DE2752190A1 - Kleinklaervorrichtung - Google Patents

Description

PMttntaiMMMte Helmut Mis sling 6300 dessen 21.11.1977 DipL-lng. Richard Schlee τ-

Arne Μ.β.Ι.ηβ ^'

S/B 13.151

Metallwerk Roth KG, 3563 Dautphetal-Buchenau

Kleinklarvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kleinklärvorrichtung, z.B. für Haushaltsabwasser einzeln stehender Häuser, axt einem Behälter, einer Zuflußöffnung und einer Abflußöffnung, die jeweils im edieren Bereich des Behälters angeordnet ist, einer Belfiftungskaoner zur aeroben Behandlung des Abwassers innerhalb des Behälters, im unteren Bereich der Belüftungskammer angeordneten Ausblasöffnungen für Luft, die in Fora von Bläschen nach oben steigt und einer «it der Abflußöffnung koannizierenden Absetzkammer, in der sich die im Abwasser suspendierten Teilchen absetzen.

Bei dem heute im Haushalt allgemein {!blichen großen Wasserverbrauch würde durch ungeklärte Abwässer eine nicht tragbare Umweltbelastung entstehen. Es ist deshalb unbedingt erforderlich, daß Haushaltsabwässer geklärt werden, bevor sie in einen Vorfluter, z.B. einen Wasserlauf, abgelassen werden. In größeren Siedlungen werden hierfür Kläranlagen gebaut, in denen aus vielen Haushaltungen gesammeltes Nasser in mehreren Behandlungsstufen gereinigt wird. Während früher

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nur für größere Siedlungen, insbesondere Städte, Kläranlagen gebaut warden, ist man heute auch in kleineren Gemeinden dazu gezwungen. Es wird aber auch für einzeln stehende Häuser oder kleinste Siedlungen mehr und mehr untragbar, Haushaltsabwässer ungeklärt in die Umgebung abzuführen. Man hat deshalb Kleinkläranlagen der eingangs genannten Art geschaffen, die auf die Abwassernenge eines oder weniger Haushalte abgestimmt sind.

Kleinkläranlagen der genannten Art haben den Vorteil, daß sie in eines einzigen Behälter zusammengefaßt sind, der verhältnismäßig kleine Abmessungen hat und sich deshalb leicht durch Eingraben installieren läßt. Bei den bekannten Anlagen wird das Abwasser unmittelbar in die Belüftungskammer eingeführt. Die plötzliche Zuführung sehr stark schmutzhaltigen Wassers, z.B. bei der Spülung eines Wasserklosetts, stören den aeroben Reinigungsprozeß. Damit Schmutzklumpen zerlegt werden, müssen in der Belüftungskammer entsprechend starke Turbulenzen herrschen, was für die Tätigkeit der aeroben Bakterien nicht optimal ist. Der Weg der Luftbläschen ist wegen der geringen Tiefe der Behalter relativ kurz, so daß die Verweilzeit der Bläschen in Abwasser nicht ausreicht, um den Luftsauerstoff optimal zu verbrauchen. Es ist deshalb eine verhältnismäßig große Luftleistung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kleinstkläranlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der

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Behandlungsprozeß in der Belüftungskammer durch den Zustrom ungereinigten Abwassers möglichst wenig gestört wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zuflußöffnung in eine im Behälter angeordnete Eintrittskammer mündet, die an ihrem unteren Ende mit dem unteren Ende der Belüftungskammer kommuniziert und die Zerkleinerungsmittel zur Zerkleinerung von im Abwasser enthaltenen größeren festen Teilen enthält.

Durch die Anordnung einer besonderen Eintrittskammer wird die Belüftungskammer von dem direkten Zustrom von Schmutzwasser abgeschirmt. Der aerobe Reinigungsprozeß in der Belüftungszone wird deshalb nicht gestört und kann optimal ablaufen. Durch die Zerkleinerungsmittel in der Eintrittskammer wird eine Zerkleinerung größerer Schmutzklumpen bewirkt, so daß diese bereits zerkleinert in die Belüftungszone gelangen. Dadurch wird die Angriffsfläche der aeroben Bakterien wesentlich vergrößert und so eine rasche Behandlung erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der Belüftungskammer Hindernisse angeordnet, die das Aufsteigen der Luftbläschen behindern, jedoch Wege zur Oberfläche des Abwassers freilassen (Anspruch 2). Durch diese Hindernisse wird eine wesentlich größere Verweilzeit der Luftbläschen in der Belüftungskammer erzielt, als dies

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der Fall ist, wenn die Luftbläschen über einen verhältnismäßig kurzen Weg ungehindert an die Oberfläche steigen können. Dadurch kann im Vergleich mit bekannten Kleinkläranlagen die Leistung des Luftverdichters bei gleichem Reinigungseffekt wesentlich geringer gehalten werden, wodurch eine erhebliche Energieersparnis erreicht wird.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Hindernisse als starre Platten, an denen sich Unebenheiten befinden (Anspruch 3). So ausgebildete Hindernisse lassen sich leicht herstellen und leicht montieren.

Besonders wirksam werden die Hindernisse bei einer Neigung der Platten gemäß Anspruch 3.

Besonders wirksam hinsichtlich des Zurückhaltens von Luft sind Unebenheiten, wie sie in den Ansprüchen 5 bis angegeben sind, da die in den Unterschneidungen gefangenen Luftbläschen dort so lange festgehalten werden, bis der Luftsauerstoff ausgenutzt ist. Ansteigend verlaufende Rillen gemäß Anspruch 6 können eine Steigung im gleichen Sinne über die gesamte Breite der Platten aufweisen. Man könnte jedoch auch z.B. V-förmige Rillen vorsehen.

Eine Abmessung der Platten, wie sie im Anspruch 10 angegeben ist, ermöglicht deren Montage auch in Behältern mit einem

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verhältnismäßig kleinen Zugangsloch.

Die Erfindung ist nicht auf solche Hindernisse beschränkt, die aus starren Platten bestehen, vielmehr könnte man hierfür auch andere Einbauten vorsehen, z.B. Netze, wie im Anspruch 12 angegeben.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausbildung einer Eintrittskammer ist im Anspruch 13 angegeben. Zerkleinerungsmittel, die in der Eintrittskammer angeordnet sind, können z.B. gemäß Anspruch 14 Lufteinblasungsöffnungen aufweisen. Diese Ausführung ist konstruktiv und betriebsmäßig besonders einfach, da ohnehin ein Luftverdichter gebraucht wird. Besonders wirksam hinsichtlich Zerkleinerung ist ein Rührwerk gemäß Anspruch 15. Der Antrieb eines solchen Rührwerkes braucht nicht ständig zu arbeiten. Man könnte z.B. mittels eines auf den Zufluß von Schmutzwasser ansprechenden Schalters das Rührwerk für kurze Zeit immer nur dann in Betrieb setzen, wenn ein Schmutzwasserstoß in die Eintrittskammer gelangt. Alternativ könnte man mittels eines Zeitschalters das Rührwerk von Zeit zu Zeit in Bewegung setzen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kleinkläranlage,

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Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 im Bereich des Kreises IV,

Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Vertikalschnitt

bei einer anderen Ausführungsform für die Hindernisse und

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5 im Bereich des Kreises VI in Fig. 5.

Die Kleinkläranlage hat einen insgesamt mit 1 bezeichneten Behälter, der etwa quaderförmig ist. Es kann sich um einen im Blasformverfahren hergestellten Behälter aus Kunststoff handeln, der etwa die Größe eines Heizölbehälters hat. Der Behälter hat eine verhältnismäßig große obere öffnung 2. An der in Fig. 1 links befindlichen Seite ist ein Zuflußstutzen 3 und an der rechts befindlichen Seite ein Abflußstutzen 4 angeordnet. Der Zuflußstutzen 3 liegt ein wenig höher als der Abflußstutzen 4.

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Der Innenraum des Behälters läßt sich in drei Zonen unterteilen, nämlich eine insgesamt mit E bezeichnete Eintrittszone, eine insgesamt mit B bezeichnete Belüftungszone und eine insgesamt mit A bezeichnete Absetzzone. In der Eintrittszone E befindet sich eine Eintrittskammer 5. In der Belüftungszone B sind zwei Plattenpakete 6, 7 angeordnet, während die Absetzzone A einen geneigten Boden 8 aufweist, auf dem sich absetzender Schlamm und dergleichen nach unten abgleiten kann. Alle Zonen kommunizieren miteinander, so daß in allen Zonen die Oberfläche 9a der Abwasserfüllung 9 die gleiche Höhe hat.

Die Eintrittskammer 5 ist durch ein Rohr 10 gebildet, das unten und oben offen ist. Das obere Ende ragt über den Abwasserspiegel 9a heraus, während das untere Ende einen gewissen Abstand vom Boden 11 des Behälters 1 hat. Das Rohr ist in seinem unteren Ende von einer Luftleitung 12 durchquert, in dessen oberem Bereich 12a Luftausblasöffnungen angeordnet sind.

Innerhalb des Rohres ist auch ein insgesamt mit 13 bezeichnetes Rührwerk angeordnet. Dieses Rührwerk hat eine senkrechte Welle 14, die mit Schlagarmen 15 besetzt ist. Die Welle wird von einem Elektromotor 16 angetrieben, der sich an der Außenseite des Behälters 1 befindet.

Die Plattenpakete 6, 7, die sich in der Belüftungszone B befinden, haben einen gewissen Abstand vom Boden 11 des

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²⁷⁵²¹⁹°

Behälters. Unterhalb der Plattenpakete ist eine Fortsetzung der Luftleitung 12 mäanderförmig verlegt. Im oberen Bereich 12a des Rohres befinden sich auch hier Luftausblasöffnungen.

Die Plattenpakete 6, 7 werden von mehreren Traversen 17 getragen, die sich quer über den Behälter erstrecken.

Wie man insbesondere aus Fig. 3 ersehen kann, bestehen die Plattenpakete aus vielen einzelnen Platten 18, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Platten sind leicht geneigt angeordnet und haben Abstände voneinander, so daß zwischen jeweils zwei Platten ein Zwischenraum 19 verbleibt. Der Neigungswinkel der Platten kann z.B. 3° betragen. Die Platten bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und haben an ihren Seitenkanten Haken 20 und 21, die die Traversen 17 übergreifen.

Die Ausblasöffnungen 22 sind, wie man aus Fig. 3 ersehen kann, so angeordnet, daß sich jeweils unterhalb eines Zwischenraumes 19 Ausblasöffnungen befinden.

Die Platten 18 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff. Sie sind an ihrer Oberseite 18a glatt ausgebildet und haben an ihrer Unterseite 18b Profilierungen, die anhand der Fig. 4 betrachtet werden sollen. Die Profilierungen bestehen aus Rillen 22, die nach unten offen sind. Die Vorderwand jeder Rille wird durch einen widerhakenförmigen Vorsprung 19 gebildet. Die Rillen erstrecken sich quer über die gesamte Platte. In

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Fig. 1 ist schematisch ein horizontaler Verlauf der Rillen angedeutet. Die Rillen können jedoch auch leicht ansteigend verlaufen. Die Rillen können auch V-förmig ausgebildet sein, allerdings mit sehr großem V-Winkel, der sich dem Winkel von 180° nähert.

Die Platten 18 haben (siehe Fig. 1) eine verhältnismäßig geringe Breite b, die kleiner ist als die lichte .Weite w der Zutrittsöffnung 2, so daß sich die Platten bequem durch die öffnung 2 einführen lassen.

Die Absetzzone A ist durch eine vertikale Wand 23 von der Belüftungszone B abgetrennt. Die Wand 23 erstreckt sich (siehe Fig. 2) über die gesamte Breite des Behälters 1. Der bereits erwähnte geneigte Boden 8 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Neigung von ca. 4 5°. Er reicht jedoch nicht bis zum Boden des Behälters, so daß ein gewisser Querschnitt 24 frei bleibt, über den die Absetzzone A mit der Belüftungszone B verbunden ist.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Alternative sind anstelle von starren Platten 18 ausgestanzte flexible Netze 25 vorgesehen. Diese Netze sind ähnlich angeordnet wie die Platten 18. Die Netze sind zwischen Traversen 26 und 27 ausgespannt. Dank der Flexibilität der Netze können diese eine größere Breite haben als die Eintrittsöffnung, da ja die Netze in zusammengerolltem Zustand in den Behälter einge-

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führt werden können.

Die Luftausblasöffnungen 22' sind so angeordnet, daß ihr Teilungsabstand mit dem Teilungsabstand t der Netzmaschen 25a übereinstimmt. Die Ausblasöffnungen befinden sich jeweils unterhalb des Zwischenraumes zwischen zwei vertikalen Strängen des Netzes 25.

Die Kleinkläranlage arbeitet wie folgt.

Der Behälter 1 ist ständig bis zum Spiegel 9a mit Abwasser gefüllt. Das Niveau 9a ergibt sich aus der Höhenlage des Abflußstutzens 4. Allenfalls bei starkem Zufluß von Abwasser kann sich der Spiegel 9a vorübergehend ein wenig erhöhen.

In die Luftleitung 12 wird ständig Druckluft gefördert, die mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Verdichter erzeugt wird. Die Luft tritt aus den Ausblasöffnungen aus und durchströmt die Belüftungszone B von unten nach oben. Hierbei bleiben die Luftbläschen zum Teil an den Platten 18 hängen, insbesondere fangen sich die Luftbläschen 28 in den Rillen 22, Sie verbleiben jedoch dort nicht auf Dauer, sondern werden durch nachfolgende Luftbläschen verdrängt. Das Hängenbleiben der Luftbläschen wird durch die Neigung der Platten 18 begünstigt. Der Neigungssinn ist so, daß die mit den Rillen 22 versehene Fläche nach unten weist.

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Das in der Belüftungskammer enthaltene Abwasser kommt intensiv mit der Luft in Berührung, so daß die aeroben Bakterien, die im Schlamm enthalten sind (sogenannter Belebtschlamm), intensiv mit Sauerstoff in Berührung kommen und ihre Reinigungswirkung ausüben können. Bei Zustrom von Abwasser wird in der Belüftungszone B behandeltes Abwasser in die Absetzzone A verdrängt. Dort steigt das Abwasser langsam nach oben. Da in der Absetzzone A keine Turbulenzen herrschen, sinken Schwebestoffe, so insbesondere Belebtschlamm nach unten. Dieser Schlamm gleitet auf dem schrägen Boden 8 nach unten und gelangt über die öffnung zurück in die Belüftungszone B. Ein Teilstück 12b der Luftleitung 12 befindet sich unmittelbar unterhalb der schrägen Wand 8. Aus diesem Rohrabschnitt 12b austretende Luft bewirkt einen gewissen Sog an der öffnung 24, wodurch der Belebtschlamm, der von der Wand 8 abgleitet, in die Belüftungszone B gefördert wird.

Wenn über die Zuflußleitung 3 ein Abwasserstoß kommt, z.B. bei der Spülung eines Wasserklosetts, gelangt dieser Abwasserstoß zunächst in die Eintrittskammer 13, die den Abwasserstoß gegen die Belüftungszone B abschirmt. Dadurch wird die Tätigkeit in der Belüftungszone nicht gestört. In dem Abwasserstoß enthaltene grobe Verunreinigungen, insbesondere Kotballen, werden in der Eintrittskammer zunächst zerkleinert. Die Zerkleinerungswirkung kann schon durch die Turbulenzen bewirkt werden, die der aufsteigende Luftblasenstrom,

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der aus dem Luftrohr 12 austritt, erzeugt. Wenn, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel, noch ein Rührwerk 13 mit Schlagarmen 15 vorhanden ist, wird eine besonders schnelle und intensive Zerkleinerung erreicht. Erst das so vorbereitete Schmutzwasser gelangt dann bei weiterem Zustrom von Schmutzwasser in die Belüftungszone, wo die biologisch zu behandelnden Schmutzbestandteile intensiv mit den aeroben Bakterien in Berührung kommen, da der zerkleinerte Schmutz eine besonders große Angriffsfläche bietet.

Die alternative Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 arbeitet im Prinzip gleich wie die beschriebene Ausführungsform. Die Netze 25 bewirken ebenfalls ein Zurückhalten von Luft, so daß eine längere Verweildauer der Luft erreicht wird, als dies ohne eingebaute Hindernisse der Fall wäre.

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L e e r s e 11 e

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   M .J Kleinklärvorrichtung, z.B. für Haushaltungsabwasser einzeln stehender Häuser, mit einem Behälter, einer Zuflußöffnung und einer Abflußöffnung, die jeweils im oberen Bereich des Behälters angeordnet ist, einer Belüftungskaituner zur aeroben Behandlung des Abwassers innerhalb des Behälters, im unteren Bereich der Belüftungskammer angeordneten Ausblasöffnungen für Luft, die in Form von Bläschen nach oben steigt und einer mit der Abflußöffnung kommunizierenden Absetzkammer, in der sich die im Abwasser suspendierten Teilchen absetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußöffnung (3) in eine im Behälter angeordnete Eintrittskammer (5) mündet, die an ihrem unteren Ende mit dem unteren Ende der Belüftungskammer (B) kommuniziert und die Zerkleinerungsmxttel (12, 12a, 13) zur Zerkleinerung von im Abwasser enthaltenen größeren festen Teilen enthält.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Belüftungskammer (B) Hindernisse (18; 25) angeordnet sind, die das Aufsteigen von Luftbläschen (28) behindern, jedoch Wege zur Oberfläche (9a) des Abwassers (9) freilassen.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse aus Platten (18) bestehen, an denen sich Unebenheiten (19) befinden.

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (18) leicht derart geneigt sind, z.B. mit einem Winkel von ca. 3°, daß die Unebenheiten (19) an den Plattenunterseiten liegen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unebenheiten (19) durch Unterschneidungen (22) gebildet sind, die so orientiert sind, daß sich die Luftbläschen (28) in den Unterschneidungen (22)

   fangen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschneidungen durch Rillen (22) gebildet sind, die
   durch Wände (19) von widerhakenförmigem Querschnitt begrenzt sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (22) horizontal verlaufen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen leicht ansteigend verlaufen.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
   gekennzeichnet, daß die Platten (18) aus Kunststoff bestehen.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine obere
    Zugangsöffnung (2) aufweist, deren lichter Querschnitt

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    wesentlich kleiner ist als der horizontale Behälterquerschnitt und daß die Platten (18) eine Breite (b) haben, die kleiner ist als die größte lichte Weite (w) der Zugangsöffnung (2) .
11. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten (18) parallel angeordnet sind, wobei die Platten vorzugsweise zu einem oder mehreren Paketen (6, 7) zusgefaßt sind und wobei vorzugsweise die Ausblasöffnungen so angeordnet sind, daß sie sich unterhalb der Zwischenräume zwischen zwei Platten (18) befinden.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse durch Netze (25) gebildet sind, die vorzugsweise in vertikalen oder leicht zur vertikalen geneigten Ebenen ausgespannt sind.
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskammer (5) aus einem vertikal innerhalb des Behalters (1) angeordneten unten und oben offenen Rohr (10) besteht.
14. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsraittel Lufteinblasungsöffnungen aufweisen.
15. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsmittel ein

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    Rührwerk (13), vorzugsweise mit Schlagannen (15), aufweisen.

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