umwälzwirbelzone
im Hauptbehälter untergebracht ist. Die Umwälzung im Raum wird durch ein Belüftungsmittel unterhalten, das einen
Luftstrom einleitet, der nach oben hin nach einer Seite des Umwälzbehälters gerichtet ist und dabei eine Drehung des
Abwassers um den Raum innerhalb des Behälters herum mit ausreichender Belüftung zur Erhaltung der Bakterienkultur bewirkt.
Diese Umwälzung um die waagrechte Achse des Hauptbehälters bewirkt, daß praktisch alle Feststoffteilchen in
einem kreisenden Schwebezustand bleiben. Die Belüftung und Umwälzung im Hauptbehälter geht stetig uor sich. lUenn daher
das Reinigen des Klärraumes in regelmäßigen Abständen
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einsetzt, führt der entstehende Überlauf am Wehr einen
Prozentsatz der Flüssigkeit im Hauptbehälter mit sich und
daher geht ein gleicher Prozentsatz der gesamten darin suspendierten Feststoffteilchen mit. Somit uiird bei niedrigem
FeststoffgehaIt eine relativ kleinere Menge von Feststoff
anteilen dem Hauptbehälter entzogen, als dies der Fall
wäre, u/enn der in Umu/älzung befindliche Feststoff geha It
hoch ist, luobei der Entzug von Feststoffen proportional der
Notwendigkeit für solchen Entzug ist. Die entzogenen Feststoffanteile ujerden nicht in den Hauptbehälter zurückgeleitet,
sondern periodisch als UJa rtungsstuf e entfernt, indem
sie durch das Abzugsrohr ausgepumpt werden.
Es ist der Zweck der Erfindung, eine Anlage zu schaffen,
durch welche die Aschenmenge im Hauptbehälter in der Weise
reguliert wird, daß eine ausreichende Glaichgewichtsmenge
erreicht wird, und die dann dieses Gleichgewicht trotz der Schwankungen in der zugeführten Feststoffmenge aufrecht zu
erhalten strebt. Ein wichtiges Merkmal dieses Nebenfaulraumes
besteht darin, daß er den in oben erwähnter Schrift Ser.No. 641,867beschriebenen Reinigungszyklus benutzt, um einen
periodischen Zulauf in den Faulraum über dem Wehr zu erreichen, der etwas oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im
Hauptumwäljtbehälter liegt. Das Uiehr ist auf einen gewählten
Abwasserspiegel einstellbar, der etwas über der Höhe des Überlaufrohres liegt. Wenn der Klärraum durchspült oder
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gereinigt iuird, mas periodisch, d.h. einmal alle 24 Stunden,
geschieht, uiird alles lüasser im Klärraum durch dessen Boden
mittels in das Oberteil des Klärraumes eingeleiteter Druckluft ausgetrieben. Demzufolge steigt die Flüssigkeit im
Hauptbehälter entsprechend der Flüssigkeitsmenge im Klärraum. Ehe der Klärraum leer ist, iuird der Spiegel im Hauptbehälter
bis zum Überlaufpunkt des Wehres und darüber hinaus angestiegen sein, so daß eine vorgegebene (YlBnge des Klärgemisches
im Hauptbehälter über das Wehr und in den Faulraum geflossen sein wird. Dies ist ein Hauptunterscheidungsmerkmal der Erfindung,
nämlich daß ungleich vielen älteren Systemen,die Feststoffe dem Hauptbehandlungsbehälter an einer Stelle
ruhiger Konzentration dieser Feststoffe entziehen, im vorliegenden System die Flüssigkeit, die aus dem Hauptbehälter
in den Nebenfaulraum übergeleitet u/ird, das Klärgemisch ist,
das stetig im Hauptbehälter umgewälzt iuird und dies immer mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um praktisch alle
Feststoffteilchen in der Schwebe zu halten. Der Vorteil des
Überieitens won Klärgemisch anstelle konzentrierter Feststoffanteile
von einer Stelle natürlicher Ansammlung besteht darin, daß nach der vorliegenden Anordnung die Menge der in
den Nebenfaulraum übergeleiteten Feststoffanteile mit der
Gesamtmenge von suspendierten Feststoffen und daher mit der Notwendigkeit einer solchen Überleitung schwankt. Würde die
Anlage die überzuleitenden Feststoffanteile einer Stelle der Feststoffkonzentration im Hauptbehälter stetig entnehmen,
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dann würde die Wirkung die sein, daß die Anlage immer praktisch eine konstante lYlenge Feststoffe jedesmal, d.h. bei
jedem Reinigungszyklus, überleiten würde, ohne Rücksicht darauf, ob die Notwendigkeit für eine solche Überleitung
groG oder klein ist. Daher besteht in der gegenwärtigen Anlage eine Wechselbeziehung zwischen der Notwendigkeit zum
Entzug und der entzogenen Menge, und durch sorgfältige Einstellung
der verschiedenen Verhältnisse und Parameter ist es möglich, einen in einem gewünschten Bereich liegenden
Gleichgewichtsgrad zu erreichen.
Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, einen Klär- oder Faulraum zu schaffen, der fortgesetzt das Klärgemisch, das
in den Raum zur Zeit der letzten Reinigung eingeleitet wurde, durch stetiges Umwälzen und Belüften unter Einleitung von
Luft am Boden durch Verwendung eines Diffusors (Leitapparates) klärt. Diese Luft steigt durch ein lotrechtes Saugrohr
aufwärts, das sich bis zu einer Stelle nahe dem Boden des Klär- oder Faulraumes erstreckt und so bestrebt ist,
Feststoffteilchen vom B^den des Behälters abzusaugen und
sie nach oben in der (YIitte des Raumes und nach unten um
dessen Seiten in Umwälzbewegung zu halten. Wenn das Einbauzeitschaltwerk sich einem Reinigungszyklus nähert, etwa
während der letzten zwei Stunden vor der Reinigung, wird die Luftzufuhr zum im Nebenfaulraum angebrachten Diffusor
abgesperrt und die Feststoffteilchen suchen sich abzusetzen,
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wobei sie eine obenauf schwimmende Flüssigkeit hinterlassen,
die im wesentlichen geklärt ist und sich im oberen Teil des Faulraumes befindet. Nach mehreren Stunden Absetzzeit uiird
eine Pumpe für das Faulraumwasser in Gang gesetzt und diese pumpt den oberen Raum aus, wobei sie das geklärte Faulraumwasser
über das Wehr in den Hauptbehälter zurückleitet, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Nebenfaulraum gesenkt
wird, bis er auf den Spiegel reduziert wist, bei dem sich der Faulwasserpumpeneinlaß befindet. Unterhalb des Spiegels
des Faulraumwassers befindet sich eine Schicht abgesetzter
Feststoffteilchen, auf der sich nach Abstellen des Belüftungsgebläses
die Feststoffteilchen im Faulraum sammeln. Während eines Zeitraumes uon Monaten nimmt die Höhe dieser
Schlammablagerung am Boden des Nebenfaulraumes zu und wenn
der Raum so mit Feststoffen angefüllt ist, daß sie von der Faulwasserpumpe angesaugt zu werden beginnen und in den
Hauptbehandlungsbehälter gepumpt werden, dann wird es notwendig, eine Pumpe an das Abzugsrohr anzuschließen und die
Feststoffablagerungen auszupumpen, damit ihr Spiegel wieder
niedriger wird.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung erhellen bus der
folgenden Besprechung der Zeichnungen, und zwar zeigen:
Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Ansicht einer Abwasserbehandlungsanlage
gemäß der Erfindung mit dem
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zugeordneten Zeitschaltwerk und Regelmitteln, Fig. 2 eine Stirnansicht der Anlage teilweise im Querschnitt,
Fig. 3 eine Ansicht der Anlage im Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 eine Tabelle mit einem typischen, zeitlich gesteuerten Zyklus für wechselweise Einschaltung normalen
Betriebes mit dazwischen liegenden Reinigungs\/orgängen
der Anlage nach Fig. 1, 2 und 3, und
Fig. 5, 6, 7 und 8 teilweise schematische Ansichten der
Anlage mit der Darstellung ihrer Betriebsweise während der vier verschiedenen Zeitfolgen, die in der
Tabelle in Fig. 4 aufgeführt sind.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Abwasserbehandlungsbehälter
10 in im wesentlichen zylindrischer Form, wenn auch nicht notwendigerweise υοη kreisrundem Querschnitt, der eine
geflanschte Öffnung 12 an seinem oberen Ende aufweist, die normalerweise durch ein geeignetes Mittel abgedeckt ist,
z.B. mit einem (nicht gezeichneten) abnehmbaren Mannlochdeckel, oder durch einen Rost 14 mit einem diesen umgebenden
Geländer 16. Der Rost weist Öffnungen auf, damit Luft und Gase durch diese entweichen können und die Flüssigkeit im
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Behälter unter Luftdruck bleibt. Am Behälter befindet sich ein Abwassereinlaß in der Nähe des linken Endes des Behälters
10 und abseits worn Nebenfaulraum 11, der sich rechts
von der Trennwand 13 befindet, wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht. Das Einlaßrohr 18 ist mit der (nicht gezeichneten)
Rohabiuasseranlage einer kleinen Gemeinde, ländlichen Schule
oder eines einzelstehenden Wohnhauses verbunden. Geklärtes Wasser wird aus der Anlage durch das Auslaßrohr 20 abgelassen,
das durch eine Seite des Behälters verläuft, wobei die Hohe des Rohres 20 so gewählt ist, daß der lYlindestwasserstand,
bis zu welchem die Flüssigkeit im Behälter abgelassen werden kann, der Spiegel im Wasserrohr 20, Fig. 2, ist,
obwohl dar Wasserspiegel WL innerhalb der Schwellzone am Oberteil des Behälters während Zeiten des Spitzenbetriebes
der Abwasseranlage höher ansteigen kann, wie nachstehend noch eingehender beschrieben wird.
Innerhalb des Behälters 10 befindet sich ein Klärraum 22,
der ein im wesentlichen zylindrisches, über die volle Länge des Behälters 10 reichendes und an seinen Enden verschlossenes
Gehäuse umfaß, wobei in einer Öffnung durch die linke Stirnwand des Behälters als Verschluß eine Elastomer-Dichtungsscheibe
und eine kreisrunde Stirnplatte 23 benutzt wird. Das rechte Ende des Raumes 22 ist zur Trennwand 13 hin
verschlossen, welche den Hauptumwälzbehälter 15 von einem Nebenfaulraum 11 abteilt. Der Raum 22 umfaßt etwa 10 % des
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Rauminhaltes des Hauptbehälters 10, d.h. ar ist groß genug,
so daG die Geschwindigkeit des durch den Raum 22 strömenden
Abwassers unterhalb erkannter Absetzgeschwindigkeiten bleibt
Der Klärraum 22 ist an seiner Außenfläche rund, so daß nur minimale Gegenströmungen (Wirbel) in der Flüssigkeit auftreten,
wenn sie um dun Raum im Behälter umgewälzt wird.
Innerhalb des Klärraumes 22 befindet sich ein gelochter Einsatz 24, der zum Stützen eines Filters, z.B. eines Sandoder
Kiesbettes 26 dient, wobei der Einsatz etwas oberhalb der IKlitte des Raumes 22 und weiter oberhalb des Schlitzes
28 angeordnet ist, der sich über die volle Länge durch den Boden des Raumes erstreckt. Das Filterbett 26 nimmt einen
Teil des Raumes oberhalb der (Ylitte des Raumes 22 ein, läßt
jedoch eine Zone 25 oberhalb des Bettes frei, aus der geklärtes UJasser entnommen wird.
Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ragt ein Steigrohr 30
oberhalb der oberen Zone 25 des Klärraumes 22 bis zu einer
Höhe etwas unterhalb des Oberteils des Behälters 20. Das Steigrohr 30 wird an seinem oberen Ende durch ein von Hand
verstellbares Ventil 31 entlüftet und ihm schließt sich ein ujaagrechtes Rohr 20 für vorgeklärtes Abwasser an, womit
geklärtes Wasser aus dem Klärraum 22 entzogen und einem Ablaßhahn 32 zugeführt wird, wie nachstehend im einzelnen
besprochen wird. Das Ventil 31 wird gerade so weit geöffent,
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um ein Leerhebern der Anlage durch das Rohr 20 für vorgeklärtes
Abwasser und das UJasserabzugsrohr 32 zu verhindern,
mas bei Fehlen des Ventils 31 den Wasserspiegel im Behälter 1G unter den Spiegel, unter die gewünschte Mindestwasserlinie
UJL drücken würde.
Das rechte Ende des HauptumwMlzbelüftungstanks 15 wird
virtuell durch eine Trennwand 13 geschlossen, die, wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, ein ausgespartes oberes
Ende mit einem Wehr 17 aufweist, über das die gemischte Kläre aus dem Hauptbelüftungsbehälter 15 in den Nebenfaulraum
während des Reinigungszyklus überlaufen kann, wie schematisch in Fig. 8 gezeigt wird. Die Höhe des wTires 17 wird durch
eine Platte 19 mit darin vorhandenen Schlitzen einstellbar gemacht, so daß es in eingestellter Höhenlage auf der Trennwand
13 verschraubt werden kann, wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, wodurch der Prozentsatz der gesamten umgewälzten
Feststoffanteile, die durch Überlauf aus dem Hauptbehälter
15 in den Nebenfaulraum 11 während jedes Reinigungszyklus
übergeleitet werden, wahlweise eingestellt werden kann. Der Nebenfaulraum 11 weist eine durch ihn hindurch nach unten
ragende Druckluftleitung 33 auf, die in ein Luftdiffusorrohr
34 endigt, das Luft in Blasenform durch den Inhalt des Faulraumes 1 aufsteigen IaQt, um ihn zu belüften und eine
Umwälzung der Flüssigkeit im Raum 11 zu bewirken, wie durch Pfeile in Fig. 3 angedeutet wird. Der Raum 1 weist ein
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Saugrohr 35 auf, das in einer Lage oberhalb des Diffusorrohres
34 angebracht ist, so daß die Umwälzung der Flüssigkeit und der Luftblasen aufwärts innerhalb des Saugrohres
35 und abwärts außerhalb davon erfolgt. Am Boden des Nebenfaulraumes
11 befindet sich ein Entwässerungsrohr 36, das nach oben bis zum Oberteil des Behälters 10 außerhalb desselben
ragt und normalerweise durch eine abnehmbare Kappe 37 verschloss-en ist. Eine obenauf schwimmende Pumpe 38 ist
an einer höhenverstellbaren Kette 39 aufgehängt, wobei der Ausgang der Pumpe mittels eines Schlauches 40 durch die
Trennwand 13 verläuft, so daß, wenn die elektrischen Leitungsdrähte 41 der Pumpe unter Strom stehen, die Pumpe 38
Flüssigkeit aus dem Faulraum 11 abzieht und sie durch das Rohr 40 zurück in den Hauptumwälzbehälter 15 befördert,
wie Fig. 7 schematisch darstellt; dabei wird der Spiegel L1 der Flüssigkeit in der Kammer 11 auf die Höhe herabgedrückt,
auf der die Pumpe 38 an der Kette 39 angehängt ist.
Eine Druckluftquelle 42, etwa eine Luftpumpe, fördert
Druckluft durch die Rohre 43 zu einem Schlauch 44, der in der U/eise eingesetzt wird, daß er nach unten innerhalb eines
feststehenden starren Rohres 45 geschoben wird, wobei dieses
Rohr sich waagrecht über die ganze Länge des Hauptbehälters
15 erstreckt und mit einer Reihe von Löchern 46 versehen ist, die über den uiaagrechten Oberteil des Rohres hin angeordnet
sind. Druckluft aus der Druckluftquelle dringt durch
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die Rohrleitung 44, tritt durch die Löcher 46 aus, die sich
nur auf dem waagrechten Teil des Rohres 45 befinden, und sprudelt aufwärts durch die Flüssigkeit im Behälter, wie
die Figuren 1, 2, 5, 6, 7 und 8 zeigen. Diese Sprudeltechnik ist natürlich ein mittel, dessen sich auch ältere Verfahren
bereits weitgehend bedienten. Im gegenwärtigen aerobischen
Abuiasserbehandlungssystem dienen die Luftblasen zweierlei
Zwecken: Erstens dem biologischen Zweck der Zuführung won Sauerstoff zur Erhaltung der Bakterien im Behälter, und
zweitens dem mechanischen Zweck der Durchmischung des Behälterinhaltes und dessen Umwälzung in Richtung der Pfeile nach
Fig. 2, die Umwälzung im Uhrzeigersinn angeben, während die Richtung willkürlich gewählt ist.
Zu bemerken ist, daß der Klärraum 22 sich etwa im Zentrum der Umwälzung im Behälter 1G befindet und im wesentlichen
kreisrunden Querschnitt aufweist, um die Turbulenz in der
Nähe der U/irbelzone der Abwasserumwälzung zu verringern.
Die normale Funktionsweise dieses Klärraumes und seiner Filtermittel, sowie die Art der Durchführung der Reinigung
ist im einzelnen in der parallelen US-Anmeldung Ser.lMo.
641,867 beschrieben. Wie in der Fachwelt wohlbekannt ist,
muß ein Kies- oder Sandfilter, wie Filter 26, periodisch durchgespült werden, um ungehinderten Durchfluß wiederherzustellen.
Sonst würde es verstopft und läßt einige wenige Kanäle nit hoher Durchflußgeschwindigkeit entstehen, wodurch
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es für dsn Filtervorgang praktisch unbrauchbar würde. Rückspülung
ist daher vorgesehen, um das Filterbett 26 zu reinigen und Feststoffe zu entfernen. Der obere Teil von Fig. 1
zeigt ein solches System, das drei solenoidbetätigte Ventile
50, 52 und 54 sowie die obenauf schwebende Pumpe verwendet. Zwischen den ReinigungszyHen ist das Ventil 50 normalerweise
geöffnet, um Druckluft an das Diffusorrohr34 anzuschließen
und die Kläre (Fa uliuasser) im Nebenf aulraum 11 zu
belüften und umzuwälzen, jedoch kann dieses Ventil wahlweise geschlossen werden, wenn sein Solenoid 51 durch ein
Zeitschaltwerk 47, Fig. 6 und 8, unter Strom gesetzt wird. Das Ventil 54 ist ebenfalls normalerweise offen und verbindet
das Vorklärabwasserrohr 20 mit dem Entwässerungsrohr 32.
U/ird jedoch das Solenoid 55 während des Reinigungsvorganges
unter Strom gesetzt (Fig. 8), öffent sich das Ventil 52 und schaltet die Druckluftquelle 42 auf Durchspülung des Rohres
20 und Versprühen dessen Inhaltes nach unten durch Düsen in das waagrechte Verteilerrohr 48 auf die Oberseite des
Filterbettes, wodurch der ganze Inhalt des Klärraumes 22 durch die Filterbettschicht 26 und nach außen durch den
Schlitz 28 im Boden des Raumes 1 gespült wird. Dieser Reinigungsvorgang findet solange statt, als das Zeitscha ltiuerk
alle drei Solenoide 51, 53 und 55 gleichzeitig unter Strom
setzt. Siehe letzte Zeile der Tabelle in Fig. 4. Das Zeitschaltwerk ist so eingestellt, daß es die Reinigung in
periodischen Abständen, d.h. einmal am Tage oder nach Bedarf
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durchführt. Der Austritt won Luft durch die Entlüftungsöffnung
31 am oberen Ende des Steigrohres 30 ist gering im Vergleich mit dem Druckluftvolumen, das in das Steigrohr
gedrückt uiird, so daß die Entlüftungsöffnung die Spüluiirkung
der in das Steigrohr 30 durch das Ventil 52 eingeleiteten Luft nicht behindert. UJenn das Solenoid 53 zum Schließen des
Ventils 52 wieder außer Strom gesetzt wird, hört die Spülluirkung
auf. Der Klärraum füllt sich dann von neuem mit Wasser, wenn die Luft diesem durch die Entlüftungsöffnung
31 entströmt, wobei das UJasser durch den Schlitz 28 und das
Filter ansteigt. Die Entlüftungsöffnung 31 ist klein und
begrenzt die Geschwindigkeit der Neufüllung des Raumes auf einen allmählich ansteigenden Strom. Die Solenoide 51 und
55 bringen ihre Ventile 50 und 54 wieder in geöffneten Zustand, nachdem das Zeitschaltwerk das Solenoid 53 außer
Strom gesetzt hat, wodurch der Reinigungszyklus beendet wird. Die Druckluft strömt stetig und jederzeit aus dem Rohr 45
aufwärts in den Hauptumwälztank.
Betrieb .
Die Abwasserbehandlungsanlage nach der Erfindung arbeitet
nach einem wohlbekannten Prinzip, das auf der Verwendung von serobischen Bakterien im Behälter beruht, die in dem
im Abwasser gelösten Schmutz leben und durch den von der Druckluftquelle 42 zugeführten Sauerstoff erhalten werden.
Die Bakterien digerieren und beseitigen praktisch das
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gesamte Abwasser und lassen nur eine relativ/ kleine Menge
Ablagsrungen S zurück, die aus von den Bakterien nicht abbaufähiger Materie bestehen. Diese Ablagerungen S werden
periodisch aus dem Hauptbehälter 15 entfernt, indem ein
Teil derselben über das UJehr 17 in die Nebenkammer 11 übergeführt
u/ird, aus der sie gelegentlich durch Anbringen einer Pumpe an das obere Ende des Abzugsrohres 36 und Auspumpen
des Bodens des Raumes 11 entfernt werden.
Der Behälter 15 bleibt gewöhnlich jederzeit mit Flüssigkeit bis zum Spiegel der Wasserlinie UJL nach Fig. 5 gefüllt,
obwohl dieser Spiegel in Zeiten der Spitzenbelastung des
Abwasserklärsystems ansteigen kann, z.B. während den Pausenzeiten
in einer Schule, da eine solche verstärkte Benutzung der Einrichtungen den Wasserspiegel höher und in die obere
Auffang- oder Ausgleichszone 21 des Hauptbehälters 15
ansteigen läßt. Die Austrittsgeschwindigkeit von klarem Wasser aus dem Vorklärabwasserrohr 20 schwankt nur gering
bei hohen Flüssigkeitsspiegeln, da die Durchmesser der Rohre 20, 30 und 32 so gewählt wurden, um diB Strömungsgeschwindigkeit
des vorgeklärten Abwassers derart zu begrenzen, daß die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die
Anlage unterhalb erkennbarer Absetzgeschwindigkeiten gehalten
wird, ehe das geklärte Wasser abgelassen wird. Während dieser Zeit treibt die Druckluftquelle 42 Luft durch das
Kunststoffrohr 44 und durch die Löcher 46 und läßt die Luft
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nach oben aus dem Diffusorrohr 45 ausströmen, wie dies durch
die Fig. 1 und 2 veranschaulicht iuird. Dieses Aufu/ärtsströmen
der austretenden Luft bewirkt die Umu/älzung der Flüssigkeit
innerhalb des Hauptbehälters 15, und dies fortlaufend, da der Luftstrom zur Leitung 44 nie abgesperrt iuird. Jedoch
ist die Umu/älzgeschiuindigkeit niedrig genug, damit die Uiirbelstromgeschu/indigkeiten
in der Ruhezone Q unterhalb erkannter Absetzgeschwindigkeiten für die Arten v/on Schlamm
bleiben, deren Anfall zu erwarten ist.
Die Ruhezone Q befindet sich in der Nähe des Schlitzes 28
und unmittelbar unterhalb desselben. Demzufolge neigt schwerer Schlamm zum Absetzen in die Hauptumwälzbahn unterhalb der
Ruhezone Q. Das geklärte lljasser oberhalb des Filterbettes
26 sammelt sich in der Nähe des waagrechten Rohres 48, das an das Steigrohr 30 im Oberteil des Klärraumes angeschlossen
ist. Im Filterbett 26 des Klärraumes setzt der Bakterienschlamm auf dem Aggregat (gehäuft) den Abbau von Feststoffteilchen
fort. Jede Ansammlung u/ird entweder vom Bett nach
unten und aus dem Klärraum am Schlitz 28 gespült oder wird von den Bakterien vollständig abgebaut. Die fortgespülten
Feststoffteilchen setzen sich nach unten durch den Klärraumschlitz
28, durch die Ruhezone Q hindurch und zurück in die Ha uptumwälzbahn der Flüssigkeit im Behälter 15 ab. Jede Luft
oder Gasansammlung im Klärraum 22 uiird natürlich durch die
Entlüftungsöffnung 31 ausgetrieben.
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Fig. 5 zeigt den "normalen" Betriebszustand der Anlage, wie
er mährend des größten Teiles der Zeitperiode nach der Tabelle, erste Zeile, der Fig. 4 eintritt. Luft wird stetig
dem Belüftungsrohr 45 im Hauptbehälter 15 zugeführt und
geklärtes Wasser wird im Klärraum 22 gesammelt und durch das Vorklärwasserrohr 30, 20 und 32, Fig. 1 und 2, abgelassen.
Luft uiird auch während dieses "normalen" Betriebes dem Diffusorrohr 34 zugeführt, das die Belüftung des materials
im Nebenfaulraum 11 betuirkt, woraus sich dann die
Umwälzung des materials durch das Saugrohr 35 ergibt. Das Saugrohr ist so angeordnet, daß es die Feststoffe, Asche
und Schlamm im Raum aufnimmt und diese in Umwälzbewegung hält, während die Luft dem Diffusor 34 durch das Ventil
zugeführt wird. Die Tabelle nach Fig. 4 kann entweder einen 24 Stunden-Zeitraum darstellen oder einen Arbeitszyklus beinhalten,
der weniger oft, d.h. einmal wöchentlich oder monatlich, je nach Bedarf stattfindet.
Mehrere Stunden vor der Reinigung (Fig. 4, Zeile 2) wird
die Luftzuführung zum Nebenfaulraum 11 durch des Zeitschaltwerk
47 abgesperrt, das das Ventil 50 schließt. Demzufolge hört die Umwälzung im Nebenfaulraum 11 auf und die Feststoffteilchen
setzen sich zum Boden des Nebenfaulraumes
und unter den Spiegel der Pumpe 38 (Fig. 6) ab.
Kurze Zeit v/or dem Reinigungsuorgang nach Fig. 4, Zeile 3,
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ujird bei noch geschlossenem Luftventil 50 die obenstehende
Pumpe 38 durch das Zeitscha ltwerk 47 in Gang gesetzt und
pumpt dia überschüssige Flüssigkeit bis auf den Stand L' (Fig. 7) aus, d.h. die klare Flüssigkeit wird in den Hauptbehälter
15 zurückgepumpt, um im Nabenfaulraum 11 für einen
neuen Überlauf won Fauliuassergemisch während des darauffolgenden
Reinigungszyklus Platz zu schaffen, u/ie aus Fig.
8 hervorgeht und in Zeile 4 der Tabelle von Fig. 4 angegeben wird.
Das Reinigen des Klärraumes 22 und des darin untergebrachten Filterbettes wird durch das oben in Fig. 1 aufgeführte Zeitschaltwerk
47 veranlaßt. In den normalen, stromlosen Stellungen der Ventile 52 und 54 fördert die Druckluftquelle 42
Druckluft nur zu den Rohren 33 und 44, um den Klärschlamm zu belüften und umzuuiälzen, mährend geklärtes UJasser über den
Entuiässerungshahn 32 durch das geöffente Ventil54 abgelassen
wird. Während des Reinigungszeitraumes, der durch das Zeitschalttuerk
47 gewählt uiird, werden jedoch die Ventile 52 und 54 umgestellt, wobei das Ventil 54 den Vorklärwasserablaßhahn
32 schließt, während gleichzeitig das Ventil 52 Druckluft in das Steigrohr 30 durch das waagrechte Rohr 48
und nach unten durch das Filterbett 26 in den Raum 22 geleitet wird. Das Rohr 48 weist nach unten gerichtete Düsenöffnungen
auf, so daß Luft- und Wasserstrahlen direkt auf die Oberfläche des Filterbettes nach Fig. 1 gerichtet werden,
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wodurch Feststoffe aus dem Filterbett und durch den Schlitz 28 in den Hauptumiuälzbehälter 15 gespült werden. U/enn das
Zeitschaltwerk diesen Reinigungszeitraum abschließt, ujird
zunächst das Solenoid 53 ausgeschaltet, dadurch das Ventil 52 und der Luftstrom in den Klärraum abgesperrt, so daß der
Raum sich allmählich mit U/asser durch den Schlitz 28 bei niedriger Geschwindigkeit neu füllen kann, die durch die
Größe der Öffnung durch das Entlüftungsventil vorgegeben ist. Dann setzt das Zeitschaltu/erk das Solenoid 55 außer
Strom, um das Ventil 54 in Normalstellung zurückzubringen
und wieder den normalen Betriebszyklus der Anlage zu beginnen, wie er in der ersten Zeile der Tabelle nach Fig. 4
aufgeführt ist. Als Ergebnis der v/ier in Fig. 5, 6, 7 und
8 veranschaulichten und in der Tabelle nach Fig. 4 aufgezeichneten vier Verfahrensschirtte wird Feststoffteilchen
einschließlich Asche und aktivierten Klärschlamm mit sich führendes Faulwassergemisch aus dem Hauptbehälter 15 über
das Uiehr in den Nebenfaulraum während jedes Reinigungsvorganges
geleitet, jedoch nur geklärte Flüssigkeit wird wieder aus dem Nebenfaulraum 1 in den Hauptumwälzbehälter, d.h.
wenn die Pumpe 38 läuft, übergeführt (Fig. 7). Infolgedessen entzieht jeder Reinigungsvorgang einige der Feststoffanteile
aus dem Hauptbehälter 15. Durch Einstellen der Höhe des verstellbaren U/ehrbleches 19 wird der Prozentsatz der
tatsächlich dem Hauptbehälter 15 durch jeden Reinigungsvorgang entzogenen Feststoffanteile beliebig verändert, wodurch
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eine Einstellung erreichbar ist, die zu einem einwandfreien
Gleichgewicht der im Hauptbehälter 15 belassenen Feststoffe
führt. Die Höhenlage der Pumpe 38 wird durch Anheben oder Absenken der Kette 39 eingestellt, wodurch sich der Stand
L1 einpegelt (Fig. 7), um Platz im Raum 11 für die Aufnahme
des nächsten Überlaufes «on Fauliuassergemisch aus dem Behältar
15 zu schaffen (Fig. 8).
Die Erfindung ist nicht auf die genauen Ausführungsbeispiele
in den Zeichnungen beschränkt und im Rahmen der Ansprüche Abwandlungen zugänglich.
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Claims (1)
- DR. ING. G. RfEBLINGPATENTANWALT 273304$MfH, Z..„.h. nC 3B1-20/10/HUm (JtT Anlvvcrt wit-itwhult πihr α nhen ihn-N:u-hiichi vom 899 Lindau (Bodensee)Rc-nnefk' If) Postf.ii h .!16018. Juli 1977Be.-« CENTROX CORPORATION,7923 Choujning Road, Richmond, Virginia 23229 / USAPatentansprüchef 1.1 Anlage zur Behandlung eines Klärwassergemisches aus Abwasser und Feststoffteilchen durch bakteriellen Abbau zur Rückgewinnung won geklärtem Wasser, von der Ausführung mit einem Hauptbehandlungsbehälter mit mitteln zürn Einleiten von Abwasser in den Behälter und ersten mitteln zum Belüften und Umwälzen des Klärwassergemisches und einem kleineren inneren Klärraum, der mit dem Hauptbehälter an einer Stelle in Verbindung steht, um die das Kläriuasser umgewälzt wird, und mit einem mit dem Klärraum in Verbindung stehenden Vorklärwasserrohr zum Ablassen geklärten Abwassers aus dem Klärraum, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Klärraum die709886/0680
Fernsprecher ι 691? Fernschreibef- Sprechzeit iruncj Bankkonten B..I ■. Ή ..■/'8 9 L'O l'oststheckkonlo Lindau ιΟ8.'.8:-' 05 -1374 nach Vereirb. B^yi.'r Veremsbank Lindau'Bt miau il München 29525-809 Ba ,-er Hypotheken-u Wechsel '. ■'"> - r.k L B. Nr ORIGINAL INSPECTED273: HAAuslaufhöho des Rohras erreicht hat, gekennzeichnet durcheinen Nebenfauiraum neben dem Hauptbehandlungsbehälter und von diesem durch ein Uehr getrennt, das höher liegt als die Auslaufhöhe dos Rohres und so angeordnet ist, daß ein Teil des im Heup tbehä 1 te r umgewälzten Kläriua sse rgemisches über das Wehr in den Nebenfauiraum strömt, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Hauptbehältor bis zur Höhe des Uiehres angestiegen ist, fernerMittel zum periodischen Ausspülen des Inhaltes des Klärraumes zwecks l/erlagerung des Inhaltes in den Ha uptbehälter und Anheben des Flüssigkeitsspiegels im Behalter oberhalb der Höhe des Uiehres zum Überlaufenlassen des Kläriuassergemisches in den Nebenfaulraum, uiobei ein zwischen jeder periodischen Durchspülung wirkendes zweites Mittel zum Belüften und Umwälzen des Inhaltes des Nebenfaulraumes und mit einem weiteren Mittel zur Außerbetriebsetzung des zweiten Belüftungsmittels, um das Absetzen uon Feststoffteilchen zu ermöglichen und überschüssige Flüssigkeit im Nebenfaulraum zu belassen, und weiterhin Mitteln zum Zurückbefördern überschüssiger Flüssigkeit in den Hauptbehälter.2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein automatisches Zeitscha 1 tiuerk mit folgegebunden durchzuführenden Stufen, deren Reihenfolge sich in zeitlichen70ΠΠΠΓ,/0R80 ~3"273 1UAbständen wiederholt, ujobei das Zeitschs ltiuerk ein mit dem zuleiten Belüftungsmittel gekoppeltes erstes Stufenmittel und das IYIi11θ 1 zum Außerbetriebsetzen desselben für einen vorgegebenen Zeitraum enthält, um das Absetzen der Feststoffteilchen im Nebenfaulraum zu ermöglichen, ein zu/eites Stufenmittel in Verbindung nit dem IYIitte 1 zum Verlagern überschüssiger Flüssigkeit, das gegen Ende des vorgegebenen Zeitraumes wirkt, um das Vorlagerungsmittel u/ährend eines Zeitraumes in Betrieb zu setzen, und ein am Ende des genannten Zeitraumes wirkendes drittes Mittel, um dem Spülmittel genügend Zeit zu lassen, den Inhalt des Klärraumes auszuspülen.3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtbetriebszeit der ersten, zweiten und dritten Stufe klein ist im l/ergleich mit dem Zeitraum der Michtdurchführung dieser Stufenfolge.4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des U/ehres oberhalb des Entujässerungsspiegels verstellbar ist, um den Anteil des darauf überlaufenden Klärgemisches einzustellen, wenn der Inhalt des Klärraumes in den Hauptbehälter gespült wird.5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zum Verlagern überschüssiger7098RR/0680 - 4 -ORIGINAL INSPECTEDFlüssigkeit ein Pumpenmittel im Nebenfaulraum mit einem Ansaugstutzen und einem in den Hauptbehälter mündenden Abflußrohr, sowie ein IYIitte 1 zum Einstellen der Höhe des Ansaugstutzens im Nebenfaulraum enthält, so daß das Pumpenmittel genug überschüssige Flüssigkeit wegbefördern kann, um Platz für das Klärgemisch zu schaffen, das das U/ehr während der nächsten Spülstufe überläuft.6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zum Ausspülen des Klärraumes eine Druckluftquelle, eine in den Klärraum einmündende Druckluftleitung und ein mit der Druckluftquelle und Druckluftleitung verbundenes Regelmittel enthält, das Luft unter Druck in den Klärraum einströmen läßt, um dessen Inhalt in den Hauptbehälter zu v/erlagern.7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittel zum Belüften und Umwälzen des Inhaltes des Nebenfaulraumes einen Diffusor zum Sprudelnlassen won Luft aufwärts vom Boden des Nebenfaulraumes her, sowie ein Saugrohr innerhalb des Nebenfaulraumes enthält, das in lotrechter Stellung befestigt ist, von einer Stelle direkt oberhalb des Diffusorsinach oben ragt und unmittelbar unterhalb des mittels zum Verlagern überschüssiger Flüssigkeit mündet.709886/0680θ. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch IYIittθ 1 im Boden des Nebenfaulraumes zum Abziehen abgesetzter Feststoffteilchen, mährend das zweite Belüftungsmittel stillgesetzt ist.9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein normalerweise zum Vorkläriuasserrohr geöffentes Entwässerungsuentil enthält, das den UJasserspiegel im Behälter durch Entzug von Uorklärwasser aus dem Oberteil des Klärraumes auf der Höhe der Entwässerung hält und wahlweise schließbar ist, und daß das Mittel zum periodischen Durchspülen Druckluftmittel zum Einleiten uon Luft in den Oberteil des Klärraumes zwecks Reinigung desselben durch Ausspülen seines Inhaltes durch einen Schlitz im Boden des Raumes und Verlagerung desselben in den Hauptbehälter aufweist, wobei der Rauminhalt des Klärraumes ausreicht, damit, wenn sein Inhalt in den Behälter übergeführt wird, ein Teil des Inhaltes des Hauptbehälters über das Wehr in den Faulraum strömt.10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Klärraum ein den Raum teilweise ausfüllendes und in einer Höhe unterhalb des Oberteils des Raumes endendes Filter enthält.- 6 709B8R/06Ö011. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine obenstehende Pumpe im Faulraum unterhalb des Wehres, die klares UJasser durch die Trennwand in den Hauptbehälter pumpt, wenn sich Feststoffe unterhalb des Pumpenniveaus abgesetzt haben.12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Zeitschaltiuerk zum periodischen Außerbetriebsetzen des zweiten Belüftungsmittels und dann nach einer Absetzzeit zum Ingangsetzen der Pumpe zwecks Zurückpumpens von klarem Uiasser aus dem Faulraum in den Hauptbehälter, wobei das Zeitschaltwerk danach das Schließen des Entwässerungsventils und die Betätigung des Druckluftmittels bewirkt, um Luft in den oberen Teil des Klärraumes einzublasen und seinen Inhalt in den Hauptbehälter zu spülen, sowie seinen Inhalt zum Überlauf über das llJehr und zum Einleiten neuen Abwassers in den Klärraum zu veranlassen.70988R/0680
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |