DE3406004A1 - Plant for the treatment of waste water with the aid of root-space sanitation - Google Patents

Plant for the treatment of waste water with the aid of root-space sanitation

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DE3406004A1 DE19843406004 DE3406004A DE3406004A1 DE 3406004 A1 DE3406004 A1 DE 3406004A1 DE 19843406004 DE19843406004 DE 19843406004 DE 3406004 A DE3406004 A DE 3406004A DE 3406004 A1 DE3406004 A1 DE 3406004A1
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Abstract

For the treatment of waste water, a plant with root-space sanitation is provided in which a sanitation area which is divided and planted with immersed aquatic plants and which has a high infiltration capacity and permeability, even when loaded with sludge, is charged with the waste water to be treated. The vegetation consists of rice plants. The sanitation area is formed by the upper surface of a cell filter. The cell filter forms the packing material of a sanitation tank which is water-tight at the bottom and laterally. The sanitation tank has at least one waste water inlet arranged above the sanitation area for flooding the sanitation area, and at least one outlet for clarified water arranged in the lower region of the tank, the sanitation tank being covered by a heatable greenhouse.

Description

Anlage zur Abwasserreinigung mit HilfePlant for wastewater treatment with the help

der Wurzelraumentsorgung Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Abwasserreinigung mit Hilfe der Wurzelraumentsorgung, bei der eine abgeteilte, mit emersen Wasserpflanzen bepflanzte, auch unter Schlammbelastung eine hohe Infiltrations- und Leitfähigkeit aufweisende Entsorgungsfläche mit dem zu reinigenden Abwasser beaufschlagt wird.the root space disposal The invention relates to a system for wastewater treatment with the help of the root space disposal, in which one separated, with emersed water plants planted, even when exposed to mud, a high infiltration and conductivity having disposal area is acted upon with the wastewater to be cleaned.

Derartige Anlagen sind beschrieben in dem Buch von Reiner Kopp "Das Verfahren der Wurzelraumentsorgung", 1982. Wurzelraumentsorgungsanlagen eliminieren Makro- und Mikronährstoffe (Schwermetalle), schwer abbaubare, organische Verbindungen sowie pathogene Keime sehr effektiv. Ursache hierfür sind parallel ablaufende oxidative und reduktive (bio)-chemische Umsetzungen - vor allem mikrobieller Natur - im Wurzelbereich von Pflanzen z.B. Schilf, die mittels eines Aerenchymgewebes Sauerstoff in den ansonsten anaeroben Boden pumpen können. Derart an Stauwasserböden angepaßte Pflanzen zeichnen sich außerdem durch eine hohe Toleranz gegenüber Schwermetallen aus und können, da Wurzelschädlinge in diesem Milieu nicht überleben, permanent angebaut werden. (Siehe hierzu auch Chino, M. and Baba, A.: The effects of some environmental factors on the partitioning of zinc and cadmium between roots and tops of rice plants.Such systems are described in Reiner Kopp's book "Das Procedure for root space disposal ", 1982. Eliminate root space disposal systems Macro and micronutrients (heavy metals), organic compounds that are difficult to break down as well as pathogenic germs are very effective. The reason for this are oxidative processes running in parallel and reductive (bio) chemical reactions - especially of a microbial nature - in the root area of plants e.g. reeds, which by means of an aerenchymal tissue oxygen in the otherwise Can pump anaerobic soil. Draw plants adapted to backwaters in this way are also characterized by a high tolerance to heavy metals and can, since root pests do not survive in this environment, they are cultivated permanently. (See also Chino, M. and Baba, A .: The effects of some environmental factors on the partitioning of zinc and cadmium between roots and tops of rice plants.

J. Plant Nutr. 3,203-214 1981; De Datta,S.K.: Principles and practices of Rice Production. John Wiley and Sons, New York,1981; Sequi,P.: Rice fertilization and waste water nutrients recycling. J. Plant Nutr. 3,203-214 1981; De Datta, S.K .: Principles and practices of Rice Production. John Wiley and Sons, New York, 1981; Sequi, P .: Rice fertilization and waste water nutrients recycling.

Proceedings of the Symposium on Paddy Soils, ed. Inst. of Soil Sci., Academia Sinica, Springer Verlag, Berlin, 1981; Sethunathan, N. and Siddaramappa, R.: Microbial degradation iof pesticides in rice soils. International Rice Research Institute. Soils and rice. Manila, Philippines 1978.) Zur Vermeidung von Grundwasserkontaminationen müssen zum Klärbetrieb geeignete, kostengünstige Flächen durch einen Staukörper abgeschlossen sein. Daher können nur wenige Standorte geeignet sein. Außerdem werden mindestens drei Jahre benötigt, bevor Wurzelraumentsorgungsanlagen einsatzbereit sind. Eine optimale Klärleistung wird überdies nur während der Vegetationszeit, also nur über ca. 1/2 Jahr erreicht. Proceedings of the Symposium on Paddy Soils, ed. Inst. Of Soil Sci., Academia Sinica, Springer Verlag, Berlin, 1981; Sethunathan, N. and Siddaramappa, R .: Microbial degradation iof pesticides in rice soils. International Rice Research Institutes. Soils and rice. Manila, Philippines 1978.) To avoid groundwater contamination need suitable, cost-effective areas for sewage treatment by means of a dam to be finished. Therefore, only a few locations can be suitable. Also be Requires at least three years before root space disposal systems are ready for use are. Furthermore, an optimal clarification performance is only achieved during the growing season, so only achieved over about 1/2 year.

Die Bepflanzung bekannter Wurzelraumentsorgungsanlagen besteht meist aus Schilf, das mit einem Wurzel raum bis zu 0,70 m Tiefe die mächtigste leitfähige Schicht erzeugt, während die Binse und die Wasserschwertlilie nur bis zu 0,30 m erreichen. Wird Schilf im Pflanzverband eingesetzt, dann setzen meist die übrigen Pflanzen die Klärwirkung des Schilfes herab. Bisher wurden für die Wurzelraumentsorgung nur solche Pflanzenarten berücksichtigt, die unter natürlichen Bedingungen den Röhrichtgürtel deutscher 6innengewässer bilden. The planting of known root space disposal systems usually exists made of reed, which is the most powerful conductive material with a root space up to 0.70 m deep Layer created, while the rush and the water sword lily only up to 0.30 m reach. If reeds are used in the planting association, then the rest usually set Plant down the clarifying effect of the reeds. So far have been used for root space disposal only those plant species are considered which, under natural conditions, form the reed belt German inland waters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz sowie die Einsatzmöglichkeiten der eingangs erläuterten Anlage zur Abwasserreinigung zu verbessern. The invention is based on the object, the efficiency and the To improve possible uses of the above-mentioned plant for wastewater treatment.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst: a) Die Bepflanzung besteht aus Reispflanzen; b) Die Entsorgungsfläche ist der durchwurzelbare Raum eines Boì 1 terms; ;c) der Bodenfilter bildet das Füllmaterial eines unten und seitlich wasserundurchlässig abgedichteten Entsorgungsbeckens; I d) das Entsorgungsbecken weist zumindest einen oberhalb der Entsorgungsfläche liegenden Abwasser-Einlauf zum Überfluten der Entsorgungsfläche sowie zumindest einen im unteren Beckenbereich angeordneten Auslauf für Klärwasser auf; e) das Entsorgungsbecken ist von einem beheizbaren Gewächshaus abgedeckt. This object is achieved according to the invention by the following features: a) The planting consists of rice plants; b) The disposal area is the one that can be rooted through Space of a Boì 1 term; ; c) the soil filter forms the filling material of a bottom and laterally watertight sealed disposal basin; I d) the disposal basin has at least one wastewater inlet located above the disposal area for flooding the disposal area and at least one in the lower basin area arranged outlet for sewage water on; e) the disposal basin is from a covered heated greenhouse.

Die Wurzelraumentsorgung wird also erfindungsgemäß durchgeführt durch Einsatz eines Reisgartens (International Rice Research Institute (IRRI): A continous rice production system . . the Rice garden. A handbook for rice production specialists. IRRI, P.O. Box 933, Manila, Philippines, 1981) sowie durch Verwendung eines abwassertechnischen Prinzips in Form eines Bodenfilters. The root space disposal is therefore carried out according to the invention by Use of a rice garden (International Rice Research Institute (IRRI): A continous rice production system. . the rice garden. A handbook for rice production specialists. IRRI, P.O. Box 933, Manila, Philippines, 1981) and by using a wastewater technology Principle in the form of a floor filter.

Als Sauerstoff-Spender dient eine moderne Hochertrags-Reissorte, die eine Vegetationszeit von 100 bis 120 Tagen aufweist. Mit einer derartigen Sorte, die an hohen Nährstoffkonzentrationen adaptiert ist, sind 3 bis 3,5 Ernten pro Jahr möglich. A modern high-yield rice variety serves as an oxygen donor, which has a vegetation period of 100 to 120 days. With a sort of this which is adapted to high nutrient concentrations are 3 to 3.5 harvests per year possible.

Insbesondere zur zusätzlichen Phosphateliminierung kann der Wasserfarn Azolla, der mit einer Blaualge assoziiert ist, in den Klärgarten mit eingebracht werden. The water fern can in particular be used for additional phosphate elimination Azolla, which is associated with a blue-green alga, was brought into the septic tank will.

Da die Reispflanze wärmebedürftig ist, und die mikrobiellen Umsetzungen günstig zwischen 250 C und 300C ablaufen, ist ein beheizbares Gewächshaus vorgesehen, so daß ein ganzjähriger Betrieb möglich ist. Because the rice plant needs warmth, and so is the microbial transformation run favorably between 250 C and 300C, a heatable greenhouse is provided, so that year-round operation is possible.

Da das aus dem Auslauf ablaufende Klärwasser möglicherweise mit (Schwer-)Metallionen angereichert ist, kann eine Belüftung des auslaufenden Klärwassers vorgesehen werden.Because the sewage water running out of the outlet may contain (heavy) metal ions is enriched, aeration of the sewage water can be provided.

Aufbau und Wirkungsweise eines Bodenfilters sind an sich bekannt (siehe z.B. Imhoff, K. und K.R.: Taschenbuch der Stadtentwässerung. R. Oldenbourg Verlag, München, 1979). Für einen Bodenfilter wird in der Regel Sandboden verwendet. Der Bodenfilter wird stoßweise vom Wasser durchflossen und muß dann wieder zum Lüften leerstehen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Fläche in möglichst viele einzelne Staubeete aufzuteilen. Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz eines Bodenfilters wird die Körnigkeit des verwendeten Materials in Abhängigkeit von der erforderlichen Durchlaufgeschwindigkeit des Abwassers gewählt.The structure and mode of operation of a floor filter are known per se (see E.g. Imhoff, K. and K.R .: pocket book of urban drainage. R. Oldenbourg Verlag, Munich, 1979). Sandy soil is usually used for a soil filter. Of the The water flows through the floor filter intermittently and then has to be ventilated again stand empty. For this purpose it is known to divide the area into as many individual areas as possible To divide dusted beds. When using a floor filter according to the invention the granularity of the material used depending on the required Selected sewage flow rate.

In der Zeitschrift Umschau 84, Heft 1, Seite 15 ff. ist unter der Oberschrift "Mikrobielle Abwasserreinigung" eine Übersicht über die bisher üblichen sowie die verbesserten Verfahren zur aeroben und anaeroben Abwasserreinigung gegeben. Die erfindungsgemäße Anlage ist geeignet, alle diese Verfahren in vorteilhafter Weise abzulösen. Legt man, abgesehen von der verbesserten Klärleistung bei gleichzeitiger Biomasseproduktion des Klärgartens, die Kostenberechnungen für technische Kläranlagen, für Wurzelraumentsorgungsanlagen sowie für beheizbare Gewächshausanlagen für den Gemüsebau einer Bewertung der erfindungsgemäßen Anlage zugrunde, so ist eine positive Energiebilanz zu erwarten. Die neue Anlage läßt sich als vollwertige Kläranlage für ländliche Gemeinden, als tertiäre Abwasserreinigungsanlage, oder aber auch als Ersatz für Belebtschlamm bzw. Tropfkörperverfahren anwenden.In the magazine Umschau 84, issue 1, page 15 ff. Is under the Headline "Microbial Wastewater Treatment" provides an overview of the previously common ones as well as the improved processes for aerobic and anaerobic wastewater treatment. The system according to the invention is suitable for all of these processes in an advantageous manner Way to detach. If you put apart from the improved clarification performance at the same time Biomass production of the sewage garden, the cost calculations for technical sewage treatment plants, for root space disposal systems as well as for heatable greenhouse systems for the Vegetable growing based on an evaluation of the plant according to the invention is a positive one Expected energy balance. The new plant can be used as a full-fledged sewage treatment plant for rural communities, as a tertiary wastewater treatment plant, or as a Use a substitute for activated sludge or trickling filter processes.

Der Reisgarten arbeitet entsprechend dem Wurzelraumentsorgungsverfahren (günstige Redoxbedingungen), wobei einerseits ein Nährstoffentzug aus dem Abwasser und andererseits durch die Reiskörner und das Reisstroh eine Energielieferung erfolgen.The rice garden works according to the root space disposal method (favorable redox conditions), on the one hand a removal of nutrients from the wastewater and on the other hand, energy is supplied by the rice grains and the rice straw.

Beispiel Eine für 1 ha, entsprechend 5.000 Einwohnergleichwerte, konzipierte Anlage besteht aus einem Klärgarten mit einer Oberfläche von etwa 100 x 100 m, die in fünf Kompartimente gleicher Breite von jeweils ca. 2.000 m2 unterteilt ist. Die Entsorgungsbecken sind unten und seitlich z.B. durch Beton oder Kunststoff wasserundurchlässig abgedichtet und sind mit einem Bodenfilter von etwa 1 m Tiefe aufgefüllt, wobei das Füllmaterial je nach Verweildauer des Abwassers (Perkolation) gewählt wird. Alle Bodenfilterkompartimente entwässern in einen gemeinsamen Auslauf für das Klärwasser und weisen jeweils getrennte, oberhalb der Entsorgungsfläche liegende Abwasser- und Klärwasser-Einläufe auf.Example One designed for 1 ha, corresponding to 5,000 population equivalents The plant consists of a sewage treatment plant with a surface area of approximately 100 x 100 m, which is divided into five compartments of the same width of approx. 2,000 m2 each. the Disposal basins are impermeable to water at the bottom and sides, e.g. through concrete or plastic sealed and filled with a soil filter from about 1 m depth, whereby the filling material is selected depending on the retention time of the wastewater (percolation). All soil filter compartments drain into a common outlet for the sewage water and each have separate wastewater drains located above the disposal area and sewage water inlets.

Die Entsorgungsfläche ist mit einer Reissorte bepflanzt, die eine Vegetationszeit von etwa 120 Tagen aufweist. Zur Aussaat kommen Achsschlepper mit Pflug, Egge, Walze und Sämaschine und zur Ernte ein Mähdrescher, oder - falls die Reiskörner nicht zum Verzehr geeignet sind - ein Mäher zum Einsatz.The disposal area is planted with a variety of rice, the one Has a growing season of about 120 days. Axle tractors come along for sowing Plow, harrow, roller and seeder and a combine harvester for harvesting, or - if that Grains of rice are not suitable for consumption - a mower for use.

Eine den Klärgarten überspannende Gewächshausanlage wird über eine Strohverbrennungsanlage beheizt, in der das im Klärgarten produzierte Reisstroh verfeuert wird.A greenhouse facility spanning the clarification garden is provided with a Heated straw incineration plant in which the rice straw produced in the sewage treatment plant is burned.

Der Entwicklungsstand der Reispflanze ist in vier von den fünf Kompartimenten jeweils um 30 Tage unterschiedlich. In dem ersten Kompartiment wird der Reis ausgesät, bis zum Auflaufen mit Klärwasser feucht gehalten und nach dem Auflaufen mit Klärwasser und ab etwa Fünfblattstadium mit Abwasser überflutet. Die Samen benötigen hier bis zum zweiten Bestockungstrieb etwa 30 Tage.The stage of development of the rice plant is in four of the five compartments each time different by 30 days. The rice is sown in the first compartment, kept moist with sewage water until emergence and with sewage water after emergence and from about the five-leaf stage flooded with sewage. The seeds need up here to the second tillering shoot about 30 days.

Gleichzeitig durchlaufen die Reispflanzen in dem benachbarten Kompartiment die Wachstumsphase vom 30. bis zum 60. Tag (dritter Bestockungstrieb bis Beginn Rispenschieben) und werden während dieser Zeit mit Abwasser überflutet. Gleichzeitig durchlaufen in dem benachbarten Kompartiment die Reispflanzen das Wachstumsstadium vom 60. bis 90. Tag (Rispenschieben bis Milchreife) und werden während dieser Phase ebenfalls mit Abwasser überflutet.At the same time, the rice plants pass through in the neighboring compartment the growth phase from the 30th to the 60th day (third tillering shoot to the beginning Panicle emergence) and are flooded with sewage during this time. Simultaneously The rice plants go through the growth stage in the neighboring compartment from 60th to 90th day (panicle emergence until milk ripe) and will also flooded with sewage during this phase.

Im gleichen Zeitraum durchlaufen im vierten Kompartiment die Reispflanzen ihr Wachstumsstadium vom 90. bis 120. Tag (Kornausbildung bis Ernte); bis kurz vor der Ernte werden die Reispflan-Unten mit Abwasser überflutet. Vor dem Ernten wird die Überflutung dieses Kompartiments eingestellt; nach dem Abtrocknen des Bodens erfolgt die Ernte. Gleichzeitig wird im fünften Kompartiment der Bodenfilter des Klärgartens durch Oberfluten mit Abwasser und/oder Klärwasser auf etwa 60 % seiner maximalen Wasserkapazität gehalten. Ggf. erfolgt ein Einarbeiten der Rückstände des Absetzbeckens . Anschließend wird die Neuansaat vorbereitet. During the same period, the rice plants pass through in the fourth compartment their stage of growth from 90th to 120th day (grain formation until harvest); until shortly before After the harvest, the rice plant-bottom is flooded with sewage. Before harvesting will the flooding of this compartment ceased; after the floor has dried the harvest takes place. At the same time, the soil filter of the Klärgarten by flooding with sewage and / or sewage water to about 60% of its kept maximum water capacity. If necessary, the residues are incorporated of the sedimentation basin. Then the new sowing is prepared.

Bei Verwendung von fünf Kompartimenten wird also alle 30 Tage neU##gesät und geerntet. Durch Vergrößerung der Kompartimentzahl läßt sich der Ansaat-Ernte-Zyklus noch weiter verbessern. If five compartments are used, new ## is sown every 30 days and harvested. The sowing-harvest cycle can be increased by increasing the number of compartments improve even further.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Anlage zur Abwasserreinigung mit Hilfe der Wurzelraumentsorgung, bei der eine abgeteilte, mit emersen Wasserpflanzen bepflanzte, auch unter Schlammbelastung eine hohe Infiltrations- und Leitfähigkeit aufweisende Entsorgungsfläche mit dem zu reinigenden Abwasser beaufschlagt wird, g e k e n nz e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) Die Bepflanzung besteht aus Reispflanzen; b) die Entsorgungsfläche ist der durchwurzelbare Raum eines Bodenfilters; c) der Bodenfilter bildet das Füllmaterial eines unten und seitlich wasserundurchlässig abgedichteten Entsorgungsbeckens; d) das Entsorgungsbecken weist zumindest einen oberhalb der Entsorgungsfläche liegenden Abwasser-Einlauf zum überfluten der Entsorgungsfläche sowie zumindest einen im unteren Beckenbereich angeordneten Auslauf für Klärwasser auf; e) das Entsorgungsbecken ist von einem beheizbaren Gewächshaus abgedeckt.Claims: 1. Plant for wastewater treatment with the help of root space disposal, one of which was separated, planted with emersed water plants, even under mud pollution a disposal surface with high infiltration and conductivity with the wastewater to be treated is acted upon by the following Features: a) The planting consists of rice plants; b) the disposal area is the rootable space of a soil filter; c) the soil filter forms the filling material a disposal basin sealed at the bottom and side to be impermeable to water; d) the disposal basin has at least one above the disposal area Wastewater inlet for flooding the disposal area and at least one in the lower one Basin area arranged outlet for sewage water; e) the disposal basin is covered by a heated greenhouse. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenfilter eine Tiefe von etwa 1 m aufweist. 2. Plant according to claim 1, characterized in that the soil filter has a depth of about 1 m. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entsorgungsbecken zusätzlich zumindest einen oberhalb der Entsorgungsfläche liegenden Klärwasser-Einlauf aufweist, der an den genannten Auslauf angeschlossen ist. 3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the Disposal basin also has at least one above the disposal area Has sewage water inlet which is connected to the said outlet. 4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Strohverbrennungsanlage zur Beheizung des Gewächshauses. 4. Plant according to claim 1, 2 or 3, characterized by a straw incineration plant for heating the greenhouse. 5. Verfahren zum Betrieb einer Abwasseranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Der Reis wird ausgesät, bis zum Auflaufen mit Klärwasser feucht gehalten und nach dem Auflaufen mit Klärwasser und ab etwa Fünfblattstadium bis zur Ernte mit Abwasser überflutet; b) vor dem Ernten des Reis werden die Überflutung des Entsorgungsbeckens eingestellt und ein Abtrocknen des Bodens abgewartet; i c) nach dem Ernten wird der Bodenfilter durch Oberfluten mit Abwasser und/oder Klärwasser auf etwa 60 % seiner maximalen Wasserkapazität gehalten und zur Neuansaat vorbereitet. 5. A method for operating a sewage system according to one of the preceding Claims, characterized by the following process steps: a) The rice is sown, kept moist with sewage water until emergence and with sewage water after emergence and flooded with sewage from about the five-leaf stage until harvest; b) before harvest of the rice, the flooding of the disposal basin is stopped and a drying process waited for the ground; i c) after harvesting, the soil filter is flooded by flooding with wastewater and / or sewage water to about 60% of its maximum water capacity held and prepared for reseeding. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es gleichzeitig in fünf nebeneinander angeordneten Entsorgungsbecken durchgeführt wird, jedoch mit Phasenverschiebungen, die vom Ansäen bis zur Ernte jeweils 30 Wachstumstage betragen.6. The method according to claim 5, characterized in that it is simultaneously is carried out in five disposal basins arranged next to one another, but with Phase shifts that amount to 30 days of growth from sowing to harvest.
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