DE4305511C1 - Vorrichtung zur biologisch-mechanischen Abwasseraufbereitung - Google Patents
Vorrichtung zur biologisch-mechanischen AbwasseraufbereitungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
biologisch-mechanischen Aufbereitung von mit Schmutz- und
Schadstoffen belasteten Abwässern, die aus einem mit einer
Einströmöffnung versehenen Behälter, einem bürstenförmigen
Reinigungselement, welches in den Behälter eingesetzt ist
und dessen Borsten mit einem Biofilm versehen sind, und
einer Einrichtung zum Entfernen eines Teils des Biofilmzu
wachses, so daß ein Rest des Biofilms auf dem bürsten
förmigen Reinigungselement erhalten bleibt, besteht.
Abwässer, insbesondere Regenabläufe aus städtischen oder
industriellen Regionen sind häufig stark verschmutzt und
weisen insbesondere Schadstoffe wie Schwermetalle,
Phosphor, Stickstoff usw. auf. Zur Reinigung solch bela
steter Gewässer war es bisher üblich, die Abwässer in
spezielle Klärbecken zu leiten, in denen dann eine Sedi
mentation der Schadstoffe erfolgte. Der Wirkungsgrad
solcher Becken ist abhängig von der Intensität des
Abwasserzulaufs und von der Absetzdauer in den Becken.
Nachteilig bei dieser Lösung ist die für eine effiziente
Sedimentation erforderliche großflächige Dimensionierung
der Klärbecken. Weiterhin müssen die Becken in regel
mäßigen Zeitabständen entleert werden, wobei während
dieser Reinigungszeiten der Klärbetrieb unterbrochen ist.
Schließlich hat diese Art der Abwasserreinigung den
Nachteil, daß der erzielbare Abscheidungsgrad insbesondere
für Stoffe wie Phosphor oder Stickstoff sehr gering ist.
Eine erste Lösung zur Vermeidung dieser Nachteile ist in
der EP-A-0 381 305 offenbart. Darin wird ein Verfahren zum
Abscheiden von Schmutz- und Schadstoffen aus Abwässern,
die in Becken oder Behälter eingeleitet werden, vorge
schlagen. In die Becken oder Behälter werden Einbauele
mente eingesetzt, die als Bürsten, Stäbe, Netze, Bänder
und dergleichen ausgebildet sein können und die mit einem
Biofilm versehen sind. An den Einbauelementen setzen sich
einerseits Stoffe ab, die den Aufwuchs des Biofilms begün
stigen und andererseits wird die Strömung derart
verändert, daß die Sedimentation von sedimentierbaren
Stoffen verbessert wird. In vorgegebenen zeitlichen
Abständen wird der Biofilmzuwachs mittels Abstreif- oder
Abschabvorrichtungen mechanisch derart entfernt, daß ein
Rest der Biomasse auf den Einbauelementen verbleibt, so
daß sich dort erneut Aufwuchsorganismen bilden können.
Nachteilig bei dieser Lösung ist die Tatsache, daß die
Einbauelemente stationär in die Becken oder Behälter ein
gebracht werden, so daß das zu reinigende Abwasser durch
entsprechende Hilfsmittel um die Einbauelemente herum
zirkuliert werden muß. Dies erfordert einen erhöhten kon
struktiven Aufwand. Weiterhin müssen auch hier die
Behälter von Zeit zu Zeit entleert werden, wodurch es zu
einer Unterbrechung des Klärbetriebs kommt. Schließlich
ist für die Betreibung der Anlage immer die Verwendung von
Fremdleistung erforderlich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine weitgehend wartungsfreie Vor
richtung zur biologisch-mechanischen Abwasseraufbereitung
zu schaffen,
bei der eine Abwasserreinigung in kompakten unabhängigen
Modulen ohne jeglichen Fremdleistungsbedarf erfolgt.
Weiterhin soll durch eine selbsttätige Schlammabscheidung
eine Entsorgung im Betriebszustand möglich sein.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale im kennzeich
nenden Teil des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausge
staltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche
offenbart.
Erfindungsgemäß durchläuft das zu reinigende Abwasser das
Reinigungselement in dessen Längsrichtung, wodurch die
Kontaktzeit zwischen dem Wasser und den mit einem Biofilm
überzogenen Borsten der Reinigungsbürste erhöht und damit
der Abscheidungsgrad verbessert wird. Das Abstreifen des
Biofilmzuwachses erfolgt durch eine Abstreifvorrichtung,
die in die Bürste eingeschwenkt wird. Um ein gleichmäßiges
Abstreifen an allen Punkten der Bürste zu erzielen ist es
notwendig, daß die Bürste im Gehäuse gedreht wird. Diese
Drehung kann erfindungsgemäß ohne Zufuhr von Fremdenergie
erreicht werden. Dazu wird die kinetische Energie des den
Behälter durchströmenden Wassers genutzt, indem das Wasser
ein an der Ausströmseite des Behälters befindliches
Schaufelrad antreibt, welches mit der Bürste drehfest
verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung über
eine parallel zur Durchströmrichtung des Abwassers ausge
richtete gemeinsame Drehachse. Dadurch ist die Vorrichtung
unabhängig davon einsetzbar, ob eine Fremdenergiequelle
vorhanden oder nutzbar ist. Aufgrund der automatischen
Verfahrenstechnik ist für den Betrieb der Vorrichtung kein
Personalaufwand notwendig. Durch die Verwendung eines
separaten Schlammspeichers ist eine Entsorgung im
Betriebszustand der Vorrichtung möglich, so daß auf eine
zeitweilige Trockenlegung der Anlage verzichtet werden
kann, wodurch die wasserabhängigen Biokulturen erhalten
werden können und die Installation einer Ausweichvor
richtung überflüssig wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht
die Bürste aus weichen, flexiblen Borsten, welche sich
senkrecht zur Durchströmrichtung des Abwassers von dem
Drehzapfen der Bürste zur Wand des Behälters hin er
strecken. Vorzugsweise haben die Borsten das spezifische
Gewicht von Wasser. Weiterhin ist es von Vorteil, daß der
Durchmesser der Bürste dem Innendurchmesser des Behälters
entspricht. All diese Ausgestaltungsmöglichkeiten tragen
dazu bei, daß der biologische Abscheidungsgrad erhöht
wird, indem die Kontaktflächen zwischen dem zu reinigenden
Wasser und den Borsten so groß wie möglich gehalten
werden.
Durch die Verwendung von Bürsten mit unterschiedlicher
Dichte und Struktur kann weiterhin auf spezielle Anfor
derungen bei der Abwasserreinigung reagiert werden.
Vorzugsweise besteht der Behälter aus schadstoffresisten
tem, transparentem Kunststoff. Durch die damit verbundene
Lichtdurchlässigkeit der Behälterwand wird aufgrund von
Tageslichteinwirkung eine Biofilmzuwachsbeschleunigung
erreicht. Dadurch wird der Abscheidungsgrad der Nähr- und
Schadstoffe zusätzlich begünstigt.
Schließlich kann durch die stufenlose Verstellbarkeit der
Anstellwinkel der Schaufeln des Schaufelrads Einfluß auf
die Drehgeschwindigkeit der Bürste und damit auf die
Durchströmgeschwindigkeit des Abwassers genommen werden.
Dadurch ist es zusätzlich möglich, eine Optimierung des
Abscheidgrades zu erzielen.
Sind die Schaufeln bspw. derart angestellt, daß das
Abström-Schaufelrad geschlossen ist, erfolgt keine Ab
strömung des Wassers und damit keine Drehung der Bürste.
Ein solcher Zustand ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn aufgrund mangelnder Niederschläge keine ausreichende
Menge an Abwasser zur Verfügung steht. In diesem Fall ist
das in dem Behälter befindliche Abwasser ein stehendes
Gewässer. Trotz der fehlenden Wasserströmung kann es
jedoch nicht zu einem unkontrollierten Biofilmzuwachs auf
den Bürstenborsten kommen, da die Biokulturen wegen des
fehlenden Nährstoffangebots nicht wachsen werden.
Weiterhin ist bei der Erfindung von Vorteil, daß die Auf
bereitungsvorrichtung in Form von beweglichen, unab
hängigen Modulen ausgebildet ist. Dadurch ist im Vergleich
zur sonst üblichen Betonbauweise eine Festinstallation der
Vorrichtung nicht notwendig. Es kann somit eine schnelle
Montage und Demontage sowie Umsetzung der Anlage erfolgen,
sofern dies aufgrund äußerer Bedingungen notwendig wird.
Da alle Module baugleich ausgebildet sind, können mehrere
Module durch Steckverbindungen matrixförmig untereinander
verbunden werden. Durch Parallelschaltung der Module kann
die Anlage im Bedarfsfall problemlos erweitert werden.
Dies kann bspw. dann von Interesse sein, wenn die Menge an
zu reinigenden Abwässern plötzlich stark zu- oder abnimmt.
Darüberhinaus kann durch die Hintereinanderschaltung
einzelner Module eine Wasseraufbereitung in mehreren
Stufen erfolgen. Bei stark verschmutztem Wasser kann bspw.
eine Vorreinigung in einer ersten Stufe vorgenommen
werden. Durch eine entsprechende Anstellung der Schaufeln
am Schaufelrad kann für die Vorstufe eine relativ schnelle
Bürstendrehung eingestellt werden. Auf diese Weise können
in der ersten Stufe bereits grobe Verunreinigungen aus dem
Wasser ausgefiltert werden. In den nachfolgenden Aufberei
tungsstufen wird die Bürstendrehgeschwindigkeit immer
weiter reduziert, damit sich eine entsprechende Sedimenta
tionsschicht auf den mit dem Biofilm überzogenen Borsten
bilden kann.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglich
keiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden
Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder
bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammen
fassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische, teilgeschnittene Seitenansicht
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Wassereintrittsseite der
Vorrichtung nach Fig. 1; und
Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung A auf die Wasseraus
trittsseite der Vorrichtung nach Fig. 1.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 besteht die erfindungsgemäße Vor
richtung aus einem Behälter 1, einem bürstenförmigen Rei
nigungselement 2, einem mit Schaufeln 4 versehenen
Abström-Schaufelrad 3, einem Schlammspeicher 5 sowie Ein
richtungen zum Abstreifen des Biofilmzuwachses von der
Bürste 2.
Das zu reinigende Abwasser tritt durch eine Eintritts
öffnung 7 in den rohrförmigen Behälter 1 ein. In der Ein
trittsöffnung 7 ist über Streben 16, die mit der Behälter
wand verbunden sind, im Zentrum der Eintrittsöffnung 7 ein
Lager 8 angeordnet, das zur Aufnahme eines ersten Trag
zapfens 9 der Reinigungsbürste 2 dient. Ausströmseitig ist
der Behälter mit gleichmäßig über den Umfang verteilten
Austrittsöffnungen 10 versehen, durch welche das Wasser
nach Durchlaufen der Bürste 2 austritt. Den Abschluß des
Behälters 1 bildet ausströmseitig ein abnehmbarer Deckel
11 mit einem Lager 8′ , das zur Aufnahme eines zweiten
Tragzapfens 9 der Reinigungsbürste 2 dient. Der Behälter 1
umschließt damit die in den Lagern 8, 8′ drehbar gelagerte
biologisch-mechanische Reinigungsbürste 2. Die Bürste 2
sowie alle Bauteile der Vorrichtung sind aus schadstoff
resistentem und transparentem Kunststoff gefertigt, wobei
die Borsten der Bürste für einen optimalen Organismenbe
wuchs chemisch vorbehandelt worden sind. Die Borsten der
Bürste 2 dienen als Trägereinheit für die Aufwuchsorga
nismen (Biofilm), die aus vergesellschafteten autotrophen
und heterotrophen Organismen gebildet werden.
Nach Eintritt in den Behälter 1 durchströmt das zu reini
gende Abwasser die Bürste 2. Der auf den Bürstenborsten
befindliche Biofilm tritt mit dem Abwasser in Kontakt,
wodurch ein Sedimentationsvorgang ausgelöst wird. Nach
einiger Zeit bildet sich auf dem Biofilm der Borsten eine
Sedimentationsschicht, die aus den abgeschiedenen Schad
stoffen besteht. Das gereinigte Wasser tritt nach Ver
lassen der Bürste 2 aus den Austrittsöffnungen 10 in der
Behälterwand aus. Nachfolgend wird es in ein mit Schaufeln
4 bestücktes Abström-Schaufelrad 3 eingeleitet. Dieses
Schaufelrad 3 bildet mit der Bürste 2 über eine gemeinsame
Drehachse D eine drehfeste Verbindung. Zu diesem Zweck
wird das Schaufelrad 3 auf den Endbereich 9′ des Bürsten
zapfens 9, welcher über den Deckel 11 und das Lager 8′
hinausragt, aufgesteckt.
Die kinetische Energie infolge der Wasserabströmung über
das mit der Bürstenachse in festem Verbund stehende
Schaufelrad 3 bewirkt eine Rotationsbewegung der Bürste 2,
wobei die Rotationsgeschwindigkeit durch Änderung des
Anstellwinkels der Schaufeln 4 variiert werden kann.
Dadurch kann die Kontaktintensität zwischen den Borsten
oberflächen und dem zu reinigenden Abwasser reguliert
werden, wodurch der sich bildende Biofilmzuwachs optimal
gesteuert werden kann. Durch die Drehung der Bürste 2 wird
weiterhin erreicht, daß das Abstreifen des Biofilm
zuwachses gleichmäßig über den gesamten Bereich der Bürste
2 erfolgen kann. Die Drehung der Bürste erfolgt vorzugs
weise sehr langsam, bspw. mit einer Umdrehungsgeschwindig
keit von einer Umdrehung pro 24 Stunden.
Dazu sind mechanisch wirksame Abstreifeinrichtungen 6 in
gegenläufiger Anordnung zur Bürstendrehrichtung vorge
sehen. Die Abstreifeinrichtungen 6 bestehen aus dem
eigentlichen Abstreifelement 12, das über Verbindungs
glieder 13 mit Gegengewichten 14 drehbar um eine Drehachse
M angeordnet ist. Beim Abstreifvorgang wird das Abstreif
element 12 durch Anstellung mittels der Gegengewichte 14
in die Bürste 2 eingeschwenkt, so daß der sich biologisch
bildende Biofilmzuwachs aus den Borsten herausgedrückt und
in den Schlammspeicher geleitet wird.
Die Entsorgung des Schlammspeichers 5 erfolgt über ein
Verbundschlauchsystem 15 zu einem zentralen Schlammsammler
(nicht dargestellt), der durch ein konventionelles Ent
sorgungsfahrzeug entleert werden muß.
Schließlich weist die Aufbereitungsvorrichtung noch eine
Schottwand 17 auf, welche den Schmutzwasserbereich vom
Bereich des gereinigten Wassers trennt. Die Schottwand 17
verhindert, daß ungereinigtes Abwasser außerhalb vom
Behälter 1 vorbeiströmen und damit eine Reinigung durch
die Bürste 2 umgehen kann. Das gesamte Abwasser muß daher
seinen Weg durch den Behälter 1 nehmen.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur biologisch-mechanischen Aufbereitung
von mit Schmutz- und Schadstoffen belasteten Abwässern,
bestehend aus einem mit einer Einströmöffnung (7) ver
sehenen Behälter (1), einem bürstenförmigen Reinigungsele
ment (2), welches in den Behälter (1) eingesetzt ist und
dessen Borsten mit einem Biofilm versehen sind und einer
Einrichtung (6) zum Entfernen eines Teils des Biofilmzu
wachses, so daß ein Rest des Biofilms auf dem bürsten
förmigen Reinigungselement (2) erhalten bleibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bürstenförmige Reinigungselement (2) in seiner Längsausrichtung parallel zur Durchströmrichtung des Ab wassers angeordnet ist,
daß an der Wasseraustrittsseite des Behälters (1) ein mit Schaufeln (4) versehenes Abström-Schaufelrad (3) vorge sehen ist, über welches der Wasseraustritt erfolgt,
daß das bürstenförmige Reinigungselement (2) und das Abström-Schaufelrad (3) eine drehfeste Verbindung bilden und über am Abwassereintritt und -austritt befindliche Lager (8, 8′) drehbar im Behälter (1) angeordnet sind, und
daß am Behälter (1) ein separater, den entfernten Biofilm zuwachs aufnehmender Schlammspeicher (5) vorgesehen ist.
daß das bürstenförmige Reinigungselement (2) in seiner Längsausrichtung parallel zur Durchströmrichtung des Ab wassers angeordnet ist,
daß an der Wasseraustrittsseite des Behälters (1) ein mit Schaufeln (4) versehenes Abström-Schaufelrad (3) vorge sehen ist, über welches der Wasseraustritt erfolgt,
daß das bürstenförmige Reinigungselement (2) und das Abström-Schaufelrad (3) eine drehfeste Verbindung bilden und über am Abwassereintritt und -austritt befindliche Lager (8, 8′) drehbar im Behälter (1) angeordnet sind, und
daß am Behälter (1) ein separater, den entfernten Biofilm zuwachs aufnehmender Schlammspeicher (5) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das bürstenförmige Reinigungselement (2) aus weichen,
flexiblen Borsten besteht, welche sich senkrecht zur
Durchströmrichtung des Abwassers von dem Drehzapfen (9)
der Bürste (2) zur Wand des Behälters (1) hin erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Borsten das spezifische Gewicht von
Wasser aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser des bürstenförmigen
Reinigungselements (2) dem Innendurchmesser des Behälters
(1) entspricht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Behälter (1) aus schadstoffresistentem Kunststoff
besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anstellwinkel der Schaufeln (4) stufenlos verstellbar
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (6) zum Entfernen des Biofilmzuwachses aus
einem Abstreifelement (12) besteht, welches über Verbin
dungsglieder (13) mit Gegengewichten (14) drehbar um eine
Drehachse (M) und in das bürstenförmige Reinigungsele
ment (2) hinein einschwenkbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die drehfeste Verbindung zwischen dem bürstenförmigen
Reinigungselement (2) und dem Abström-Schaufelrad (3) über
eine parallel zur Durchströmrichtung des Abwassers ausge
richtete gemeinsame Drehachse (D) gebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als bewegliches, unab
hängiges Modul ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Module durch Steckverbindungen
matrixförmig untereinander verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934305511 DE4305511C1 (de) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | Vorrichtung zur biologisch-mechanischen Abwasseraufbereitung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934305511 DE4305511C1 (de) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | Vorrichtung zur biologisch-mechanischen Abwasseraufbereitung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4305511C1 true DE4305511C1 (de) | 1994-06-23 |
Family
ID=6481116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19934305511 Expired - Fee Related DE4305511C1 (de) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | Vorrichtung zur biologisch-mechanischen Abwasseraufbereitung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4305511C1 (de) |
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-
1993
- 1993-02-16 DE DE19934305511 patent/DE4305511C1/de not_active Expired - Fee Related
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