DE4303146C1

DE4303146C1 - Drainageklärsystem

Info

Publication number: DE4303146C1
Application number: DE19934303146
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Wuensche; Eckhardt Dr Stuebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-30
Filing date: 1993-01-30
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2013-01-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Kläranlage, vorzugsweise zur Ergänzung einer Absetz- oder Ausfaulgrube, insbesondere zur dezentralen häuslichen Abwasserentsorgung, bestehend aus einem Zulauf für das zu klärende Abwasser, einem Reaktionsbecken und einem Ablauf für geklärtes Abwasser, sowie einer Einrichtung zur Belüftung des zu klärenden Abwassers.

Eine derartige Anlage stellt beispielsweise eine Ergänzung der in der DIN 42 61 gesetzlich vorgeschriebenen Dreikammergrube mit Rieselsträngen für die dezentrale Abwasserentsorgung dar.

Die Reinigungsleistung der oben genannten Dreikammergruben ist nach heutigen Anforderungen nicht ausreichend. So können aufgrund von Sedimentationen und Faulung nur circa maximal 50% der organischen Verschmutzung eliminiert werden. Andere anorganische Nährstoffe, wie beispielsweise Ammonium-Stickstoff, kommen dagegen sogar in voller Höhe zum Ablauf in die Rieselstränge oder in den Vorfluter. Um die Reinigungsleistung derartiger Anlagen deutlich zu erhöhen und einen Standard bezüglich der Ablaufwertequalität von Großkläranlagen anzustreben, ist es erforderlich, daß das mechanisch und anaerob vorbehandelte Abwasser in einer anschließenden aeroben Reinigungsstufe biologisch nachgereinigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur aeroben Reinigung, insbesondere dezentraler häuslicher Abwasserentsorgungsanlagen, anzugeben, die betriebssicher arbeitet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kläranlage, vorzugsweise zur Ergänzung einer Absetz- oder Ausfaulgrube, insbesondere zur dezentralen häuslichen Abwasserentsorgung, bestehend aus einem Zulauf für das zu klärende Abwasser, einem Reaktionsbecken und einem Ablauf für geklärtes Abwasser, sowie einer Einrichtung zur Belüftung des zu klärenden Abwassers, wobei das Reaktionsbecken eine Festkörperfüllung, vorzugsweise aus Kies oder Blähton, aufweist, und im unteren Bereich des Reaktionsbeckens ein Belüftungskörper zum Einleiten von Luft vorgesehen ist, der vorzugsweise linear ausgebildet ist. Die darin vorgesehenen Festkörper-Füllung dient als Ansiedlungsfläche für Bakterien, welche die organischen Wasserinhaltsstoffe abbauen, beziehungsweise anorganische Verbindungen umwandeln. Die Füllkörper werden von dem zu reinigenden Abwasser überstaut. Über die im unteren Bereich des Reaktionsbeckens vorgesehenen Belüftungskörper wird Luft zugeführt. Die aus den Belüftungskörpern austretenden Luftblasen bewirken einerseits die Anreicherung des zugeführten Abwassers mit Luftsauerstoff, zum anderen eine vertikale Zwangsvermischung beziehungsweise Umwälzung. Dadurch wird ständig Abwasser an den mit Mikroorganismen besiedelten Flächen der Füllkörper vorbeigeführt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Reaktionsbecken abgedeckt ausgebildet ist, vorzugsweise als vollständig abgedeckter wasserdichter unterirdischer Graben. Dadurch wird nicht nur ästhetischen, landschaftsplanerischen Gesichtspunkten Rechnung getragen, sondern auch verhindert, daß Abwasser direkt in das Grundwasser eindringen kann. Durch die Abdeckung wird eine Belästigung durch Gerüche weitgehend vermieden und verhindert, daß möglicherweise pathogene Mikroorganismen in die Umwelt übertreten können.

Der biologische Abbau der Nährstoffe wird begünstigt, wenn im unteren Bereich des Reaktionsbeckens ein Drainagerohr, vorzugsweise etwa parallel zu dem Belüftungskörper angeordnet ist, das mit dem Zulauf verbunden ist. Das zu reinigende Abwasser nimmt dadurch einen wendelförmigen Weg durch das Reaktionsbecken, so daß sich vom Zulauf zum Ablauf ein Konzentrationsgefälle des Nährstoffgehalts einstellt.

Zur Förderung der Zwangsdurchmischung ist vorgesehen, daß ein Kompressor zur Beaufschlagung der Belüftungskörper mit Druckluft vorgesehen ist, wobei vorzugsweise mehrere parallel verlaufende Belüftungskörper im Reaktionsbecken vorgesehen sind.

Dadurch, daß ein Wasserabscheider, vorzugsweise ein Kondensator, zur Entfernung von Kondensat aus der in den Belüftungskörper eingeleiteten Luft vorgesehen ist, wird die Beeinträchtigung der Luftzufuhr durch Kondensat im Belüftungskörper vermieden.

Die Maßnahme, daß im Zulauf zum Reaktionskörper eine Drosselstelle vorgesehen ist, dient dem Schutz der Bakterienflora vor Stoßbelastungen sowie einem Durchschlagen von noch nicht gereinigtem Abwasser.

Besonders lange Durchflußwege für das Abwasser durch das Reaktionsbecken ergeben sich dadurch, daß der Zulauf an einem und/oder der Ablauf am anderen Ende des Reaktionsbeckens angeordnet ist.

Für Wartungsarbeiten ist es vorteilhaft, wenn das Reaktionsbecken vom Zulauf zum Ablauf hin eine Neigung, vorzugsweise etwa 0,5%, aufweist. Dadurch, daß zwischen Abdeckung des Reaktionsbeckens und Festkörperfüllung eine Rückhalteschicht, vorzugsweise Geovlies, angeordnet ist, kann Bodenmaterial aus der Überdeckung nicht in die Füllkörperschüttung eindringen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Steuerung zu der zeitabhängigen Einleitung von Luft vorgesehen ist.

Durch die intermittierende Belüftung, z. B. zeitlich festgelegt oder angepaßt an den Abwasseranfall, kann durch die Sauerstoffabnahme in der unbelüfteten Phase auch eine Erhöhung der Teil-Denitrifikation erreicht werden.

Die Maßnahme, daß das Drainagerohr an einem oder beiden Seiten über Flur herausgeführt ist, dient ebenfalls zur Erleichterung der Wartung.

Um witterungsbedingte Temperaturabsenkungen bei langen Frostperioden zu minimieren, kann das Reaktionsbecken an einer oder mehreren Seiten eine Wärmeisolation aufweisen und/oder das Reaktionsbecken eine Zusatzheizung aufweisen.

Die Bedingungen im Reaktionsbecken zum Abbau der Nährstoffe können auch bei unterschiedlichem Abwasseranfall und Temperaturen vorteilhaft konstant gehalten werden, wenn die Anlage eine Regelung zur Beeinflussung der Temperatur und/oder der Luftzufuhr zum Reaktionsbecken aufweist.

Dadurch, daß als Ablauf ein Überfallwehr vorgesehen ist, über den das gereinigte Wasser aus dem Reaktionsbecken abläuft, bleibt der Wasserstand unabhängig von Wasseranfall.

Damit das gereinigte Abwasser für Bewässerungszwecke oder Brauchwasserrecycling genutzt werden kann, ist vorgesehen, daß die Anlage einen vom Ablauf gespeisten Sammelbehälter aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 17 bis 28 beschrieben, die insbesondere eine sichere Wasserführung, leichtere Wartung, Verbesserung der biologischen Abbaubedingungen, die vorteilhafte Dimensionierung und der Anpassung an ein vorhandenes Platzangebot betreffen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Zeichnungen zu entnehmen sind. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Kläranlage,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Kläranlage,

Fig. 3 einen Querschnitt des Reaktionsbeckens als Betonfertigteil,

Fig. 4 einen alternativen Querschnitt des Reaktionsbeckens als Grabenkonstruktion,

Fig. 5, 6 und 7 unterschiedliche Ausgestaltungen des Reaktionsbeckens.

Die nachfolgend beschriebene Anlage stellt eine Ergänzung der in der DIN 42 41 gesetzlich vorgeschriebenen Dreikammergrube 1 mit Rieselsträngen für die dezentrale Abwasserentsorgung dar. Daran schließt sich ein belüftetes Drainageklärsystem 2 an, dessen Zulauf 11 die Verbindung zwischen dem Dreikammersystem 1 und dem Drainageklärsystem 2 bildet. Die Einleitung aus dem aus dem Dreikammersystem 1 abfließenden Abwassers erfolgt über den Zulauf 11 in ein geschlitztes Drainrohr 4, das in Längsrichtung am Boden über die gesamte Länge des Reaktionsbeckens 12 verlegt ist. Parallel dazu sind mehrere Lüftungsschläuche 5 angeordnet. Mit Hilfe eines im nicht dargestellten Wohngebäude angeordneten Kleinkompressors werden die Belüftungsschläuche über erdverlegte Leitungen 8 mit Luft beaufschlagt. Die aus den Belüftungsschläuchen 5 austretenden Blasen bewirken bei gleichzeitiger Sauerstoffanreicherung des zugeführten Abwassers eine vertikale Zwangsvermischung. Über die horizontale Fließstrecke wird eine weitgehende biologische Reinigung des Abwassers erzielt. Um das Kondensat innerhalb der Belüftungsschläuche aus der zugeführten Luft zu entfernen, wird ein Kondensator 7 vor dem Einleiten der Luft in die Schläuche dazwischengeschaltet.

Das gereinigte ablaufende Wasser gelangt über ein Überfallwehr 13 aus dem Drainageklärsystem in Ablaufsammelbehälter 3.

Die Abluft aus dem abgedeckten Reaktionsbecken kann durch die Porenräume der Blähton- oder Kiesschüttung oberhalb des Stauwasserspiegels zum Ablaufsammelbehälter 3 entweichen.

Für Wartungszwecke ist als Zugang zum Ablaufsammelbehälter ein Mannloch 15 vorgesehen. Nach Auspumpen des Ablaufsammelbehälters 3 ist die Revisionsöffnung 16 des Drainrohrs 4 frei zugänglich. Im Betrieb ist diese Öffnung geschlossen. Außerdem ist das andere Ende 17 des Drainrohrs 4 über Flur 18 herausgeführt und von dort nach Öffnen eines Verschlusses zugänglich. Der obere Wasserspiegel im Sammelbehälter 3 wird durch Auslauföffnungen für Rieselstränge 6 bestimmt, wobei die Einlauföffnung 19 unterhalb der Überlaufkante des Überlaufwehrs 13 angeordnet ist.

In den Fig. 1 und 2 sind jeweils zwei Belüftungsschläuche 5 dargestellt, die U-förmig im Reaktionsbecken 12 auf der Sohle verlegt sind, so daß sich im Querschnitt des Reaktionsbeckens vier Belüftungsorte ergeben. Die Enden der beiden Belüftungsschläuche 5 sind in den Ablaufsammelbehälter herausgeführt und mit Koppelstellen versehen, zum Anschließen der Leitungen 8.

In Fig. 2 ist eine Ausführung des Reaktionsbeckens 12 als Querschnitt eines Betonfertigteils dargestellt mit vollständiger Festkörperfüllung 20, wie beispielsweise Kies oder Blähton. Nach oben ist das U-förmige Betonfertigprofil von einer Betonplatte 22 abgedeckt. Auf der Sohle des Fertigprofils 21 ist etwa mittig das Drainrohr 4 sowie symmetrisch dazu die beiden Belüftungsschläuche 5 angeordnet, die im Querschnitt somit vier Belüftungsorte ergeben.

Eine alternative Ausführungsform des Reaktionsbeckens als Grabenprofil in einer Leichtbauweise ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Abdichtung zum vorhandenen Untergrund durch Folie 10 erfolgt. Als Abdeckung der Festbettschüttung 20 ist ein Geovlies 9 vorgesehen, um ein Einrieseln von Bodenmaterial aus der Überdeckung auszuschließen. Eine Überdeckung über dem Geovlies mit Betonplatten ist zusätzlich möglich. Die Überdeckung dient im wesentlichen zur weitestgehenden Witterungsunabhängigkeit, beispielsweise bei Frostperioden, sowie zur Vermeidung von Geruchsemissionen. Eine direkte Emission krankheitserregender Keime aus dem Abwasser ist für Mensch und Tier durch die Abdeckung ausgeschlossen. Die Fläche oberhalb des Systems ist für häusliche Zwecke, beispielsweise für Rasen oder Bepflanzung mit Flachwurzelpflanzen nutzbar.

Die Dimensionierung der Kläranlage erfolgt anhand der anzuschließenden Personenzahl. In Fig. 5 ist eine Kläranlage im Querschnitt dargestellt, die aus einzelnen Modulen 23 und 24 zusammengesetzt ist. Diese Module werden parallel geschaltet, so daß sich die Kapazität der Anlage entsprechend erhöht.

Bei beengten Platzverhältnissen können die Module auch dazu genutzt werden, ein meanderförmiges Reaktionsbecken zu bilden, dessen sich dann ergebender Querschnitt beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist.

Entsprechende Anordnungen für die Kläranlage in Leichtbauweise sind in Fig. 7 dargestellt, wobei die Art der Abwasserzuführung und der Belüftung in den Fig. 5, 6, und 7 wie vorbeschrieben gestaltet ist. Durch eine intermittierende Belüftung, z. B. zeitlich festgelegt oder angepaßt an den Abwasseranfall, kann durch die Sauerstoffabnahme in der unbelüfteten Phase eine Teil-Denitrifikation erreicht werden. Auf diese Weise ist ein Drainageklärsystem geschaffen, daß vorhandene Dreikammer-Absetz-Ausfaulgruben mit Rieselsträngen für die dezentrale häusliche Abwasserentsorgung vorteilhaft ergänzen kann, so daß eine Reinigungsleistung derartiger dezentraler Anlagen erreicht wird, die der Ablaufwertequalität von Großkläranlagen angenähert ist.

Bezugszeichenliste

1 Dreikammergrube
2 Drainageklärsystem
3 Ablaufsammelbehälter
4 Drainrohr
5 Belüftungsschläuche
6 Rieselstränge
7 Kondensator
8 Leitungen
9 Geovlies
10 Folie
11 Zulauf
12 Reaktionsbecken
13 Überfallwehr
14 Stauwasserspiegel
15 Mannloch
16 Revisionsöffnung
17 Ende
18 Flur
19 Auslauföffnung
20 Festkörperfüllung
21 Betonfertigprofil
22 Platte
23 Modul
24 Modul.

Claims

1. Kläranlage, vorzugsweise zur Ergänzung einer Absetz- oder Ausfaulgrube, insbesondere zur dezentralen häuslichen Abwasserentsorgung, bestehend aus einem Zulauf (11) für das zu klärende Abwasser, einem Reaktionsbecken (12) und einem Ablauf für geklärtes Abwasser, sowie einer Einrichtung zur Belüftung des zu klärenden Abwassers, dadurch gekennzeich net, daß das Reaktionsbecken (12) eine Festkörperfüllung (20), vorzugsweise aus Kies oder Blähton, aufweist, und im unteren Bereich des Reaktionsbeckens (12) ein Belüftungskörper zum Einleiten von Luft vorgesehen ist, der vorzugsweise linear ausgebildet ist.

2. Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) abgedeckt ausgebildet ist, vorzugsweise als vollständig abgedeckter wasserdichter unterirdischer Graben.

3. Kläranlage nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Reaktionsbeckens (12) ein Drainagerohr (4), vorzugsweise etwa parallel zu dem Belüftungskörper, angeordnet ist, das mit dem Zulauf (11) verbunden ist.

4. Kläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß ein Kompressor zur Beaufschlagung der Belüftungskörper mit Druckluft vorgesehen ist, wobei vorzugsweise mehrere parallel verlaufende Belüftungskörper im Reaktionsbecken (12) vorgesehen sind.

5. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß ein Wasserabscheider, vorzugsweise ein Kondensator (7), zur Entfernung von Kondensat aus der in den Belüftungskörper eingeleiteten Luft vorgesehen ist.

6. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, daß im Zulauf (11) eine Drosselstelle vorgesehen ist.

7. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (11) an einem und der Ablauf am anderen Ende des Reaktionsbeckens angeordnet ist.

8. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) vom Zulauf (11) zum Ablauf hin eine Neigung, vorzugsweise etwa 0,5%, aufweist.

9. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abdeckung des Reaktionsbeckens und Festkörperfüllung (20) eine Rückhalteschicht, vorzugsweise Geovlies (9), angeordnet ist.

10. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß eine Steuerung für die zeitabhängige Einleitung von Luft vorgesehen ist.

11. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß das Drainagerohr an einem oder beiden Seiten über Flur herausgeführt ist.

12. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) an einer oder mehreren Seiten eine Wärmeisolation aufweist.

13. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) eine Zusatzheizung aufweist.

14. Kläranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anlage eine Regelung zur Beeinflussung der Temperatur und/oder der Luftzufuhr zum Reaktionsbecken (12) aufweist.

15. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als Ablauf ein Überfallwehr (13) vorgesehen ist, über den das gereinigte Wasser aus dem Reaktionsbecken (12) abläuft.

16. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anlage einen vom Ablauf gespeisten Sammelbehälter, vorzugsweise mit einer Entlüftungsleitung aufweist.

17. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Drainrohr (4) eine Revisionsöffnung (16) aufweist, die vorzugsweise im Sammelbehälter angeordnet ist.

18. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sammelbehälter mindestens einen Auslauf für einen Rieselstrang aufweist, der unterhalb des Abwasserspiegels im Reaktionsbecken (12) angeordnet ist.

19. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sammelbehälter eine Sohle aufweist, die tieferliegend als die Sohle des Reaktionsbeckens angeordnet ist.

20. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) länger als breit ist, und vorzugsweise aus einzelnen Betonfertigteilen zusammengesetzt ist.

21. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Belüftungskörper als selbstreinigender, vorzugsweise fein- oder mittelporiger, Schlauch ausgebildet ist, der insbesondere U-förmig im Reaktionsbecken (12), etwa symmetrisch zum Drainrohr (4) verlegt ist, wobei die Enden Koppelstellen aufweisen, die vorzugsweise in einem Verteilungsschacht, insbesondere im Sammelbehälter, angeordnet sind.

22. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das zu reinigende Abwasser einen Spiegel im Reaktionsbecken (12) aufweist, dessen Abstand zum Belüftungskörper größer oder gleich dem Abstand zweier benachbarter Belüftungskörper ist.

23. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das zu reinigende Abwasser einen Spiegel im Reaktionsbecken (12) aufweist, dessen Abstand zum Belüftungskörper gleich oder größer der mittleren lichten Breite des Beckenquerschnitts ist.

24. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) einen Wasserspiegel aufweist, dessen Abstand von der Beckensohle größer oder gleich der mittleren lichten Beckenbreite ausgebildet ist.

25. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) einen Wasserspiegel aufweist, dessen Abstand von der Festbettfüllhöhe mindestens 10 cm beträgt.

26. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß vier Belüftungskörper im Reaktionsbeckenquerschnitt angeordnet sind, von denen zwei in unmittelbarer Nachbarschaft zum Drainrohr (4) und zwei am Rand der Beckensohle angeordnet sind.

27. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere Reaktionsbecken (12) parallel angeordnet sind.

28. Kläranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Reaktionsbecken (12) meanderförmig ausgebildet ist.