DE4122804C2 - Kläranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kläranlage, insbesondere eine Kleinkläranlage zur Reinigung von Abwässern mittels eines anaeroben Filters nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Zum Stand der Technik zählen Zentralkläranlagen, denen die zu reinigenden Abwässer über ein Kanal- bzw. Grabensystem zuge­ leitet werden. Darüberhinaus gibt es sogenannte Kleinkläran­ lagen, die jeweils für einzelne bewohnte Gebäude eingerichtet sind. Bei diesen Kleinkläranlagen handelt es sich überwiegend um Mehrkammerabsetzgruben und um Ausfaulgruben zur Behandlung von häuslichen Abwässern.

Messungen der Reinigungsleistung solcher Kleinkläranlagen ha­ ben ergeben, daß Mehrkammerabsetzgruben im Durchschnitt nur 25% und die Ausfaulgruben nur 40% BSB-Abbau erreichen. Dem­ gegenüber liegt die Reinigungsleistung von vollbiologischen Kläranlagen bereits bei 95-98% BSB-Abbau.

Die Mehrkammerausfaulgruben haben aufgrund der Meßergebnisse bei einem 5-fachen Nutzungsinhalt gegenüber den Mehrkammerab­ setzgruben eine nur geringfügig höhere Reinigungsleistung. Dies läßt daraufschließen, daß nicht gegenügend anaerobe Biomasse vorhanden ist, um die organischen Substanzen des Ab­ wassers besser abzubauen.

Durch die DD 2 85 334 A5 ist bereits ein Verfahren zur an­ aeroben biologischen Reinigung von Abwasser bekannt, bei dem offenporige, stückige Aufwuchsträger zur Immobilisierung von Biomasse eingesetzt werden. Der Aufwuchsträger befindet sich oberhalb eines Rostes in einem geschlossenen Reaktionsbehäl­ ter mit einem unteren Einlaß und einer kopfseitigen Auslaß­ öffnung. Um ein ständiges Ein- und Ausströmen von Abwasser in die Aufwuchsträgerporen und damit den Transport von Substrat und den Abtransport der Stoffwechselprodukte zu sichern, wer­ den auf das Innere des Rektionsbehälters Druckschwankungen mittels eines Plungers ausgeübt.

Die DE 36 07 520 A1 offenbart ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur anaeroben Abwasserreinigung, durch das eine Erhöhung der Reinigungsleistung von Kleinkläranlagen bei gleichbleibendem Beckenvolumen erzielt werden soll. Dabei wird für die Besiedelung mit anaeroben Mikroorganismen ein Trägermaterial in einen Faulraum gegeben, das aus einem netzartigen, engmaschig verknüpften Gewebematerial gebildet ist. Der Einsatz des flächigen Trägermaterials erfolgt in der Weise, daß das zu reinigende Abwasser eine vertikal verlau­ fende, mäanderförmige Fließrichtung einnimmt. Dem Faulraum ist eine Vorklärkammer für das Absetzen der Grobstoffe vor­ geschaltet.

Durch die DE 39 09 980 A1 ist ein Verfahren zur biochemischen Aufbereitung von Wasser mittels eines schwimmfähigen, körni­ gen Trägermaterials bekannt, das aus Kunststoffkugeln gebil­ det ist.

Die DD 2 55 153 A1 schließlich nennt als Aufwuchsmedium der Mikroorganismen die Einsatzstoffe: Sand, Silicate, organische Polymere mit offenen Makroporen, Aktivkohle, Anionharze, Lehm, Blähton, schwimmfähiger Kunststoff, Strohballen und hydrophobe anorganische Stoffe sowie Abprodukte der Braun­ kohlenschwelkoksvergasung.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Auf­ gabe der Erfindung, eine Kläranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die Reinigungsleistung auf tech­ nisch einfache und wirtschaftlich optimale Weise verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichenteils von Patentanspruch 1 gelöst.

Es hat sich in Versuchen überraschend herausgestellt, daß ge­ genüber den bisher bekannten Trägermaterialien gerade ge­ brochener Blähschiefer mit seinen physikalischen Eigenschaf­ ten besonders als Fitermaterial geeignet ist, da dieser ge­ brochene, schwimmfähige Blähschiefer aufgrund seiner Bruch­ form ausreichend viele Haftflächen für anaerobe Mikroorga­ nismen aufweist, die für einen vermehrten Abbau der organi­ schen Substanzen sorgen. Dieses erfindungsgemäße Filter- oder Trägermaterial wird weder durch physikalische noch durch chemische Einflüsse zerstört und kann auch in bereits vorhan­ dene Klärgruben eingesetzt werden.

Beim Einbau eines sogenannten Schwimmfilters in die Einrich­ tung zur Endreinigung wird ohne zusätzlichen Energie-, War­ tungs- und Betriebsaufwand bei den Mehrkammerabsetz- und -ausfaulgruben eine BSB-Abbaurate von über 60% erreicht, wobei die Funktionen zur Absorption von Schwebstoffen und zur zusätzlichen biologischen Reinigung der Blähschiefer als an­ aerober Festbettreaktor übernimmt.

Durch den Einbau eines anaeroben Schwimmfilters in Form von gebrochenem Blähschiefer wird das vorhandene Volumen biolo­ gisch aktiviert, was zu einer deutlichen Verbesserung der BSB-Abbauwerte führt. Dazu werden Schwebstoffe zurückgehal­ ten, was deshalb von großer Wichtigkeit ist, da hinter den Mehrkammerausfaulgruben meist Vorrieselungen, Filtergräben oder Sickerschächte nachgeschaltet werden. Der anaerobe Schwimmfilter trägt also dazu bei, durch verbesserte biologi­ sche Reinigung die Lebensdauer der sehr kostspieligen und technisch aufwendigen Versickerungseinrichtungen bedeutend zu verbessern.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 enthalten. Durch diese weiteren Ausgestaltungen und Weiterbildungen wird das zu reinigende Abwasser den Schwimm­ filter von unten nach oben durchströmen, ohne daß hierzu Energie, beispielsweise in Form einer Pumpeneinrichtung in einem nachgeschalteten Pumpenschacht erforderlich ist.

Die Kleinkläranlage besteht nach diesen weiteren erfindungs­ gemäßen Merkmalen aus einer sogenannten Vorklärung mit einem integrierten, nachgeschalteten Schwimmfilter. In der Vorklä­ rung findet stets eine ausreichende Entschlämmung statt, um die Grobstoffe aus dem Abwasser zu entfernen und Verstop­ fungen zu vermeiden. Das so in der Vorklärung mechanisch vorgereinigte Abwasser durchströmt sodann in der letzten Kammer den anaeroben Schwimmfilter von unten nach oben, was vielfach im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern steht. An der Oberseite der Endreinigungseinrichtung wird das abfiltrierte und biologisch gereinigte Abwasser abgeleitet.

Die Lebensdauer des Behälters zur Endreinigung mit dem Schwimmfilter ist nahezu unbegrenzt. Nur im Abstand von meh­ reren Jahren wird im Rahmen einer erforderlichen Schlammräu­ mung das Filtermaterial zusammen mit dem Behälter aus der Kläranlage herausgehoben, gespült und gemeinsam mit dem Be­ hälter schließlich wieder in die Kläranlage eingesetzt.

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

Fig. 1 eine Kleinkläranlage zur Reinigung von Ab­ wässern im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kleinkläranlage nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Kleinkläranlage anderer Bauart in der Draufsicht,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Kleinkläranlage gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die Kleinkläranlage 1 gemäß Fig. 1 für zu reinigende Abwäs­ ser von bewohnten Gebäuden, beispielsweise von Ein- oder Zweifamilienhäusern, besteht aus einem Schacht aus übereinan­ dergesetzten Betonringen 2, die auf einer Bodenplatte 3 auf­ stehen und oben durch einen Betondeckel 4 abgeschlossen sind. In den aus diesen Betonringen 2 gebildeten Schacht 5 ist ein zylindrischer Behälter 6 aus Epoxidharz auf Füße 7 aufge­ stellt, um dadurch einen axialen Abstand zwischen der Boden­ platte 3 und dem Boden des Behälters 6 zu erzielen. Der hohl­ zylindrische Behälter 6 besitzt als Bodenabschluß eine Loch­ platte 8 und als Deckel eine zweite Lochplatte 9. Diese bei­ den Lochplatten 8 und 9 liegen sich im axialen Abstand gegen­ über. Zwischen der unteren Lochplatte 8 und der oberen Loch­ platte 9 befindet sich als sogenannter Schwimmfilter gebro­ chener Blähschiefer, welcher leichter ist als Wasser und dem­ zufolge in dem Abwasser 11, welches den Behälter 6 von unten nach oben entsprechend dem Zulauf durchströmt, schwimmt. Der Zulauf des Abwassers erfolgt über eine Zulaufeinrichtung 12, welche ein Kanal oder ein Rohr sein kann. Der Ablauf des ge­ reinigten Wassers geschieht durch ein weiteres Rohr 13, wel­ ches oben auf der oberen Lochplatte aufliegt.

Das zu reinigende Abwasser gelangt über den Zulauf 12 unter­ halb der unteren Lochplatte 8 des Behälters 6 in den aus den Betonringen 2 hergestellten Schacht. Es durchdringt die Boh­ rungen 14 der Lochplatte 8 und strömt aufsteigend durch den Blähschiefer 10. Während dieses Durchströmens wird das Abwas­ ser biologisch gereinigt und gelangt durch die Löcher 14 bzw. Bohrungen der oberen Lochplatte 9 in das Ablaufrohr 13, von wo das so gereinigte Abwasser abgezogen und einer weiteren Verwendung zugeführt wird.

Die Funktionen zur Absorption von Schwebstoffen im Abwasser und zur zusätzlichen biologischen Reinigung übernimmt also Blähschiefer 10, der mit seinen physikalischen Eigenschaften hervorragend als Filtermaterial geeignet ist und einen anae­ roben Festbettreaktor mit ausreichend großen und ausreichend vielen Haftflächen für anaerobe Mikroorganismen bildet.

Gemäß der Fig. 3 besteht in anderer Bauart die Kleinkläran­ lage 15 aus einer Mehrkammerabsetzgrube. Diese wird aus einer Wanne aus einem zylindrischen Betonring 16 gebildet, welcher auf einer Betonbodenplatte 17 dicht aufsteht. Die Wanne ist durch Zwischenwände 18 und 19 in drei Kammern 20, 21 und 22 unterteilt. Den oberen Abschluß der Kleinkläranlage 15 bildet ein Deckel 23, welcher wahlweise aus einem oder mehreren Tei­ len gebildet sein kann. Der zylindrische Ring 16 der Wanne 20 weist einen Zulauf 24 für die Abwässer in die erste Kammer 20 auf. In der Trennwand 18 sind zwei obere Überläufe 25 und in der Trennwand 19 ein weiterer Überlauf 26 eingerichtet. Eine Ablaufeinrichtung für das gereinigte Wasser aus der Kammer 22 ist bei 27 vorgesehen und besteht beispielsweise aus einem Rohr, welches axial verschieblich oder teleskopartig ausge­ baut ist, um so auf die obere Lochplatte 9 des Behälters 6 der Endreinigungsstufe aufgeschoben und abgenommen werden zu können.

In der dritten, und in dem aufgezeigten Beispiel nach Fig. 3 letzten Kammer 23 der Mehrkammerabsetzgrube ist ein Behälter 6 aus Epoxidharz oder einem sonstigen geeigneten Kunststoff oder Metall entsprechend der Konstruktion nach Fig. 1 aufge­ stellt. Die für die Endreinigungsstufe mit dem Schwimmfilter aus Blähschiefer 10 in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen sind in den Fig. 3 und 4 wiederverwendet worden und stehen für die gleichen Bauteile. Die Größenverhältnisse des Behälters 6 können im Vergleich zum Behälter 6 nach Fig. 1 selbstver­ ständlich unterschiedlich sein.

Das zu reinigende Abwasser wird entsprechend dem Pfeil 28 durch den Zulauf 24 in die erste Kammer 20 der Kleinkläran­ lage eingefüllt. In dieser vorgeschalteten Kammer 20 wird das Abwasser von Grobstoffen gereinigt.

Dieser ersten Kammer 20 ist die zweite Kammer 21 nachgeschal­ tet, die im wesentlichen die gleiche Funktion wie die Kammer 20 übernimmt. Das Abwasser läuft über die Überläufe 25 in der Trennwand 18 in die Kammer 21 ein. Der Zulauf 24 wie auch die Überläufe 25 können sowohl im oberen als auch im unteren Be­ reich der Wandungen des Ringes 16 bzw. der Trennwand 18 ein­ gerichtet sein. Die Zuläufe bzw. Überläufe sind in allen Fäl­ len derart gestaltet und angeordnet, daß beginnend mit dem Zulauf zur ersten Kammer und endend mit der Endreinigungs­ stufe ein kontinuierlicher Durchfluß der zu reinigenden Ab­ wässer erfolgt. Dabei wird davon ausgegangen, daß in bevor­ zugter Weise eine Energiezufuhr für den Durchfluß nicht ein­ gesetzt wird.

Die letzte Kammer 22 ist mit der Kammer 21 durch eine Öffnung 26 in der Trennwand 19 verbunden. Auch diese Öffnung 26 kann sowohl im oberen als auch im unteren Bereich der Trennwand 19 vorgesehen sein. In dieser letzten Kammer 22 durchströmt das zu reinigende Abwasser 11 nun wiederum zuerst die untere Lochplatte 8 des Behälters 6 und durchströmt den Schwimmfil­ ter 10 axial von unten nach oben. Das gereinigte Abwasser tritt durch die obere Lochplatte 9 aus dem Behälter aus und wird von der Ablaufeinrichtung 27 übernommen und gemäß dem Pfeil 29 abgeführt.

Claims (3)

1. Kläranlage, insbesondere Kleinkläranlage zur Reinigung von Abwässern mittels eines anaeroben Filters, der sich in einem Behälter mit einer unteren Einlaß- und einer oberen Auslaßöffnung befindet und von dem zu reinigen­ den Abwasser, das zuvor entschlämmt wurde, durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der anaerobe Filter ein gebrochener Blähschiefer (10) ist.

2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrochene Blähschiefer (10) in dem von Grobstoffen entschlämmten Abwasser (11) in einem hohlzylindrischen Behälter zwischen einer unteren Lochplatte (8) und einer zu dieser im axialen Abstand angeordneten oberen Lochplatte (9) schwimmt, die mit einer Ablauf- oder Absaugeinrichtung (13, 37) in Verbindung steht, die aus einem zumindest im Randbereich auf der oberen Loch­ platte (9) aufliegenden, zurückbewegbaren Ablaufrohr gebil­ det ist.

3. Kläranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wanne, ein Becken (16) oder dergleichen vorgesehen ist, welche/welches in mehrere Kammern (20, 31, 32) unterteilt ist, wobei in die zur Entschlämmung eingerichtete erste Kam­ mer (20) eine Einlaßöffnung (24) für den Zulauf des Abwassers (11) eingebracht ist und zu den folgenden Kammern (21, 32) Überläufe (25, 36) in den Trennwänden (18, 19) angeordnet sind, während in der in Strömungsrichtung letzten Kammer (22) der Behälter (6) zur Endreinigung des Abwassers (11) mittels ge­ brochenem Bläschiefer (10) mit axialem Abstand zum Wannenbo­ den (17) herausnehmbar aufgestellt ist.