DE60015557T2

DE60015557T2 - Verfahren und anordnung zur reinigung von wasser

Info

Publication number: DE60015557T2
Application number: DE2000615557
Authority: DE
Inventors: Pontus Schwalbe
Original assignee: Globe Water AB
Current assignee: Globe Water AB
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: ATE281414T1; WO2001002310A1; EP1204607A1; EP1204607B1; ES2232470T3; SE9902573D0; CA2377825A1; US6758973B1; AU6042300A; SE9902573L; DE60015557D1; SE520338C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Wasser, insbesondere Oberflächenwasser oder Schmutzwasser von Gebäuden oder Straßen, wobei das Wasser einem Schlammabscheider zum Separieren von suspendiertem Material zugeführt wird. Die Erfindung betrifft auch Mittel zum Durchführen des Verfahrens.
Das Reinigen von Abwasser von getrennten Gebäuden oder Straßen oder kleinen Häusergruppen wurde bisher durch Reinigung zu einem geringen Grad mit Schlammabscheidern durchgeführt, z.B. dreiteiligen biologischen Klärgruben. Das Wasser fließt durch die Schwerkraft zu der Grube, in der der Grobschmutz am Boden der Gruben sedimentiert. 1-2-mal pro Jahr wird die Grube geleert.
Eine Art des Schlammabscheiders oder der biologischen Klärgrube ist aus der US-A-4997562 bekannt. Der in diesem Dokument gezeigte Behälter ist in eine Vielzahl von Kammern unterteilt, in denen das zu reinigende Wasser durch ein Abflussventil von jeder Kammer in die nächste gebracht wird, wobei das Abflussventil so angeordnet ist, dass die Kammer bis zu einer bestimmten Höhe mit Wasser gefüllt wird, bevor das Wasser in die nächste Kammer überfließt. Dies dient dazu, zu verhindern, dass sedimentierter Schlamm mit dem Wasser abfließt. Am Ende des Abscheiders ist eine Filterkammer vorgesehen, in der das Wasser durch Sand und ein faserartiges organisches Material gefiltert wird.
Die AT-B-396921 beschreibt ein Reinigungsmittel in Form einer dreiteiligen biologischen Klärgrube, in der das Wasser eine Kammer zum Sedimentieren von Schlamm, eine Reinigungskammer und ein Filterbett durchläuft. Um die Wirkung der Reinigungskammer zu verstärken, ist eine Vielzahl von Wänden so angeordnet, dass das Wasser gezwungen wird, in einer Schleife durch die Kammer zu fließen.
Die AT-363871 beschreibt ein Reinigungsmittel mit drei oder vier Kammern, nämlich einem Schlammabscheider, einer Filterkammer, einer Belüftungskammer und einer End-Sedimentierkammer. In der Filterkammer gelangt das Wasser von dem Boden der Kammer durch einen biologischen Filter nach oben.
Sogar wenn die Verwendung von Schlammabscheidern eine kostengünstige und einfache Maßnahme ist, sind die beschriebenen Reinigungsmaßnahmen aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins nicht ausreichend, da sie biologisches Material und/oder Phosphor nicht vollständig behandeln und Schwermetalle überhaupt nicht behandeln, die daher mit dem Wasser zum Empfänger gelangen.
Die US-A-4,370,234 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Schmutzwasser, das Ammoniak enthält, und insbesondere zum Rezirkulieren von Schmutzwasser in einem geschlossenen System zur Fischzucht. Um die Behandlung durchzuführen, schlägt die US-A-4,370,234 vor, ein Bett aus Ionenaustauschpartikeln als Substrat für nitrifizierende Bakterien vorzusehen. Stromaufwärts des Betts ist ein biologischer Filter vorgesehen, der nitrifizierende Bakterien enthält. Feste Entfernungsmittel können stromaufwärts des Ionenaustauschbetts vorgesehen sein. Ein Filterbett aus aktivierter Holzkohle zur Entfernung von organischer Materie kann stromaufwärts des Ionenaustauschbetts vorgesehen sein. Belüftungsmittel können ebenfalls vorgesehen sein, um eine Sauerstoffquelle zu erzeugen, die für die Nitrifizierung gebraucht wird.
Die US-A-4,997,562 offenbart eine kompakte Anlage, die eine biologische Multikammer-Klärgrube mit vier aufeinander folgenden Kammern umfasst. Das zu reinigende Wasser wird durch eine entsprechende Leitung von einer Kammer zur nächsten Kammer geleitet. Die Leitungen sind dafür konstruiert, zu verhindern, dass Schlamm zwischen den Kammern transportiert wird. Eine Filterkammer ist unmittelbar nach der vierten Kammer angeordnet und umfasst Sand und faserartiges organisches Material, um das zu reinigende Wasser zu filtern. Eine Auslasskammer ist nach der Filterkammer angeordnet.
Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Reinigungsmittel zur Verfügung zu stellen, die einfach und preiswert zu installieren und durchzuführen sind, aber dessen ungeachtet einen hohen Reinigungsgrad des Wassers erreichen.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren und das in Anspruch 7 definierte Mittel gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen zur Durchführung des Verfahrens eingehender beschrieben.
1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Reinigungsmittel dar.
2 stellt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels dar.
3 stellt eine Draufsicht auf das Mittel gemäß 2 dar.
4 stellt in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen biologischen Schrittfilter dar, der in den Anlagen gemäß 1 und 2 verwendet werden kann.
5 stellt in einer perspektivischen Ansicht eine geänderte Ausführungsform einer Sorbenskammer dar.
6 stellt einen Schnitt durch die Kammer aus 5 dar.
7 stellt einen Schnitt wie in 6 durch eine geänderte Ausführungsform dar.
Die in 1 dargestellte Anlage kann z.B. genutzt werden, um Oberflächenwasser an Straßen usw. zu behandeln. Das Wasser fließt von einem bestehenden Straßendamm 10 oder durch eine Leitung 12 auf bekannte Art zu einem Schlammabscheider wie einer dreiteiligen Klärgrube 14, in der die gröbsten Partikel von dem Oberflächenwasser sedimentieren und am Boden der Grube bleiben. Das sedimentierte Material in der Grube wird in regelmäßigen Abständen geleert, beispielsweise 1-2-mal im Jahr. Das Wasser aus dem Schlammabscheider 14 wird durch eine Leitung 16 einem biologischen Schrittfilter 18 zugeleitet, in dem ein Abbau von biologischem Material auftritt, der weiter unten im Zusammenhang mit 4 eingehender beschrieben wird. Der Filter 18 hat eine Oberfläche aus durchlässigem, gesintertem reinem Polyethlylen, auf die Mikroorganismen einwirken. In dem Filter 18 steigt das Wasser durch den Filtereinsatz auf die Höhe einer Leitung 20, die das Wasser einer Pumpenstation 22 zuleitet, in der z.B. eine Tauchpumpe 24 das Wasser auf eine Höhe pumpt, von der es durch eine Leitung 26 zu einer Sorbenskammer 28 fließt, in der das Wasser durch ein Verteilerrohr 30 mit Düsen verteilt und über ein Sorbensmaterial gesprengt wird, das durch ein Ionenaustauscherverfahren den Gehalt des Wassers an Phosphor und Stickstoff und, wenn erforderlich, auch an Schwermetallen reduziert. Das Sorbensmaterial kann ein oder mehrere Materialien aufweisen, z.B. Polonite^TM, ein Calciumsilikat, das auf einem perforierten Boden vorgesehen ist. Das Material wird beispielsweise einmal im Jahr ausgetauscht und kann nach der Aufnahme von Phosphor und Stickstoff als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden. Aus der Sorbenskammer fließt nun das zu einem hohen Grad gereinigte Wasser durch eine Leitung 32 zu einem Empfänger, der ein See, ein Moor usw. sein kann.
Die in 2 und 3 dargestellte Anlage ist im Prinzip genauso aufgebaut wie die Anlage gemäß 1, aber ihre Ausführungsform ist kompakter, um als kleinere Kläranlage verwendet zu werden, z.B. für einzelne Häuser oder Häusergruppen in dünn besiedelten Gebieten. Die Teile, die die Anlage gemäß 2 und 3 aufweist, haben daher die gleichen Bezugszeichen erhalten wie die entsprechenden Teile in 1, mit einer zusätzlichen 1 vor dem Bezugszeichen. So wird das Schmutzwasser von einem Gebäude oder einer Häusergruppe durch eine Leitung 110 einem Schlammabscheider 114 zugeführt, der z.B. von der Art einer dreiteiligen biologischen Klärgrube sein kann. Das entschlammte Wasser wird anschließend durch die Leitung 116 dem biologischen Schrittfilter der Anlage zugeführt, wobei dieser Filter ein kompaktes Gehäuse 34 aufweist, das in drei Kammern 36, 38 und 40 unterteilt ist, die jeweils den biologischen Schrittfilter, die Pumpe bzw. den Sorbensfilter aufweisen. Der biologische Schrittfilter weist bei dieser Ausführungsform nur einen Filtereinsatz 42 auf, der in der Filterkammer 36 vorgesehen ist, und das Wasser fließt nach dem Durchlaufen dieses Einsatzes 42 zu der Pumpenkammer 38 hinüber, wo es von der Pumpe 124 zu dem oberen Abschnitt der Sorbenskammer 40 gepumpt wird, wo es durch eine Düse 44 über das darunter liegende Sorbensmaterial gesprengt und verteilt wird. Das Sorbensmaterial kann daher ein Zeolithmaterial oder Polonite^TM sein, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung von 1 erwähnt. Es ist vorteilhaft, das Material zu rühren, z.B. mechanisch oder durch Pumpen (Spülen) des Wassers durch das Material, um ein Zusammenklumpen des Materials zu verhindern und auch um die Reinigungswirkung zu erhöhen. Das Wasser kann auch, anstatt über das Material gesprüht zu werden, durch eine Leitung am Boden des Sorbensmaterials zugeführt werden und durch das Material nach oben zu einem oben vorgesehenen Auslassrohr gelangen, das im Zusammenhang mit 7 eingehender beschrieben wird. Das gereinigte Wasser wird durch die Leitung 132 einem Empfänger zugeführt.
In 4 ist der biologische Schrittfilter 18 von 1 in größerem Maßstab dargestellt. Das Wasser fließt aus der Leitung 16 in den unteren Teil der Filterkammer 46 und steigt in der Filterkammer durch hydrostatischen Druck nach oben und passiert die zylindrischen Filter 48. Ihre zylindrischen oder röhrenförmigen Filterkörper 48 sind aus durchlässigem Material, z.B. gesintertem reinem Polyethlyen, das Boden und Wände der Röhre bildet, während die Röhre nach oben offen ist. Das durchlässige Material ist von einer Art, auf der durch Mikroorganismen eine biologische Haut wachsen kann, um Mikroprozesse in Gang zu setzen, ohne die Durchlässigkeit zu verringern. Die Filter 48 verringern damit den BSB-Gehalt in Schmutzwasser und verhindern, dass suspendiertes Material den nachfolgenden Sorbensfilter erreicht. So wird an den Filtern eine Schicht aus abgesetztem Schmutz gebildet, der in regelmäßigen Abständen ausgespült werden kann, beispielsweise ein- bis zweimal im Jahr. Die Filterkörper 48 sind oben um die Öffnung mit einem oberen Flansch 50 versehen, mit dessen Hilfe sie abdichtend in eine Platte 52 eingesetzt werden, die wiederum mit einer Zwischenstützung einer Abdichtung 54 auf einem Stützträger 56 ruht, der um den Innenumfang der Kammer 46 vorgesehen ist. Die Platte 52 ist mit Streben 58 versehen, mit denen der Einsatz mit den Filtern 48 am Boden außerhalb der Grube platziert werden kann, um die Filter 48 zu waschen, wobei die Streben 58 so dimensioniert sind, dass ihr Gewicht die Platte 52 mit den Filtern 48 gegen den Druck des hindurchfließenden Wassers an die Abdichtung 54 gedrückt hält.
Um den Filtereinsatz aus der Grube 46 zu heben, ist die Platte mit Halterungen 60 für einen Hebebügel 62 versehen, der oben mit einem Ring 64 für eine Verbindung mit einem Hebehaken (nicht gezeigt) versehen ist. Das Wasser, das durch die Leitung 16 hereinkommt, fließt durch die durchlässige Manteloberfläche der Filter 48, während wie oben beschrieben Schmutz an dieser Oberfläche abgelagert wird, in das Innere der röhrenförmigen Filter und fließt aus der Öffnung der Filter 48 über der Platte 52 heraus und weiter zu der Auslassleitung 20, die zu der Pumpenstation 22 führt.
Die in 5 und 6 dargestellte Sorbenskammer 70, die an Stelle der Sorbenskammer 28 aus 1 eingesetzt werden kann, umfasst ein Betonbett 72, in dem eine Vielzahl von Behältern 74 vorgesehen sind, die das Sorbensmaterial 76 umfassen (6), z.B. von der zuvor im Zusammenhang mit 1 und 2 beschriebenen Art. Wie aus 6 hervorgeht, wird das Sorbensmaterial 76 bis zu einer Höhe „h" in die Behälter 74 gefüllt. Über den Behältern 74 ist ein Wasserzufuhrsystem vorgesehen, das ein zentrales Rohr 78 umfasst, und mit diesem ist über jedem Paar Behälter 74 ein Sprühdüsenhalter 80 verbunden, der Düsen oder Sprühdüsen 82 hält, wobei das Rohr 78 und der Halter 80 auf einem Trägerprofil 84 ruhen. Das Rohr 78 ist an seinem entfernten Ende durch ein abschließendes Ende 86 geschlossen, während das vordere Ende Verbindungsmittel 88 für eine Verbindung mit einer Zufuhrleitung für das Wasser aufweist, wie die Leitung 26 in 1. Das Sorbensmaterial 76 in jedem Behälter 74 ruht auf einem Boden 90 eines Netzes oder Gitterstoffs, so dass das Wasser, nachdem es das Sorbensmaterial 76 passiert hat, in einen Kanal 92, der unter dem Boden 90 angeordnet ist, und von dort durch ein Auslassrohr 94 in einen Behälter hinunterfließen kann.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform der Sorbenskammer werden Zufuhrrohre 96 für das Wasser in das Sorbensmaterial 76 mit der Höhe h hinunter gebracht, wobei die Rohre am Boden des Materials offen sind. An den Zufuhrrohren 96 sind Rührgeräte 98 durch Zapfen gelagert, die das Sorbensmaterial 76 rühren und in Bewegung halten. Dieses kann, wie oben erwähnt, Polonite^TM sein, wobei das Rühren des Materials geschieht, um Klumpenbildung zu verhindern, und auch um die Reinigungswirkung zu verstärken. Nachdem das Wasser durch das Sorbensmaterial zu dessen oberem Abschnitt gelangt ist, wird es durch die Leitung 100 einem Empfänger zugeführt.
Wie aus dem oben Stehenden deutlich wird, werden ein Verfahren und ein Mittel gemäß der Erfindung zur Verfügung gestellt, um Oberflächen- und Schmutzwasser wirkungsvoll und preiswert zu behandeln, wobei trotzdem eine hochgradige Reinigung des Wassers erzielt wird, so dass es ohne Auswirkungen auf die Umwelt in einen natürlichen Empfänger entlassen werden kann, z.B. einen See, einen Fluss oder ein Moor. Weiterhin kann der in dem Schlammabscheider 14 separierte Schlamm nach geeigneter Behandlung wie Kompostierung als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden, und das Sorbensmaterial in der Sorbenskammer 28, das ein natürliches Material mit hoher Phosphor bindender Kapaziät ist, kann ebenso als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden, da es auch leicht Phosphor wieder an die Vegetation abgibt.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Oberflächenwasser oder Schmutzwasser von Gebäuden oder Straßen, bei dem das Wasser einem Schlammabscheider zum Separieren von suspendierbarem Material zugeführt wird, das Wasser anschließend einem oder mehreren biologischen Schrittfiltern zugeführt wird, worin das Wasser ein durchlässiges Material einer Art durchläuft, bei der das Wachstum einer durchlässigen biologischen Haut verursacht werden kann, um einen Mikroprozess in Gang zu setzen, ohne die Durchlässigkeit zu verringern, wodurch ein Absetzen von Verschmutzungen an dem Filter oder den Filtern stattfindet, so dass der BSB-Gehalt in dem Wasser gesenkt wird, woraufhin das Wasser zu dem oberen oder unteren Abschnitt einer Sorbenskammer weitergeleitet wird, in der das Fließen des Wassers durch ein Sorbensmaterial bewirkt wird, das geeignet ist, eine Reduzierung von Phosphor, Stickstoff und Schwermetallen durch einen Ionenaustauschprozess zu ermöglichen, und woraufhin das Wasser in einen Empfänger abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein biologischer Schrittfilter verwendet wird, der ein reines, gesintertes Polyethlyen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sorbensmaterial ein natürliches Material mit hoher Phosphor- und Schwermetallbindungskapazität, beispielsweise Calciumsilikat, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbensmaterial gerührt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Wasser über das Sorbensmaterial gesprengt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbensmaterial als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden kann.
Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zum Reinigen von Oberflächen- oder Schmutzwasser von Gebäuden oder Straßen, wobei das Mittel umfasst: – einen Schlammabscheider (14) für eine Grobseparation von suspendierbarem Material, – einen oder mehrere biologische Schrittfilter (18, 36) für einen Abbau von biologischem Material, der nach dem Schlammabscheider vorgesehen ist, wobei der biologische Filter einen oder mehrere Filter aus einem durchlässigen Material aufweist, die es erlauben, dass das Wasser hindurchfließt und dass eine durchlässige biologische Haut darauf wächst, um einen Mikroprozess in Gang zu setzen, ohne die Durchlässigkeit zu verringern, wodurch eine Ablagerung von Verschmutzungen an dem biologischen Schrittfilter oder den biologischen Schrittfiltern stattfindet, so dass der BSB-Gehalt in dem Wasser gesenkt wird, – eine Sorbenskammer (28, 40), die nach dem biologischen Filter (18, 36) vorgesehen ist und einen Sorbensfilter aus einem Sorbensmaterial sowie ein Verteilungsmittel zum Verteilen des Wassers über dem Sorbensmaterial aufweist, um das Fließen des Wassers durch das Sorbensmaterial zu ermöglichen, wobei das Sorbensmaterial dafür vorgesehen ist, eine Reduzierung von Phosphor, Stickstoff und Schwermetallen durch einen Ionenaustauschprozess zu ermöglichen, und – eine Pumpenstation (22, 38), um den Strom des Wassers durch die Anlage aufrechtzuerhalten und ihn dem in der Anlage vorgesehenen Sorbensmaterial zuzuführen.
Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der biologische Schrittfilter röhrenförmige Körper (42, 48) aus durchlässigem Material aufweist, die so angeordnet sind, dass das Wasser von der Außenseite des Körpers auf seine Innenseite fließt, während Verschmutzungen an der äußeren Mantelfläche des röhrenförmigen Körpers (42, 48) abgelagert werden, wo ein biologischer Mikroprozess in Gang gesetzt wird und ohne Beeinflussungen der Durchlässigkeit des Materials fortschreitet.
Mittel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbensmaterial an einem perforierten Boden in dem Sorbensfilter vorgesehen ist.
Mittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorbensfilter ein Rührgerät (98) zum Rühren des Sorbensmaterials umfasst.
Mittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die röhrenförmigen Körper (42, 48) in eine Platte (52) eingesetzt werden und jeweils eine Öffnung von dem Inneren des Körpers aufweisen, die sich bis über die Platte (52) öffnet, die abdichtend in einer Filterkammer (36, 46) angebracht ist, bei der das Wasser in die Kammer unter der Platte (52) fließt (mit 16, 116 bezeichnet) und durch die Körper (48) zu der Oberseite der Platte (52) und von dort weiter zu einem Auslass (20) aus der Kammer (46) fließt.
Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (52) nach unten gerichtete Streben (58) aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie die Platte gegen den hydrostatischen Druck des Wassers an einen Stützträger (56) zwingen, der am inneren Umfang der Filterkammer (46) vorgesehen ist, während eine Abdichtung (54) dazwischen stützt.
Mittel nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der biologische Schrittfilter (36), der Sorbensfilter (40) und die Pumpenstation (38) zusammen in einem kompakten Gehäuse (34) aufgebaut sind, das in drei entsprechende Kammern unterteilt ist.
Mittel nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorbensfilter eine Kammer (72) umfasst, in der mehrere Behälter (74) mit Sorbensmaterial eingesetzt sind, das Wasser von dem vorhergehenden biologischen Schrittfilter den Behältern an ihrem oberen (6) oder unteren Abschnitt (7) zugeführt wird.