DE4341591C2 - Kompakte naturnahe Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage mit Untergrundversickerung zur Reinigung verschiedener Abwasserarten - Google Patents

Kompakte naturnahe Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage mit Untergrundversickerung zur Reinigung verschiedener Abwasserarten

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Description

Die Erfindung betrifft eine kompakte naturnahe Abwasserteich- Bodenfilter-Kläranlage zur Reinigung verschiedener Abwasser­ arten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Anlagen sind bekannt. So wird in der DE-OS 36 18 029 ein Verfahren zur Abwasserreinigung beschrieben, bei dem das Abwasser zwei Reinigungsstufen durchläuft, wobei für die einzelnen Reinigungsstufen vorbestimmte Aufenthaltszeiten vorgesehen sind. In der zweiten Reinigungsstufe kommen Pflanzen zum Einsatz. Diese Anlage bedarf eines hohen apparativen Aufwandes.
Die DE-OS 37 12 419 befaßt sich mit dem frostsicheren Betrieb einer biologisch arbeitenden Abwasseranlage, die aus einer Filterstufe, der Eliminationsstufe, der Absorptionsstufe und einem Schönungsteich besteht. Die Erfindung verlangt bei ihrer Realisierung einen großen Flächenbedarf und größere Mengen definierten Filtermaterials und die Dominanz von Pflanzen. Bei dem in der DE-OS 39 18 803 vorgeschlagenen Verfahren wird die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers in einem Becken kurzzeitig verlangsamt, so daß Leichtstoffe sich abscheiden und das so vorgereinigte Wasser nach einer biologischen Reinigung einem Gewässer zugeleitet oder versickert werden kann. Die Abwasserbehandlung erfolgt dabei in zwei miteinander verbundenen Becken. Der Flächenbedarf dieser Anlage ist vergleichsweise groß und der erzielbare Reinheitsgrad entspricht nicht den heutigen Anforderungen.
In der DE-OS 39 41 211 wird vorgeschlagen, bei der biologischen Reinigung von Flüssigkeiten, bei der die Flüssigkeit entlang der Wurzeln geleitet wird, die Flüssigkeit mit geringer hydraulischer Druckdifferenz fließen zu lassen. Dies wird mittels stufenförmig abgesetzter Wasserbecken erreicht, die in sich noch einmal das Wasser labyrintartig umlenken. Auch diese Erfindung überzeugt wegen der hohen Herstellungskosten und dem Flächenbedarf nicht. Gemäß der DE-OS 42 21 370 ist vorgesehen, in eben angeordneten Abwasserteichkläranlagen zusätzliche Oberhöhungen einzubringen, um der Bepflanzung aus Sträuchern und Bäumen bessere Wachstumsbedingungen zu schaffen. Diese Erfindung stellt lediglich eine sinnvolle Ergänzung bereits vorgeschlagener Anlagen dar.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Abwasser von der Vorklärung bis zur Untergrundversickerung ohne Energieeinsatz aufzubereiten, dabei eine geringe Fläche zu beanspruchen, ein hohes Langzeitverhalten des Systems zu gewährleisten, bei naturnaher Gestaltung vorhandene Erdstoffe weitestgehend zu verwenden und den Reinigungsgrad soweit zu erhöhen, daß in den Untergrund versickert werden kann (Oberflächenwasser zur Trink­ wassergewinnung).
Diese Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Indem eine bewachsene Bodenfilteranlage mit Hangverrieselung eine Fläche umgibt, in der eine Vorkläreinrichtung und ein oder mehrere natürlich belüftete Abwasserteiche, die durch Erddämme gebildet werden, angeordnet sind, zwischen der Vorklär­ einrichtung und dem ersten Abwasserteich und zwischen den Abwasserteichen sich Bodenfilter befinden, unterhalb der Abwasserteiche und von Bodenfiltern eine Untergrundversickerung eingebracht ist, in die der Abwasserablauf mündet und die Vorkläreinrichtung, die Abwasserteiche, die Bodenfilter und die Untergrundversickerung derart miteinander verbunden sind, daß das Abwasser beginnend von der Vorkläreinrichtung im Wechsel zwischen Bodenfilter und Abwasserteich im freien Gefälle zum Abwasserablauf gelangt, entsteht eine kompakte naturnahe Kläranlage. Die Kompaktheit drückt sich sowohl durch Mehretagenausbau als auch darin aus, daß der Abwasserablauf aus der Anlage sich in unmittelbarer Nähe vom Abwasserzulauf zur Vorkläreinrichtung befindet. Es ist eine Anlage, bei der die naturnahen Verfahren wie Verrieselung, Abwasserteiche, Bodenfiltration, Untergrundversickerung, Schlammkompostierung, Pflanzkläranlagen und Wasserrückhaltung als wesentliche Elemente zur Abwasserreinigung, Wasserspeicherung und Wasserbewirtschaftung durch starkkompaktierte Anordnung genutzt werden. Die Erfindung sieht weiterhin innerhalb der bewachsenen Bodenfilteranlage mit Hangverrieselung einen Schlammtrockenplatz vor.
Der Flächenbedarf dieser kompakten naturnahen Abwasserteich- Bodenfilter-Kläranlage ist geringer als herkömmliche Teichanlagen (z. B. 10-15 m²/EGW) plus Bodenfilteranlagen (z. B. 5 m²/EGW), wobei die Filterflächen landwirtschaftlich genutzt werden (z. B. Bepflanzung mit Schilf) und keine zusätzliche Fläche für die Versickerung benötigt wird. Weiterhin werden die Flächen in den Erddämmen der Teiche im Außenbereich doppelt genutzt, zur Teichbegrenzung und zur Bodeninfiltration.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß vorzugsweise nichtbindige aber auch bindige Erdstoffe eingesetzt werden können, d. h. es wird auf die vorhandenen Erdstoffe zurückgegriffen. Dabei hat sich bei der Nutzung nichtbindiger Erdstoffe gezeigt, daß nichtbindiger Erdstoff mit Kf = 1·10-2 bis 5·10-4 m/s vorzugsweise für Bodenfilter zwischen der Vorkläreinrichtung und dem ersten Abwasserteich Verwendung finden sollte. Die Bodenfilter zwischen den Abwasserteichen sollten einen nichtbindigen Erdstoff mit Kf = 5·10-3 bis 1·10-5 m/s aufweisen und für die äußeren Bodenfilter nichtbindiger Erdstoff mit Kf < 1·10-2 bis 5·10-5 m/s eingesetzt werden.
Weiterhin sind für die Abwasserteiche, die Bodenfilter und den Schlammtrockenplatz bei Erdstoffen mit Kf < 1·10-7 m/s künstliche Dichtungen zur Durchflußabgrenzung und zum Schutz des Untergrundes vorgesehen.
Um die optimale Versickerung bei vorhandenen bindigen Erdstoffen (Kf<1·10-7 m/s) zu sichern, sieht die Erfindung zur flächigen Versickerung in den Untergrund Dränungen vor und bei punktförmiger Versickerung Sickerbrunnen bis zur durchlässigen Bodenschicht. Ebenso sind zur Erhöhung der Durchflußleistung der Bodenfilter im Außenbereich Dränungen in diesen angeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn die Bodenfilter zwischen den Abwasserteichen einem geneigt durchströmten Bodenfiltersystem (Hangverrieselung) entsprechen.
Zur Ausgestaltung der Erfindung gehören weiterhin, daß der Schlammtrockenplatz über eine direkte Entwässerungsleitung zum ersten Abwasserteich verfügt und die Abwasserteiche wahlweise mit Strömungswänden zur Verlängerung der Fließwege ausgerüstet sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 Kläranlage einfach
Fig. 2 Anordnung der Kläranlage in einer natürlichen Senke.
Die in Fig. 1 dargestellte kompakte naturnahe Abwasserteich- Bodenfilter-Kläranlage besteht aus der Vorkläreinrichtung 1, den Abwasserteichen 2, 3 und 4, den Bodenfiltern 5, 6, 7, 9 und 10, der Hangverrieselung 8, dem Schlammtrockenplatz 11 und dem Zufluß 12. Der Abwasserdurchlauf beginnend von der Vorkläreinrichtung 1 im Wechsel zwischen Bodenfiltern 5, 6, 7, 9 und 10 und Abwasserteichen 2, 3 und 4 im freien Gefälle ist präzise vorgegeben.
Die Vorkläreinrichtung 1 bewirkt durch das Rückhalten der absetzbaren Stoffe und von Schlamm, daß eine Schlammberäumung in den Abwasserteichen 2-4 nicht erforderlich ist.
Das Abwasser wird über Vorklärung, biologische Reinigung in Teichen mit Bodenfiltern kombiniert mit Nitrifikation, Denitrifikation und Phosphateliminierung bis zur Untergrundversickerung natürlich aufbereitet.
Die kompakte Abwasserteich-Bodenfilter-Anordnung bewirkt, daß in den Abwasserteichen und Bodenfiltern durch natürliche Belüftung sowie infolge der unterschiedlichen Strömungen stets anoxische und sauerstoffhaltige Zonen miteinander wechseln, so daß Nitrifikation und Denitrifikation simultan nebeneinander verlaufen. Durch die langen Aufenthaltszeiten in den Abwasserteichen und Bodenfiltern können erhebliche Qualitätsschwankungen in der Abwasserreinigung - auch jahreszeitlich bedingt - ausgeschlossen werden.
Aufgrund der schonenden Abwasserreinigung in jedem Anlagenbereich ist ein Langzeitverhalten ohne Ermüdung des Systems gesichert.
Die Bodenfilter 5, 6, 7, 9 und 10 werden mit einfachen Mitteln unterhalten, z. B. durch intermettierenden Betrieb, durch Bodenlockerung oder auch wurzelaktive Pflanzen führen zu einer mechanischen Auflockerung.
Nach dem Abwasserteich 4 ist z. B. im Havariefall ein Eingriff durch transportable Pumpen möglich.

Claims (13)

1. Kompakte naturnahe Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage bestehend aus mehreren Teichen mit fallendem Wasserspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewachsene Bodenfilteranlage (9) mit Hangverrieselung (8) eine Fläche umgibt, in der eine Vorkläreinrichtung (1) und mehrere natürlich belüftete Abwasserteiche (2, 3 und 4), die durch Erddämme gebildet werden, angeordnet sind, zwischen der Vorkläreinrichtung (1) und dem Abwasserteich (2) und zwischen den Abwasserteichen (2, 3 und 4) sich Bodenfilter (5, 6, 7, 8, und 9) befinden, unterhalb der Abwasserteiche (2, 3 und 4) und den Bodenfiltern (5, 6 und 7) eine Untergrund­ versickerung eingebracht ist, in die der Abwasserablauf mündet, die Vorkläreinrichtung (1), die Abwasserteiche (2, 3 und 4), die Bodenfilter (5, 6, 7, 8, und 9) und die Untergrundversickerung derart miteinander verbunden sind, daß das Abwasser beginnend von der Vorkläreinrichtung (1) im Wechsel zwischen Bodenfilter und Abwasserteich im freien Gefälle zum Abwasserablauf gelangt.
2. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasserablauf aus der Anlage sich in unmittelbarer Nähe vom Abwasserzulauf (12) zur Vorkläreinrichtung (1) befindet.
3. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abwasserteiche (2, 3 und 4) begrenzenden Erddämme weitere Bodenfilter (10) enthalten, die der Bodeninfiltration dienen.
4. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bodenfilter (5, 6, 7, 8, 9 und 10) nichtbindiger Erdstoff eingesetzt wird.
5. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nichtbindiger Erdstoff mit Kf = 1·10-2 bis 5·10-4 m/s vorzugsweise für Bodenfilter (5) zwischen der Vorkläreinrichtung (1) und dem Abwasserteich (2) Verwendung findet, die Bodenfilter (6, 7) zwischen den Abwasserteichen einen nichtbindigen Erdstoff mit Kf = 5·10-2 bis 1·10-5 m/s aufweisen und für die Bodenfilter (9, 10) nichtbindiger Erdstoff mit Kf < 1·10-2 bis 5·10-5 m/s eingesetzt wird.
6. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Durchflußleistung der Bodenfilter (9, 10) bei nichtbindigem Erdstoff mit Kf = 5·10-5 bis 1·10-7 m/s eine Dränung in diesen angeordnet ist.
7. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandenen bindigen Erdstoffen (Kf<1·10-7 m/s) zur flächigen Versickerung in den Untergrund Dränungen angeordnet sind und bei punktförmiger Versickerung Sickerbrunnen bis zur durchlässigen Bodenschicht eingebracht sind.
8. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der bewachsenen Bodenfilteranlage (9) mit Hangverrieselung (8) zusätzlich ein Schlammtrockenplatz (11) angeordnet ist.
9. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abwasserteiche (2, 3 und 4), die Bodenfilter (5, 6, 7, 8, 9 und 10) und den Schlammtrockenplatz (11) bei Erdstoffen mit Kf < 1·10-7 m/s künstliche Dichtungen zur Durchflußabgrenzung und zum Schutz des Untergrundes vorgesehen sind.
10. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammtrockenplatz (11) über eine Dränung und eine direkte Entwässerungsleitung zum Abwasserteich (2) verfügt.
11. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfilter (5, 6 und 7) einem geneigt durchströmten Bodenfiltersystem (Hangverrieselung) entsprechen.
12. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserteiche (2, 3 und 4) wahlweise mit Strömungswänden zur Verlängerung der Fließwege ausgerüstet sind.
13. Abwasserteich-Bodenfilter-Kläranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfilter (5, 6, 7, 8 und 9) bepflanzt sind.
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