DE69333386T2

DE69333386T2 - Abwasserbehandlung

Info

Publication number: DE69333386T2
Application number: DE1993633386
Authority: DE
Inventors: Jeremy Wickins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2013-02-06
Also published as: JPH08500764A; EP0887313A1; AU3505693A; US5580449A; ATE172442T1; ES2214654T3; DE69333386D1; EP0887313B1; EP0625960B1; WO1993016006A1; DE69321707D1; EP0625960A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Abwasserbehandlung und zwar speziell, aber nicht ausschließlich zur Behandlung von in Haushalten anfallendem Abwasser.
Bekannt ist eine als Klär- oder Faulbehälter bezeichnete Konstruktion mit einem Tank, der einen Einlass und einen Auslass sowie Scheidewände aufweist, die zwecks Ordnung der Strömung vom Einlass zum Auslass ein Fluid passiert. Die Scheidewände bewirken eine Trennung zwischen festen und flüssigen Bestandteilen des Fluids. Die festen Bestandteile werden innerhalb des Tankes durch Mikroorganismen aufgebrochen, um einen Schlamm zu erzeugen, der regelmäßig abgesaugt wird.
Die US-A-4,622,134 zeigt eine Anlage zur Abwasserbehandlung, in der Abwasser der Reihe nach in einen Ausgleichstank, einen Belüftungstank und einen Ausscheidungstank gelangt, wobei Schlamm aus dem Ausscheidungstank in den Belüftungstank zurückgeführt wird, in dem das Abwasser in einem bestimmten Verhältnis zu seiner Durchflussrate belüftet wird. Die Belüftung kann bei nicht in den Belüftungstank strömendem Abwasser unterbrochen, aber nach der Beendigung des Zuflusses von Abwasser in den Tank auch verlängert werden.
Eine andere, früher vorgeschlagene Konstruktion weist einen drehbaren Trommelfilter auf, welcher Feststoffe von Flüssiganteilen des Abwassers trennt.
Bei den bekannten Konstruktionen sind die Betriebskosten relativ hoch.
Die vorliegende Erfindung versucht, den vorgenannten Nachteil zu vermeiden.
Folglich betrifft die Erfindung eine Anlage zur Abwasserbehandlung mit einem Tank, einem Tankeinlass zum Einleiten von Abwasser in den Tank und einer Pumpe zum Ableiten von Ablaufwasser aus dem Tank bei aufeinanderfolgenden Gegebenheiten, mit Belüftungsmitteln zum Belüften einer sich im Tank befindlichen Biomasse beim Betrieb der Anlage und mit einem zum Steuern des Betriebes der Belüftungsmittel und der Pumpe dienenden Zeitgeber, der zwei Kanäle aufweist und zwei Be triebsarten ermöglicht, von denen die eine dem Normalbetrieb entspricht, bei dem die Biomasse für einen bestimmten Zeitraum voll belüftet wird, und von denen die andere einem Sparbetrieb entspricht, bei dem eine Minimalbelüftung erfolgt, um die Biomasse am Leben zu erhalten, mit einem Umschalter zum Umschalten von der einen zur anderen Betriebsart, wobei der Zeitgeber zwei derart miteinander gekoppelte Auslässe aufweist, dass die Pumpe und die Belüftungsmittel nicht gleichzeitig arbeiten können, mit einem als Füllstandssensor ausgebildeten Schalter, der zwischen dem Zeitgeber und der Pumpe angeordnet ist und der in die Schaltstellung „EIN" überführt wird, sobald der Tankinhalt einen bestimmten Sollwert erreicht hat, so dass der Zeitgeber die Pumpe einschalten kann, bis der Tankinhalt ein niedrigeres Niveau erreicht, worauf der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter in eine Schaltstellung „AUS" überführt wird, wobei der Umschalter zum Umschalten von der einen zur anderen Betriebsart für den Fall, dass der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter für einen Zeitraum von mehr als 24 Stunden in der „AUS"-Stellung verweilt, eine Umschaltung vom Normalbetrieb der Belüftungsmittel auf den Sparbetrieb der Belüftungsmittel bewirkt, wonach der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter in die Schaltstellung „EIN" zurückgeschaltet wird, sobald der Tankinhalt den vorgegebenen Sollwert wieder erreicht, worauf der Umschalter die Anlage unter Übersteuern des Zeitschalters bis zum Ablauf eines vollen Belüftungsprogramms auf Normalbetrieb zurückschaltet, um sicherzustellen, dass das Abflusswasser kein unbehandeltes Material enthält.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Verfahren, bei dem eine solche Anlage verwendet wird.
Vorteilhafte Merkmale der Anlage ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.
Ausführungsbeispiele von Anlagen nach der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Anlage;
2 eine Draufsicht auf ein modulares Raumelement der Anlage gemäß 1;
3 den elektrischen Kreis der Anlage gemäß 1;
4 einen zusätzlichen elektrischen Kreis, der mit dem Kreis gemäß 3 verbunden werden kann;
5 die Draufsicht auf eine weitere Anlage;
6 die Draufsicht auf eine gegenüber der 5 modifizierte Anlage;
7 die Seitenansicht der Anlage gemäß 6;
8 einen elektrischen Steuerkreis der Anlage in 5 oder 6;
9 die Kodierung des elektrischen Überwachungskreises der Anlage gemäß den 5 oder 6 und
10 die Dekodierung des Überwachungskreises der Anlage gemäß den 5 oder 6.
Die in den 1 bis 2 dargestellte Anlage zur Behandlung von Abwasser weist einen Kunststofftank 10 mit einem Volumen von 4540 l auf, der einen unteren Teil 2 und einen oberen Teil 14 besitzt. Die beiden Teile 12 und 14 sind mit Flanschen 16 und 18 versehen, die durch Muttern 20 und Bolzen 22 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 24 miteinander verbunden sind. In der Nähe des oberen Endes des unteren Teiles 12 des Tankes 10 sind ein Einlass 25 und ein Auslass 27 vorgesehen.
Eine im Wesentlichen rechtwinklige Öffnung 26 ist in die obere Wand 28 des Tankes 10 geschnitten und der innere Rand der Wand 28, der die Öffnung 26 umgibt, ist mit einer Verstärkung 30 versehen.
32 ist ein als modulares Bauelement konzipierter Raum mit einer, bei Betrachtung von oben, rechtwinkligen Form. Der Raum 32 weist vier Seitenwände, einen rechteckigen Boden 34 und einen mit einer Entlüftung 38 versehenen Wartungsdeckel 36 auf.
Der Raum 32 verfügt über einen verstärkten oberen Rand 40, der auf dem verstärkten, inneren Rand 30 der oberen Wand 28 des Tanks aufliegt und mit diesem Rand verschweißt ist.
Im Raum 32 befindet sich eine im Wesentlichen vertikal angeordnete Stützplatte 42, die durch Verschieben nach oben entfernt werden kann. Die Stützplatte 42 hat senkrechte Ränder 44, die verschiebbar zwischen Vorsprüngen geführt sind, welche von den Seitenwänden des Raumes 32 nach innen ragen.
Ein Kreiselkompressor 48 ist mit Hilfe von Auslegern 50 an der Stützplatte 42 befestigt. Der Kompressor 48 hat einen Lufteinlass 52, der sich in der Nähe eines unteren Endes eines sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Luftansaugschachtes 54 befindet, dessen oberes Ende durch den Wartungsdeckel 36 ragt, wo er einen Teil der Entlüftung 38 bildet. Der Luftansaugungsschacht ist mit einer Haube 56 versehen, um das Eindringen von Regenwasser oder anderen Dingen zu verhindern.
Das hintere Ende des Kompressors 48 liegt in der Nähe des unteren Endes eines Luftauslassschachtes, der sich ebenfalls im Wesentlichen vertikal nach oben durch den Wartungsdeckel 36 erstreckt, um eine zweite Entlüftung 38 zu bilden. Auch dieser Schacht ist mit einer Haube 60 versehen, um einen Entritt von Regenwasser und anderen Teilen wie Laub zu verhindern.
Der Luftauslass 62 des Kompressors 48 ist über einen Schlauch 64 mit dem oberen Ende eines Luftkanals 66 verbunden, der sich durch den Boden 34 des Raumes 32 zum Boden des Tankes 10 nach unten erstreckt, wo er über einen Krümmer 68 mit einem im Wesentlichen horizontalen Einlasskanal 70 eines T-förmigen, feine Blasen bildenden Belüftungsdiffusors 72 verbunden ist. Der Diffusor wird am Boden des Tankes 10 durch ein Gewicht 74 gehalten, das an einen horizontalen Abschnitt des Einlasskanals 70 gehängt ist.
Eine Hauptabwasserpumpe 76 ist mittels einer Kette 78 mit dem Boden 34 des Raumes 32 verbunden. Der Auslass der Pumpe 76 steht über eine Leitung 79 mit dem Abwasserauslass 27 des Tankes 10 in Verbindung.
Ein elektrischer Steuerungskasten 80 ist an der dem Kompressor 48 gegenüberliegenden Seite der Stützplatte 42 befestigt und über Leitungen 82, 84 und 86 elektrisch mit einem Netzanschluss, dem Kompressor 48 und der Pumpe 76 verbunden.
Im Raum 32 befindet sich außerdem ein Sammelbehälter 88, der kontinuierlich aufgefüllt werden kann und bequem zugänglich ist. Dem Sammelbehälter 88 ist ein Einlassrohr 90 zugeordnet, das mit dem Auslass der Hauptpumpe 76 verbunden ist. Das Ende des Rohres 90 endet an einer Stelle, die ein wenig unterhalb des oberen Randes des Sammelbehälters 88 gelegen ist. Auf diese Weise wird die Menge des am Ende einer Pumpoperation aus dem Rohr in den Tank zurückfließenden Mediums verbessert. Der Sammelbehälter 88 stützt sich in einem Trog ab, welcher im Boden 34 des Raumes 32 angeordnet ist. Der Trog hat einen Abfluss 92, an dessen Ende sich ein S-förmiger Syphon 94 befindet, der eine Barriere gegen den Rückstrom von Gas aus dem Tank 10 in den Raum 32 bildet.
Der Luftkanal 66 und der Abfluss 92 sind durch Dichtungen im Boden des Raumes 32 geführt. Der Luftkanal 66 kann im Boden des Raumes 32 durch eine O-Ringdichtung 95 gehalten werden, die durch einen Schraubverschluss gesichert ist. Der Raum 32 ist somit im Wesentlichen gasdicht gegenüber dem Inneren des Tankes ausgebildet. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch den Luftkompressor 48 Kohlendioxid aus dem Inneren des Tankes zum Diffusor 72 gefördert wird, wodurch die Zufuhr von Sauerstoff zur Biomasse beeinträchtigt würde.
Der Boden 34 des Raumes 32 lässt sich für Inspektionszwecke entfernen. Er kann mit einer gasdichten Inspektionsluke 96 versehen sein.
Die Leitungen 84, 86 und der Schlauch 64 können so geführt werden, dass es möglich ist, die Stützplatte 42 aus dem Raum 32 zu heben, ohne dass diese Leitungen unterbrochen werden müssen.
Der Tank 10 ist an seiner oberen Wand 28 mit einem nicht gezeigten Belüftungsauslass versehen.
Die Installation der Anlage wird durch den modularen Aufbau des Raumes 32 und seines Inhaltes erleichtert. So kann zusammen mit nicht gezeigten Einlass- und Auslasskanälen eine Grube in den Boden gegraben werden. Der Tank 10 kann dann in die Grube abgesenkt werden und sein Einlass 25 kann auf geeignete Weise mit der Zufluss- und Abflussleitung verbunden werden. In einem weiteren Stadium der Installation lässt sich die modulare Einheit mit dem Raum 32 und seinem Inhalt in die Öffnung 26 absenken bis der verstärkte, obere Rand 40 des Raumes 32 auf den verstärkten, inneren Rand 26 der oberen Wand 28 des Tankes 10 aufsetzt. Anschließend können die beiden Ränder zusammengeschweißt werden. Die Anlage ist dann betriebsbereit.
Zum Zwecke der Inbetriebnahme wird der untere Teil 12 des Tankes 10 partiell mit Wasser gefüllt. Zusätzlich wird aktivierter Faulschlamm in die untere Hälfte 12 des Containers 10 überführt. Der Faulschlamm enthält Mikroorganismen, wie dies in der Abwasserbehandlung bekannt ist, so dass Einzelheiten der Bestandteile des aktivierten Schlammes hier nicht im Detail beschrieben werden müssen.
Der elektrische Schaltkreis im Steuerungskasten 80 ist in 3 dargestellt. Er weist einen mit 60 Ampere abgesicherten Hauptschalter 100 auf, der mit einem 240-Volt-Netzanschluss in Verbindung steht, welcher seinerseits mit der Hauptleitung 82 verbunden ist. Die positive Ausgangsklemme 104 des Schalters 100 ist mit den Eingängen von zwei Miniatur-Leitungsschutzschaltern 106 und 108 verbunden, die einen maximalen Strom von 3 bzw. 6 Ampere durchlassen. Der Ausgang des Miniatur-Leitungsschutzschalters 106 ist mit einem Eingang eines Zeitgebers 110 und mit dem Eingang eines Relaissignalkodierpaketes 112 verbunden. Der Auslass des Miniatur-Leitungsschutzschalters 108 ist mit einem weiteren Eingang des Zeitgebers 110 und mit einem zweiten Eingang des Relaissignalkodierpaketes verbunden. Der erste Einlass des Zeitgebers 110 dient zu dessen Energieversorgung. Der zweite Anschluss dient dazu, in Abhängigkeit von der Arbeitsweise des Zeitgebers die Auslässe 114 und 115 mit Spannung für die Pumpe 76 und den Kompressor 48 zu beaufschlagen. Der Auslass 114 ist mit der Pumpe 76 über einen Schwimmerschalter 118 verbunden.
Zählwerke 120 und 122 sind den Auslässen 114 und 116 des Zeitgebers 110 zugeordnet, um die Betriebszeit der Pumpe 76 und des Kompressors 48 anzuzeigen.
Der Steuerkasten 80 ist mir vier Anzeigelampen 124, 126, 128 und 130 versehen. Sie zeigen an (a), wenn die Pumpe 76 arbeitet; (b), wenn der Kompressor 48 arbeitet; (c), wenn der Leitungsschutzschalter 106 ausgefallen ist; und (d), wenn der Leitungsschutzschalter 108 ausgefallen ist. Zu diesem Zweck sind die genannten Lampen mit den Einlassklemmen der Pumpe 76 und des Kompressors 48 und darüber hinaus mit den entsprechenden Auslässen des Relaissignalkodierpaketes 112 verbunden.
Um einem entsprechenden Lampensatz an einer Fernanzeigetafel die genau gleiche Anzeige wie am Steuerungskasten zu ermöglichen, sind vier weitere Auslässe 132 des Vier-Relaissignalkodierpaketes 112 mit entsprechenden Eingängen einer Fernsteuerkodierung 134 verbunden. Der Kodierer 134 steht mit einem Transmitter 136 in Verbindung, der über eine 2-Ampere-Sicherung 138 an den Schalter 100 angeschlossen ist und der ein kodiertes Signal in Form eines modulierten 125-KHz-Trägersignales vom Kodierer 134 auf das elektrische Potential der Spannungsversorgung überträgt.
Eine Spannungsversorgung von der positiven Klemme 104 über die 2-Ampere-Sicherung 138 erfolgt auch für das Relaissignalkodierpaket und für den Fernsteuerungskodierer 134.
In 4 ist 150 eine tankferne Sichttafel, die mit Anzeigelampen 152, 154, 156 und 158 versehen ist, die den Anzeigelampen 124, 126, 128 und 130 des Steuerungskastens 80 entsprechen. Diese zusätzlichen Lampen sind mit vier Ausgängen eines Fernsteuerungsdekodierers 160 verbunden, dessen Eingang das Signal empfängt, was durch den Transmitter 136 auf die Leitung 102 übertragen wurde und zwar mit Hilfe eines Starkstromträgerempfängers 162. Der Fernsteuerungsdekodierer 160 übt folglich die umgekehrte Funktion wie der Fernsteuerungskodierer 134 aus.
Mit dem Fernsteuerungsdekodierer 160 ist außerdem eine Fehlalarmanzeige 164 verbunden, die für den Fall, dass einer der Leitungsschutzschalter 106 und 108 anspricht, ein Alarmsignal liefert, das sowohl sichtbar als auch hörbar sein kann.
Zur Vermeidung von Störungen durch das Netz umfasst das modulierte Codesignal einen 9-Bit-Datenstrom, wobei 5 Bits als Adresse und 4 Bits als Relaisdaten genutzt werden. Jedes 9-Bit-Signal wird wiederholt und es sind Vorkehrungen dafür im Dekodierer getroffen, um eine Übereinstimmung der beiden Signale zu sichern. In der Minute werden die Signalpaare etwa 4500 Mal übertragen und falls zwei erhaltene Signale während einer Periode von mehr als zwei Minuten nicht genau übereinstimmen, erfolgt eine Warnung durch den Fehleralarmsignalgeber 164. Der Betrieb der Anlage wird durch den Zeitgeber 110 kontrolliert. Bei dem Zeitgeber handelt es sich um einen übliche, für sieben Tage progammierbare Zeitschaltuhr, wie sie in Zentralheizungssystemen zur Anwendung gelangt, so dass sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Es genügt der Hinweis, dass er maximal acht, auf zwei Kanäle verteilte An-Aus-Funktionen pro Tag ermöglicht. Das Einstellen des Zeitgebers kann nach der Blockprogrammmethode erfolgen, so dass lediglich Schaltzeiten für einen Tag eingegeben werden müssen. Die Relaisauslässe 114 und 116 sind so geschaltet, dass der Kompressor 48 und die Pumpe 76 nicht gleichzeitig arbeiten können.
Die Lampen 124, 126, 152 leuchten grün und zeigen die korrekte Arbeitsweise der Anlage. Die Lampen 128, 130, 156 und 158 leuchten rot, um einen Fehler anzuzeigen.
Befindet sich der Zeitgeber in der „An"-Stellung, so steuert er den Kompressor 48 derart, dass er im Normalbetrieb läuft, in dem eine Belüftung von bis zu 18 Stunden pro Tag erfolgt. Der tatsächliche Luftbedarf wird durch einen nicht dargestellten Prozessor errechnet, der sich im Zeitgeber 110 befindet, wobei die Berechnung auf Grundlage der Kubikmeter Luft pro Stunde pro Kubikmeter Biomasse basiert. Befindet sich der Timer in der „Aus"-Stellung, dann steuert er den Kompressor 48 derart, dass pro Tag lediglich für etwa 3 Stunden eine Belüftung erfolgt. Dies entspricht der Schlaf- oder Sparoperation, die dazu dient, die geringstmögliche Belüftung zu erzeugen, die nötig ist, um die Biomasse am Leben zu erhalten.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als günstig, wenn die Energie der aus dem Diffusor 72 austretenden Luft nicht nur ausreicht, um die Biomasse zu belüften, sondern um sie auch in Bewegung zu versetzen.
Wenn beim Betrieb der Anlage die Zuflussmenge durch den Einlass 25 den Tankinhalt bis zu einem durch den Schwimmerschalter 118 definierten Grenzwert ansteigen lässt, bewegt sich der Schwimmerschalter in eine „Ein"-Position. Danach schaltet der Zeitgeber den Kompressor 48 ab und über den Auslass 114 wird die Pumpe 76 eingeschaltet, damit sie solange Material aus dem Auslass 27 fördert, bis der Inhalt des Tankes 10 ein niedrigeres, ebenfalls durch den Schwimmerschalter definiertes Niveau erreicht und letzterer in eine „Aus"-Stellung übergeht, in der die Pumpe 76 abgeschaltet wird. Dies stellt sicher, dass eine hinreichende Menge der Biomasse am Leben bleibt.
Die Anlage arbeitet nach Art eines Schichtsystems zur Behandlung von Abwasser.
Falls der Schwimmerschalter für einen Zeitraum von mehr als 24 Stunden in der „Aus"-Stellung bleibt, schaltet ein nicht gezeigter, elektrischer oder elektronischer Schalter den Betrieb auf einen Schlaf- oder Sparmodus um. Wenn danach durch weiter einströmendes Material der Schwimmerschalter in die „Ein"-Stellung zurückschaltet, erfolgt eine Umstellung auf den Normalbetrieb, und zwar unter Außerachtlassung des Zeitgebers 110, bis ein volles Belüftungsprogramm abgelaufen ist, so dass sichergestellt wird, dass das ausfließende Medium kein unbehandeltes Material enthält.
Es wurde festgestellt, dass die Anlage kalzinierten Humus liefert, der als körniger Kompost verwendbar ist. Die Schadstoffkonzentration des ausfließenden Mediums liegt bei einem für Großbritannien typischen Zufluss in der Größenordnung von 12 Gramm pro Liter biologischen Sauerstoff erfordernden Materials, 17 Gramm pro Liter aufgelöster Stoffe und 6 Gramm pro Liter kombinierter Phosphate und Nitrate. Dies entspricht einer Reduktion der Schadstoffe von etwa 98% des biologischen Sauerstoff verlangenden Materials, von 98% aufgelöster Feststoffe und 75% kombinierter Phosphate und Nitrate.
Die Wartung der Anlage muss in der Regel nach jeweils 11.000 oder 15.000 Stunden erfolgen. Sie wird durch Abnehmen des Wartungsdeckels 36 und Herausziehen der Stützplatte 42 mit dem Kompressor 48 und dem Steuerungskasten 80 erleichtert. Um die Stützplatte vom Rand 40 des Raumes 32 freizubekommen, kann es nötig sein, die Stützplatte 42 leicht zu drehen, bevor sie völlig entfernt wird. Dies kann durch Anbringung von Schlitzen oder Aussparungen in den Seiten der Stützplatte 42 erreicht werden, um letztere ohne Behinderung durch die Vorsprünge 46 zu drehen.
Ein Austausch der Kompressorflügel oder Turbinenblätter kann danach ohne Schwierigkeiten erfolgen. Falls nötig, kann der gasdichte Boden 34 entfernt werden und eine nicht dargestellte Sauglanze in das Innere des Tankes eingeführt werden, um aufgebaute Feststoffe zu entfernen, wobei allerdings genügend Feststoffe zurückbleiben müssen, um die Biomasse am Leben zu erhalten. Die Lanze, die auf diese Weise eingeführt wird, hat an einem Ende eine Düse zum Aufwirbeln der Feststoffe und auf halber Höhe eine Ansaugöffnung zur Schlammentfernung. Indem man die Lanze bis zum Boden des Tankes einführt und sie in einer im Wesentlichen vertikalen Position hält, erreicht man, dass die richtige Schlammmenge (etwa zwei Drittel) entfernt wird.
Die als Ergebnis des modularen Aufbaus des Raumes 32 und seines Inhaltes resultierende Bequemlichkeit der Wartung der Anlage ist für denjenigen, der mit der Abwasserbehandlung vertraut ist, offensichtlich.
Die in 5 dargestellte Abwasserbehandlungsanlage besitzt einen Sammeltank 210, einen ersten Arbeitstank 212, einen zweiten Arbeitstank 214 und einen Konzentrationstank 216. Jeder Tank ist mit seiner eigenen elektrischen Steuerung 218 ausgestattet, die im Einzelnen zu beschreiben ist.
Die vier gezeigten Tanks 210 bis 216 befinden sich im Wesentlichen an den Ecken eines imaginären Vierecks.
Das Zuflussrohr 220 ist mit einem Einlass 222 des Sammeltankes 210 verbunden; um letzteren befüllen zu können. Der Auslass 228 ist mit einem nicht dargestellten, rotierenden Siebfilter versehen.
Die vier Tanks sind folgendermaßen miteinander verbunden: Zwei Speiseleitungen 220 und 226 erstrecken sich von den Auslässen 228 und 230 des Sammeltanks 210 zu den Einlässen 232 und 234 der Arbeitstanks 212 und 214. Ein Biomasseauslass 236 des Arbeitstankes 212 ist über eine Biomassespeiseleitung 238 mit einem Biomasseeinlass 240 des zweiten Arbeitstanks 214 verbunden. Eine weitere Biomassespeiseleitung 242 verbindet den Biomasseauslass 244 des zweiten Arbeitstankes 214 mit Biomasseeinlass 246 des Konzentrationstankes 216. Wasser tritt aufgrund seiner Schwerkraft aus dem Verdichtungstank aus und wird über ein Wasserrückführrohr 248 in den Sammeltank zurückgeführt. Schließlich ist ein Wasseraustrittsrohr 250 mit den Wasserauslässen 252 und 254 der Arbeitstanks 212 und 214 verbunden.
Eine leicht modifizierte Ausführungsform ist in 6 dargestellt. In diesem Fall sind die vier Tanks in Reihe angeordnet. Teilen, die Teilen in der 5 entsprechen, sind die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in 5 verwendet werden. Die Art und Weise, in der die Tanks miteinander verbunden sind, weicht leicht von der Anordnung gemäß 5 ab. Dies zumindest insofern, als zwei Speiseleitungen 222 und 226 durch eine gemeinsame Speiseleitung 260 mit einer Zerkleinerungspumpe 262 am Auslass des Speisetankes verbunden sind, um die gemeinsame Speiseleitung zu speisen. Die Speiseleitung 260 ist mit den Arbeitstanks 212 und 214 über motorisch betriebene Schließventile 264 und 266 verbunden.
6 zeigt zudem, dass die stromaufwärts gelegenen Enden der Biomassespeiseleitungen 238 und 242 durch Schlammpumpen 268 und 270 in den Arbeitstanks 212 und 214 gespeist werden.
Der Sammeltank 210 ist mit einem Füllstandssensor 272 versehen, welcher anspricht, wenn das Niveau im Speisetank 210 ein vorbestimmtes Maß erreicht.
Die vertikalen Positionen der in 6 dargestellten Teile sind aus 7 zu erkennen. Diese Figur zeigt insbesondere, dass die Zerkleinerungspumpe 262 und die beiden Schlammpumpen 268 und 270 unten in den Tanks 210, 212 und 214 angeordnet sind, so dass die Gewähr dafür gegeben ist, dass sie von einem niedrigen Niveau der Tanks Tankinhalte ansaugen können. Allerdings nehmen die Schlammpumpen 268 und 270 einen gewissen Abstand von den Böden der Tanks 212 und 214 ein, um sicherzustellen, dass stets ein Rest aktiver Biomasse in diesen Tanks verbleibt.
Die Einlässe 232 und 234 der Arbeitstanks 212 und 214 sind hingegen vergleichsweise weit oben angeordnet.
Der elektrische Schaltkreis für die Teile ist in 8 dargestellt. Die beiden Arbeitstanks 212 und 214 sind mit Steuermodulkästen 280 und 282 ausgestattet. Sie stehen über Schalter 284 und 286 miteinander in Verbindung und mit jedem Steuermodul 280 bzw. 282 sind eine Schlammpumpe 268 bzw. 270, ein Füllstandssensor 288 bzw. 290 und ein dazu gehöriges motorbetriebenes Ventil 292 bzw. 294 verbunden. Zusätzlich ist der Füllstandssensor 272 des Speisetankes 210 elektrisch mit dem Steuermodulkasten 282 des Tankes 214 verbunden und die Zerkleinerungspumpe 262 des Speisetankes 210 steht außerdem mit beiden Steuermodulkästen 280 und 282 in Verbindung.
Es erweist sich als sinnvoll, dass jeder Arbeitstank 212 und 214 in der gleichen Weise konstruiert ist und in der gleichen Weise arbeitet wie der Tank in der in den 1 und 2 beschriebene Abwasserbehandlungsanlage. Jeder Tank hat also seinen Füllstandssensor 288 bzw. 290, der anspricht, um den Füllprozess zu unterbrechen. Die Belüftung dauert nach dem Auspumpen des Tankinhaltes mit Unterbrechungen an, um den Stickstoffgehalt zu senken. Es folgt ein Setzprozess und dann ein Auspumpen von einem Fünftel der Tankkapazität. Das Auspumpen dauert etwa 15 Minuten. Während des Wiederbefüllens wird die Belüftung verhindert. Drei derartige Zyklen erfolgen jeweils alle 24 Stunden.
Die in den 5 bis 10 gezeigte Anlage arbeitet wie folgt.
Über das Einlassrohr 220 strömt unbehandeltes Abwasser in den Sammeltank 210 und gelangt von dort über die Zerkleinerungspumpe 262 und die Speiseleitung 260 und ein motorbetriebenes Ventil 264 in den Arbeitstank 212. Falls die Menge des während einer vorgegebenen Periode in den Sammeltank strömenden Mediums nicht einen Betrag übersteigt, der ordnungsgemäß vom Tank 212 während der gleichen Periode behandelt werden kann, dann erreicht das Niveau des Mediums im Sammeltank den Füllstandssensor 272 nicht. Sobald das Niveau überschritten wird, bei dem der Füllstandssensor 272 anspricht, wird sein Ausgangssignal vom Steuerungskasten 282 empfangen, um das motorbetriebene Ventil 266 des Arbeitstankes 214 zu betätigen, so dass sich nunmehr der letztere füllt. Falls die in den Sammeltank 210 während einer vorgegebenen Periode gelangende Zuflussmenge einen Betrag übersteigt, den der Arbeitstank 212 nicht bewältigen kann, werden beide Arbeitstanks 212 und 214 in Betrieb genommen. Während dieser Zeit werden die Steuerungskästen dafür sorgen, dass sie zeitlich zueinander versetzt arbeiten. Der Steuerungskasten 280 des Arbeitstankes 212 beaufschlagt die Schalter 284 und 286 beider Tanks mit der Folge, dass die Schlammpumpe eines jeden Tankes nach dem Auspumpen des jeweiligen Tankes noch einen bestimmten Zeitraum arbeitet, wobei der Auspumpvorgang so vonstatten geht wie im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschrieben und bevor die Belüftung des Tankes beginnt.
Wenn hingegen die Einströmmenge während einer bestimmten Einströmperiode im Sammeltank 210 den Füllstandssensor 272 nicht erreicht, dann wird nur der Arbeitstank 212 zur Behandlung des Abwassers genutzt. Während dieser Periode, die sich für den Fall, dass beispielsweise das Abwasser einer Gruppe von Ferienhäusern behandelt werden soll, über 6 Monate erstrecken kann, bleibt der Arbeitstank 214 unbenutzt und er arbeitet im Sparmodus, innerhalb dessen eine Belüftung des Tankes lediglich über einen Zeitraum von 3 Stunden pro Tag erfolgt. Um die Biomasse während einer solchen verlängerten Periode hinreichend aktiv zu halten und das Risiko einer übermäßigen Verschmutzung des aus dem Tank 214 nach der Wiederaufnahme des Vollbetriebes austretenden Materials zu reduzieren, sorgt der Steuerungskasten 282 dafür, dass die Abwasserpumpe 270 zusammen mit der Abwasserpumpe 268 arbeitet. Außerdem wird, gesteuert durch den Steuerungskasten 280, in regelmäßigen Intervallen Biomasse vom Arbeitstank 212 in den Arbeitstank 214 gepumpt. Zur Erreichung dieses Zieles kann der Steuerungskasten 280 einen nicht gezeigten Zeitschalter aufweisen, mit dem ein solcher Pumpvorgang alle 24 Stunden für etwa 5 Minuten erfolgt. Gleichzeitig wird Biomasse vom Arbeitstank 214 durch die Abwasserpumpe 270 zum Konzentrationstank 216 gefördert, so dass die Menge der Biomasse im Arbeitstank 214 im Wesentlichen gleich bleibt und der Sparmodus des letzteren aufrecht erhalten wird. Daneben erfolgt aber eine frische Zufuhr von lebenden Mikroorganismen vom Arbeitstank 212; um sicherzustellen, dass die Biomasse im Tank 214 über die verlängerte Periode am Leben bleibt.
Vom Konzentrationstank 216 gelangt Wasser über die Wasserrückführleitung 248 in den Sammeltank 210. In regelmäßigen Abständen werden Feststoffe in Form von geruchlosem, kalzifiziertem Humus aus dem Konzentrationstank 216 entfernt. Diese Intervalle sind deutlich größer als die Intervalle, die benötigt werden, um einen individuell arbeitenden Tank zu entleeren.
Die Art und Weise, nach der das System überwacht wird, erfolgt gemäß der gleichen Technik, wie sie in Verbindung mit den 1 bis 4 beschrieben wurde.
Die Zustände der in den 5 bis 8 nicht gezeigten Relais, welche die einzelnen energieverbrauchenden Vorrichtungen der Anlage mit Energie versorgen (wie die Zerkleinerungspumpe, die Schlammpumpen, die nicht gezeigten Pumpen für das gereinigte Abwasser und die ebenfalls nicht gezeigten Kompressoren) werden durch Kodierer 310 und 312 in digitale Signale umgewandelt, wobei die Kodierer Signale von den Relaisgruppen 314 und 316 der beiden Tanks erhalten und diese an einen Dezimalzähler 318 weiterleiten. Letzterer sendet sukzessive Signale von Auslässen, die mit Einlässen des Kodierers verbunden sind.
Ein Auslass des Dezimalzählers 318 ist mit dem Netzstromträger-Transmitter 320 verbunden, der digitale Signale vom Zähler 318 auf die Netzleitungen 322 überträgt, welche die energieverbrauchenden Komponenten der Anlage mit Energie versorgen.
Von der Anlage entfernt ist ein Netzstromträger-Empfänger 324 mit den Netzstromleitungen 322 verbunden, welche die energieverbrauchenden Komponenten der Anlage mit Energie versorgen. Die von den verschiedenen Tanks empfangenen digitalen Signale werden über eine Schnittstelle 328 auf entsprechende Dekoder 326 verteilt. Die Dekoder 326 sind mit sichtbaren Anzeigen 330 und 332 verbunden, welche einen Überblick über die Zustände der verschiedenen Relais der Relaisgruppen 314 und 316 vermitteln. Die Dekoder 326 stehen außerdem mit einem A larmgeber 334 in Verbindung, den sie einschalten, falls eines der Relais der Relaisgruppen 314 und 316 versagt.
Es versteht sich, dass die Anlage mit mehr als zwei Arbeitstanks ausgestattet werden kann. In diesem Fall werden alle Arbeitstanks mit dem gemeinsamen Zuleitungsrohr 260 und mit dem gemeinsamen Auslassrohr 250 verbunden, wobei die Abfallleitungen die Arbeitstanks in der gleichen kaskadenartigen Anordnung miteinander verbinden wie die Füllstandssensoren im Sammeltank, mit dem die Arbeitstanks verbunden sind. Werden der Tank, der gefüllt wird, während das Abwasser im Sammeltank noch nicht den untersten Füllstandssensor erreicht hat, als der erste Tank, der Arbeitstank, der gefüllt wird, sobald der erste Füllstandssensor erreicht ist, als der zweite Tank, der Arbeitstank der gefüllt wird, sobald der zweitunterste Füllstandssensor im Sammeltank erreicht ist, als dritter Tank usw. bezeichnet, dann wird die am weitesten stromaufwärts gelegene Abwasserleitung in der Kaskade den ersten mit dem zweiten Tank verbinden, um mittels einer sich im ersten Tank befindlichen Pumpe Klärschlamm vom ersten in den zweiten Tank zu fördern, danach wird über eine zweite Leitung vom zweiten Arbeitstank mittels einer sich in diesem befindlichen Pumpe Klärschlamm in den dritten Arbeitstank usw. überführt, bis der am weitesten stromabwärts gelegenen Tank über seine Schlammpumpe Schlamm in den Konzentrationstank fördert.
Es wird davon ausgegangen, dass es keine Schwierigkeiten bereitet, den elektrischen Steuerkreis in 8 und auch den elektrischen Überwachungskreis gemäß den 9 und 10 so auszugestalten, dass er für eine Abwasserbehandlungsanlage mit mehr als zwei Arbeitstanks geeignet ist.
Zahlreiche Abänderungen und Modifikationen der gezeigten Abwasserbehandlungsanlage liegen im Rahmen der Fähigkeiten des Durchschnittsfachmannes und im Rahmen der vorliegenden Erfindung. So könnte beispielsweise der Raum 32 vergrößert werden, so dass er die obere Hälfte des Tankes 10 bildet.
Für viele Anwendungen ist eine gasdichte Inspektionsluke 96 entbehrlich.
Eine Lithiumbatteriereserve kann für den Fall eines eventuellen Netzausfalls vorgesehen werden. Auch ein Speicher zum Speichern der Einstellungen des Zeitgebers bzw. der Zeitschaltuhr 110 kann vorgesehen werden, um bei Wiedervorliegen der Netzspannung die Anlage einwandfrei weiterzubetreiben.
Die in den 5 bis 7 gezeigten Arbeitstanks müssen nicht so ausgebildet sein, wie der in den 1 bis 4 beschriebene Arbeitstank. Es ist vielmehr jede Konstruktion, die lebende Mikroorganismen zur Abwasserbehandlung benötigt, einsetzbar. Der Sammeltank 210 in 5 kann mit zwei Zerkleinerungspumpen für jede der Einlassleitungen 224 und 226 sowie mit einem nicht dargestellten Rührwerk und einer Phosphaterfassung- und -dosiereinheit versehen werden. Der Konzentrationstank 216 kann mit einer eigenen Belüftung und einem Zeitgebermodul ausgestattet werden. Die Tanks können auf zwei Betonfundamenten installiert werden, so dass sie völlig oberhalb des Bodens angeordnet sind, oder dass ihre oberen Enden mit dem Boden fluchten.
Falls ein Arbeitstank ausfallen sollte, können die anderen Tanks unabhängig vom ausgefallenen Tank weiterarbeiten.
Die Tanks können in zwei Reihen im Abstand von einem Meter angeordnet werden.
Die Verbindungsleitungen und Rohre sowie die elektrischen Leitungen können in Kanälen unter dem Boden untergebracht sein.
Eine Zustandsanzeige für jeden Tank kann vorgesehen werden, um den Behandlungsfortschritt in jedem einzelnen Tank anzuzeigen.
Zeitgeber bzw. Zeituhren können an allen Arbeitsmotoren angebracht werden, um die Wartungsperioden, die Lage und den Durchsatz anzuzeigen.
Eine nicht dargestellte, belüftete Einheit kann vorgesehen werden, um alle Schalter, Relais und Starter aufzunehmen.
Die Anlage kann so ausgestaltet sein, dass zusätzliche Arbeitstanks in sie integrierbar sind.
Der Energieverbrauch lässt sich niedrig halten, indem sichergestellt wird, dass alle Arbeitstanks für beliebige Perioden im Ruhemodus verbleiben, in dem der Zufluss von Abwasser in sie vom Sammeltank verhindert wird.
Der Sammeltank kann durch einen der Arbeitstanks belüftet werden, um schlechte Gerüche zu minimieren.

Claims

Anlage zur Abwasserbehandlung mit einem Tank (10, 214), einem Tankeinlass (25, 232) zum Einleiten von Abwasser in den Tank und einer Pumpe (76) zum Ableiten von Ablaufwasser aus dem Tank (10, 214) bei aufeinanderfolgenden Gegebenheiten, mit Belüftungsmitteln (72) zum Belüften einer sich im Tank (10, 214) befindlichen Biomasse beim Betrieb der Anlage und mit einem zum Steuern des Betriebs der Belüftungsmittel (72) und der Pumpe (76) dienenden Zeitgeber (110), der zwei Kanäle aufweist und zwei Betriebsarten ermöglicht, von denen die eine dem Normabetrieb entspricht, bei dem Biomasse für einen bestimmten Zeitraum voll belüftet wird, und von denen die andere einem Sparbetrieb entspricht, bei dem eine Minimalbelüftung erfolgt, um die Biomasse am Leben zu erhalten, mit einem Umschalter zum Umschalten von der einen zur anderen Betriebsart, wobei der Zeitgeber (110) zwei derart miteinander gekoppelte Auslässe aufweist, dass die Pumpe (76) und die Belüftungsmittel (72) nicht gleichzeitig arbeiten können, mit einem als Füllstandssensor ausgebildeten Schalter (118), der zwischen dem Zeitgeber (110) und der Pumpe (76) angeordnet ist und der in die Schaltstellung „EIN" überführt wird, sobald der Tankinhalt einen bestimmten Sollwert erreicht, so dass der Zeitgeber (110) die Pumpe (76) einschalten kann bis der Tankinhalt ein niedrigeres Niveau erreicht, worauf der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter (118) in eine Schaltstellung „AUS" überführt wird, wobei der Umschalter zum Umschalten von der einen zur anderen Betriebsart für den Fall, dass der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter (118) für einen Zeitraum von mehr als vierundzwanzig Stunden in der „AUS"-Stellung verweilt, eine Umschaltung vom Normalbetrieb der Belüftungsmittel (72) auf den Sparbetrieb der Belüftungsmittel (72) bewirkt, wonach der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter (118) in die Schaltstellung „EIN" zurückgeschaltet wird, sobald der Tankinhalt den vorgegebenen Sollwert wieder erreicht, worauf der Umschalter die Anlage unter Übersteuern des Zeitschalter bis zum Ablauf eines vollen Belüftungsprogramms auf Normalbetrieb zurückschaltet, um sicherzustellen, dass das Abflusswasser kein unbehandeltes Material enthält.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Füllstandssensor ausgebildete Schalter (118) einen Schwimmerschalter (118) aufweist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (110) die Belüftungsmittel (72) im Normalbetrieb im Wesentlichen achtzehn Stunden pro Tag arbeiten lässt.
Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (110) die Belüftungsmittel (72) im Sparbetrieb im Wesentlichen drei Stunden pro Tag arbeiten lässt.
Verfahren zur Abwasserbehandlung unter Verwendung einer Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4.