WO2005082796A2 - Anlage und verfahren zur faekalschlammbehandlung und membraneinheit - Google Patents

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Martin Springs
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Hans Huber Ag Maschinen- Und Anlagenbau
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Definitions

  • Plant and method for treating faecal sludge and membrane unit Plant and method for treating faecal sludge and membrane unit
  • the present invention relates to a system for fecal sludge treatment with a fecal receiving station and a membrane unit for sewage treatment, which has a membrane module and a cistern arranged below the membrane module with an air connection, can be blown through the purge air between vertically arranged plates of the membrane module.
  • the membrane module has a wastewater inlet and a sludge and permeate outlet.
  • the invention relates to a plant for wastewater treatment with a corresponding membrane unit and a plant controller and a method for operating a corresponding plant.
  • the cleaned wastewater is fed to an ultrafiltration through a membrane unit, it can also be used for further use.
  • the accumulated faecal sludge must be removed from the sedimentation pits at regular intervals and require intensive cleaning. Central fecal sludge treatment is ideal for this.
  • a membrane module for filtering the waste water is known, for example, from European patent application EP 1 016 449 A2.
  • the membrane described there module has filter bags, which are arranged side by side on a support plate. Above a filtrate collecting space is a floor with openings running transversely to the filter pockets in the area of indentations, which lead the filtrate to a collecting space and a filtrate outlet.
  • Such filters are provided for ultrafiltration to separate germs and solids from waste water.
  • the disadvantage here is that the filter bags are occupied relatively quickly when used in coarsely polluted wastewater and are therefore impaired in their functionality.
  • the membrane module therefore requires a relatively large amount of maintenance.
  • the object of the present invention is to provide a system for treating faecal sludge which cleans, removes and processes the faecal sludge as environmentally friendly as possible. Another task is to use a membrane module for the purification of waste water and to minimize the maintenance effort of the membrane module.
  • a system for treating faecal sludge according to the invention has a faecal receiving station and a device for separating sludge and filtrate.
  • the device is assigned a container for collecting the dewatered sludge and the filtrate as a buffer. After the container for the filtrate, an aeration tank and secondary clarifier connected to this tank are provided.
  • the filtrate is treated biologically in the aeration tank with an activated sludge mixture and thus brought to an extremely low pollutant value.
  • the COD values can be reduced down to the discharge values for receiving water.
  • the filtrate can be subjected to ultrafiltration in a membrane unit and then used for further use, for example as process water. This can significantly reduce the drinking water requirement of a household.
  • a membrane unit according to the invention for clarifying waste water has a membrane module and a cistern with an air connection arranged below the membrane module. Purge air is blown in through the cistern between filter plates of the membrane module, which are often arranged vertically, whereby the plates of the membrane module are cleaned of dirt particles and sludge adhering to them. The rinsing air rinses the filter plates of the membrane module with air and thus swirls the wastewater flowing along the filter plates, preventing these sludge and dirt particles from adhering to the filter plates. In this way, the filters remain permeable to the wastewater cleaned over the filter plates.
  • the membrane module has a waste water inlet and a sludge outlet and a permeate outlet.
  • the wastewater is divided into a sludge fraction and a permeate fraction in the membrane module.
  • the permeate is removed from the membrane module via the permeate outlet, while the separated sludge is removed from the membrane module via a separate outlet.
  • the separated sludge can then be sent to a sewage treatment plant.
  • a screen is provided between the cistern and the membrane module for distributing the purge air.
  • the purge air is distributed through the sieve to the entire membrane module, so that the cleaning effect of the membrane module covers the entire membrane module.
  • the membrane module remains functional for a very long time, since the filter plates are not clogged with sludge.
  • a sieve is provided at the wastewater inlet in the membrane module, larger suspended matter is kept away from the membrane module and likewise leads to a reduction in the contamination of the filter plates.
  • the arrangement of a sieve to distribute the purge air and the waste water inlet leads the waste water turbulently along the filter plates and thus prevents dirt particles from adhering to the filter plates.
  • a perforated plate has proven to be particularly advantageous as a corresponding sieve according to the invention.
  • a perforated plate which is made in particular of stainless steel, is easy to manufacture and enables a good turbulent flow of the purge air and the waste water supplied.
  • a mesh sieve and / or a slotted sieve can also be used between the cistern and membrane module and on the waste water inlet. Also sieve constructions of this type enable an advantageous flow of air and water, in order to achieve a cleaning effect on the filter plates.
  • the flow is particularly advantageously influenced if the screen for the waste water inlet is arranged above the screen for the air supply. A flow is thereby obtained which supports the waste water supply and has a very advantageous influence on the flow of waste water along the plates and the passage of the cleaned permeate through the filter plates.
  • the screen for the wastewater inlet is arranged essentially vertically and the screen for the air supply essentially horizontally, the distribution effect of the purge air and the turbulent flow of the wastewater inlet are particularly advantageously supported.
  • An aerator for supplying oxygen to bacteria in the wastewater is advantageously assigned to the membrane unit.
  • the membrane unit can be used in an aeration tank and as a complete unit can treat the wastewater.
  • Such a self-sufficient membrane unit is therefore able to be used in a septic tank in which waste water is collected. It can be used in an existing or new pit or container. It can be used in a conventional multi-chamber pit as well as in a single pit that has been converted to an aeration tank with the membrane unit.
  • the wastewater is aerated with fine bubbles.
  • the aerator is also easy to manufacture and, if it is designed to be flexible, for example, can be individually adapted to the shape of the container or the sewage pit in which the membrane unit is used.
  • the aerator is not flexible, it is advantageous if the position of the aerator in relation to the membrane unit can be changed in all directions.
  • pivoting or lengthening the aerator is advantageous in order to align it optimally with respect to the membrane unit and to adjust it to the local conditions in the sewage pit or the container.
  • Openings are advantageously provided in the cistern to allow sludge to escape. Sludge can pass through the sieve, which is arranged between the membrane module and the cistern according to the invention, which would accumulate in the cistern. The openings through which the sludge can escape back into the waste water are provided for this purpose.
  • the openings are advantageously arranged at the lower end of the cistern, so that the sludge is removed from the cistern without additional aids. The purge air is usually sufficient to remove the sludge through these openings.
  • the membrane unit can be inserted into a sewage pit or a container without having to carry out essential conversion measures in the pit or the container.
  • the membrane unit can be arranged largely completely pre-assembled on the support frame and can in particular be retrofitted into existing pits. It is particularly advantageous if the carrying frame is designed to be hung or placed in a container, in particular in a sewage pit.
  • the support frame thus positions the membrane unit optimally in relation to the sewage pit. Special fixings in the wall of the sewage pit or the container are not necessary.
  • the carrying frame with the membrane unit can simply be lowered into the sewage pit or the container.
  • the support frame has a device for adjusting the height of the membrane unit.
  • the membrane unit is optimally positioned both when the carrying frame with the membrane unit is attached or when it is parked.
  • a plant for waste water treatment according to the invention has a membrane unit which generates a clarified permeate from the waste water, which was separated from the suspended matter in the waste water.
  • a permeate pump is connected to a permeate line of the membrane unit. The permeate pump removes the clear water from the membrane unit via the permeate line and pumps it via a drain line for further use, for example as useful water in a household.
  • the cleaned wastewater can of course also be fed into the groundwater.
  • the plant for wastewater treatment according to the invention also has a system controller which, among other things, controls the operation of the permeate pump.
  • the system has at least one container with a waste water inlet.
  • a water level meter is arranged in the container.
  • the system control is connected to the permeate pump and the water level meter. Depending on the water level in the container, the permeate pump is activated, the permeate pump being switched on or off, operated with a different delivery rate and / or an additional permeate pump being activated.
  • the permeate pump in the container which will usually be a sewage pit, it is ensured that the membrane unit does not dry out, which could damage the filter in the membrane unit. It also ensures that the wastewater pit does not overflow, since the flow rate can be set differently via the system control.
  • a further permeate pump is activated when it is determined via the water level meter that the sewage pit has exceeded a certain filling quantity. This reliably prevents the pit from overflowing.
  • the system control in connection with the water level meter and the different flow rate of the permeate from the container with the help of a change in the flow rate of the permeate pump or the activation of an additional permeate pump leads to a system that works independently and requires little maintenance.
  • the particular advantage of the system according to the invention is that the water level in the container can be kept at a certain level not only by switching a specific permeate pump on and off, but rather by influencing the delivery rate of the permeate pump or the additional activation of a permeate pump. As a result, the membrane module is operated gently and therefore requires little maintenance.
  • a particular advantage of the system according to the invention is that the delivery amount can be set to a small required delivery rate. This protects the membrane module.
  • the filter plates of the membrane module are not burdened by an unnecessarily high suction to extract the cleaned wastewater.
  • the functionality of the system is maintained over a very long period.
  • the system has only a single container, in particular a pit for coarse materials and waste water.
  • the system according to the invention can also be advantageously operated in a single pit.
  • Multi-chamber pits as are usually used for a coarse sludge removal before the wastewater is cleaned in a biological stage, are not required. Nevertheless, the system according to the invention can of course also be used in a multi-chamber pit.
  • the tank in particular the last pit in the case of a multi-chamber pit, is an aeration tank.
  • the activated sludge contained in it cleans the waste water, which is separated from the sludge via the membrane module or membrane unit.
  • a flow meter is provided in the permeate line, which is connected to the system control, the delivery of the permeate pump can be controlled in this way.
  • the flow meter sends a signal to the system control which corresponds to the current flow rate. This can be used, for example, to determine whether the permeate pump is working properly. In addition, it is a sign of whether the membrane unit is still sufficiently permeable to the cleaned wastewater or whether special measures, for example maintenance of the system or a cleaning cycle, have to be carried out.
  • a filter is provided in the permeate line.
  • the filter which is arranged in particular in front of the permeate pump, brings about a reduction in the delivery rate if it is contaminated. Contamination can occur, for example, if the membrane unit no longer works properly, for example because a plate filter of the membrane unit has been destroyed.
  • the filter used reduces the flow rate, which means that a corresponding signal can be sent to the system controller via the flow meter.
  • the permeate pump is a self-priming pump. Special measures for operating the permeate pump when the container is empty or when the permeate pump is operated for the first time can thus be dispensed with. Of course, the system can also be operated with a non-self-priming pump, even if this is not the most advantageous version.
  • the tank is activated by a corresponding oxygen supply to the microorganisms.
  • the membrane module is cleaned via the air supply to the cistern and the aerator, which means that little maintenance of the membrane module is required.
  • the water level meter is advantageously designed as a float.
  • the float scans the surface of the waste water in the tank and sends a corresponding signal to the system controller.
  • a further drain line from the permeate pump is provided to increase the pump output.
  • This drain line is opened or closed as required and thus increases or decreases the delivery rate of the permeate pump.
  • the permeate pump is always operated at the same speed.
  • the flow rate of the permeate pump is only influenced by a variation of the permitted discharge quantity.
  • the further drain line has a controllable shut-off valve, then it can be opened, closed or its cross-section influenced.
  • the flow rate of the permeate pump can also be influenced by a throttle valve which is provided in the discharge line or lines.
  • the control system triggers a fault signal.
  • the interference signal can either be displayed optically or acoustically on the system. However, it is also possible to transmit the interference signal remotely, for example via a mobile telephone network. Appropriate measures can then be taken become. These measures can be, for example, a blockage of the inlet or an alarm for maintenance personnel.
  • a container or a waste water pit is used as the aeration tank.
  • the last pit is operated as an aeration tank.
  • a membrane module is used in the tank or the pit to separate purified wastewater and activated sludge.
  • the wastewater is biologically cleaned using oxygen and microorganisms.
  • the activated sludge-clear water mixture is physically separated by means of an ultrafiltration membrane of the membrane module and the clear water is sucked off by means of a permeate pump.
  • the operation of the permeate pump is controlled as a function of the water level in the container and the permeate pump is switched on or off, operated with different delivery rates and / or an additional permeate pump is activated in order to bring about an increased delivery rate from the container.
  • the different delivery rates result in a more or less rapid partial emptying of the pit or the container in which the membrane unit is arranged.
  • the emptying is carried out with particular care in relation to the membrane module. If the inflow into the container is only slight, the removal will also take place with only a small delivery quantity.
  • the filters in the membrane unit are only slightly loaded and the service life is significantly increased, since the suction of the filters takes place only with a lower force.
  • the delivery rate of the permeate pump is increased or an additional permeate pump is activated.
  • the level in the container can hereby be quickly reduced to a desired size.
  • the permeate pump is switched off to a first lower water level, it is ensured that the membrane unit does not dry out and the activation tank is always filled with sufficient water. Only when this first lower water level is exceeded, the permeate pump is operated with a normal delivery rate. This operating state is maintained until a second higher water level is reached in the tank. Above this second higher water level, the permeate pump is operated with an increased delivery rate, as a result of which the cleaned waste water is pumped out of the container more quickly. An attempt is therefore made to return to the normal state between the first lower and the second higher water level, since this is the cheapest for the aeration tank and for the membrane unit.
  • a third water level can be determined, which is above the second. This third water level can signal that the inlet must be stopped to prevent the pit from overflowing.
  • the flow rate of purified wastewater can also be increased by opening a further drain line from the permeate pump when the second higher water level is exceeded. This makes it possible that the permeate pump is always operated at the same engine speed, but the delivery rate is changed by varying the discharge line from the permeate pump. This can be achieved by opening the further drain line from the permeate pump.
  • control of the delivery rate is not necessarily tied to certain fixed water levels.
  • a change in the delivery rate of the permeate pump can also be adapted continuously or in several finer stages to the water level.
  • an aerator of the container is operated as a function of the water level.
  • the activation tank is thereby supplied with oxygen in a targeted manner and in particular has the effect that waste water to be cleaned is fed to the membrane module.
  • the aerator also has the effect that, in a membrane unit with a sieve, the sieve is cleaned by the turbulent flow of the wastewater to be cleaned and is not clogged with suspended matter.
  • the aerator can thus also be used very substantially to clean the membrane unit, which as a result requires less frequent maintenance. If a purge air of the membrane unit is operated as a function of the water level, the purge air can clean the membrane unit again and again, particularly at a low water level at which the permeate pump has been stopped, so that the filter plates remain ready for use.
  • the functionality of the system is checked with a flow meter, it can be determined with relatively simple means whether the membrane unit or, for example, a control filter in the permeate line is blocked or damaged. Especially if the membrane unit has a defective filter plate, more contamination in the permeate line, i. H. can be found in the wastewater that has been purified per se. If a safety filter is installed in the permeate line, it will be very quickly filled with suspended matter and reduce the flow through the permeate line. The flow meter will register this and can send a corresponding signal to the system control or keep it ready for retrieval.
  • a fault indicator is activated when the system malfunctions.
  • the fault indicator can, for example, use a mobile phone to instruct a maintenance service to remedy the fault. Lines can also be shut off, for example, or the system can be put into a troubleshooting mode in which the system tries to rectify the error itself.
  • the cleaning program advantageously causes the permeate pump and / or the aeration and / or the purge air to be operated with breaks. This is to try to make a clogged sieve or occupied filter plates again.
  • the permeate pump and / or the aeration and / or the purge air is stopped at least temporarily. This prevents any existing damage from being increased.
  • ventilation is at least at least continue to be operated temporarily to continue supplying the aeration tank with oxygen.
  • the turbidity measurement is carried out with a sight glass which is arranged in the permeate line.
  • the sight glass can be checked, for example, by a maintenance person.
  • the turbidity measurement can also be carried out photometrically, which in turn can generate a signal which can be used to infer a certain error.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a plant for treating faecal sludge according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically an inventive plant for wastewater treatment
  • FIG. 3 shows a membrane unit according to the invention
  • FIG 4 is a schematic representation of the control of the plant for waste water treatment according to the invention.
  • a plant for faecal sludge treatment with the various connections and facilities is outlined.
  • a faecal receiving station domestic and commercial wastewater as well as rainwater and sludge, which are delivered, for example, from decentralized fecal pits, are collected.
  • these faecal sludges also contain other contaminants such as rags, hygiene articles, leaves, stones, etc.
  • these solids are separated from the sewage sludge in a coarse material cleaning system 2.
  • the coarse materials 3 are then disposed of, for example, in a landfill or an incineration plant.
  • Faeces 4 which are still separated from the coarse material cleaning system 2 are fed to a faeces store 5. These mechanically cleaned facal sludges still have a large amount of waste water. The faeces are therefore fed to a sludge dewatering 6. Due to the sludge dewatering, a separation between the solids 8 and liquids 9 contained in the faeces 4 is carried out.
  • the sludge dewatering takes place, for example, with a screw press. In the screw press, the sludge is continuously dewatered by increasing pressure build-up in the screw.
  • the solids 9 of the dewatered sludge are usually present in a crumbly consistency after the dewatering process and, like the coarse substances 3, are disposed of in a landfill or incineration plant or fed to a further recycling facility via a composting plant.
  • liquid filtrate 9 is removed from the sludge dewatering system 6.
  • the filtrate 9 is again collected in a container 10. If necessary, filtrate 9 is removed from the filtrate container 10 and fed to an aeration basin 11. In the aeration tank 11, the solid residues of the filtrate 9 are hygienized or conditioned and the pre-cleaned water is treated biologically.
  • the activated sludge mixture of the aeration tank 11 flows into a secondary clarifier 12, where the sedimentation process separates the heavy sludge from the pure water.
  • a secondary clarifier 12 On the surface of the secondary clarifier 12, largely cleaned wastewater is returned to the receiving water.
  • Thickened sludge 14 is returned from the sole to the aeration tank 11 or fed again to the faecal storage 5.
  • the filter 13 is preferably a cloth filter in which a needle felt product is stretched over a drum and largely removes the remaining solid particles from the cleaned waste water.
  • This filtration sludge 14 is preferably returned to the faecal storage 5 and can be fed to the container 7 in the sludge dewatering 6. A feed into the activated sludge basin 11 is also possible.
  • the filtrate can also be clarified by a membrane system.
  • the membrane unit can be used in a multi-chamber pit, and the filtrate can also be clarified only in a single container with a membrane unit.
  • the secondary clarifier 12 there is also a removal device 15 of floating sludge and a retention device 16 of floating output. This ensures that when the sludge level rises and the hydraulic load increases, sludge can be prevented from entering the receiving water.
  • all of the floating and sinking substances are to be removed from the activated sludge water mixture, in order to enable waste water to be released as pollutant-free as possible.
  • a multi-chamber pit 101 of a decentralized wastewater treatment plant is shown schematically in FIG. This is, for example, an existing multi-chamber pit 101, which was previously used to collect waste water.
  • the wastewater passes through an inlet 102 into a first chamber of the multi-chamber pit 101, which serves as a settling pit for coarse sludge removal.
  • a first chamber of the multi-chamber pit 101 which serves as a settling pit for coarse sludge removal.
  • the wastewater which is still permeated with coarse sludge, runs into a second middle pit which serves as a settling and buffer tank. More coarse sludge is deposited here.
  • the settled sludge must be regularly removed from the pits and can be cleaned in a plant for the treatment of faecal sludge.
  • the membrane unit 103 and the float 104 are inserted into the existing last pit, whereby the existing multi-chamber pit 101 can be used further, and the dirt particles and nutrients contained in the waste water is broken down from a living sludge with the supply of air and converted into biomass.
  • the membrane unit separates cleaned wastewater and activated sludge.
  • the float 104 is used to determine the level of the water in the last pit, which is decisive for the operation of the membrane unit 103.
  • the membrane unit 103 essentially consists of a cistern 105 and a membrane module 106. If necessary, air is blown into the cistern 105 by means of a purge air line 107, which air passes through the cistern 105 into the membrane module 106.
  • the cistern 105 and the membrane module 106 are separated from one another by means of a sieve 108.
  • the unpurified waste water enters at the lower end and is u. a. due to the purge air moved from bottom to top through the membrane module 106 and cleaned with the help of the filters located therein.
  • the sludge exits the membrane module 106 and in turn reaches the pit, while the cleaned waste water which has flowed through the filter is removed from the pit via a permeate line 109.
  • a further sieve 110 is provided for sucking in the still unpurified waste water at the lower end of the membrane module 106, which removes coarse suspended matter from the unpurified waste water in order not to contaminate the filters in the membrane module 106 excessively with dirt.
  • the individual filters are cleaned by the purge air, which flows through the cistern 105 through the membrane module 106, since a particularly turbulent flow arises along the filter and thus prevents dirt particles from adhering to the filter surfaces.
  • the last basin of the multi-chamber pit 101 is designed as an aeration basin.
  • An aerator 111 is assigned to the membrane unit 103 to supply the microorganisms with oxygen.
  • the aerator 111 leads oxygen through an aeration line 112 into the aeration tank and, through a corresponding arrangement with respect to the membrane unit 103, swirls in front of the sieve 110. This swirling of the waste water in front of the sieve 110 means that the sieve 110 also remains free of dirt particles and thus not clogged.
  • the maintenance of the membrane unit 103 is therefore very low because it is largely self-cleaning.
  • FIG. 3 schematically shows a membrane unit 103.
  • the membrane module 106 is connected to the cistern 105.
  • the sieve 108 is arranged between the cistern 105 and the membrane module 106, through which air, which is introduced into the cistern 105 via the purge air line 107, flows into the membrane module 106. By flowing the air into the membrane module 106, waste water is also introduced into the membrane module 106 via the sieve 110.
  • the sieve 108 distributes the purge air flow to the entire membrane module 106 and swirls the wastewater that has flowed into the membrane module 106.
  • a filter plate 113 shown here only roughly schematically, is repeatedly cleaned of dirt adhering to it and thus remains permeable to the cleaned waste water.
  • the sieve 110 has the effect that coarse dirt particles which are present in the waste water are retained by the membrane module 106. Only fine dirt must be prevented from adhering to the filter plate 113.
  • the filter plate 113 is usually not designed as shown here. More precise versions of the membrane module 106 with the filter plates 113 located therein can be found, for example, in EP 1 016 449 A2. Of course, other versions of the membrane module 106 can also be used in the present invention.
  • the cistern 105 In order to be able to remove dirt which penetrates into the cistern 105 through the sieve 108 again from the cistern 105, the cistern 105 has openings 114 at its lower end. The dirt is washed out of the cistern 105 out of these openings 114 and thus cannot clog the cistern 105 and the strainer 108. While the sludge remains on the waste water side of the membrane module 106, the cleaned waste water penetrates through the filter plate 113. The retained sludge is led out of the membrane module 106 via an upper opening 115 of the membrane module. The cleaned waste water is removed via the permeate line 109 from the membrane module 106 and thus from the pit.
  • the aerator 111 is assigned to the membrane unit 103.
  • the aerator 111 is connected to the ventilation line 112.
  • the position of the aerator 111 in relation to the cistern 105 and the membrane module 106 can be changed in position via connections 116.
  • the aerator 111 can be rotated as well as its length can be changed, whereby the sieve 110 is flushed with air bubbles when the aerator 111 is positioned accordingly, and thus suspended matter attached to it is removed from the sieve 110.
  • the aerator 111 which on the one hand provides the aeration tank with oxygen, serves in a second function for self-cleaning of the membrane unit 103.
  • further aerators can be installed in the pit.
  • the membrane unit 103 is arranged on a support frame 117. In this way, it can be hooked into an existing pit or an existing container and, if necessary, its height can be adjusted by means of an appropriate adjusting device. The membrane unit 103 can be completely removed from the pit for maintenance. Retrofitting existing pits is easily possible with this design. Instead of a support frame 117, which is provided for hanging in the pit as shown here, it is of course also possible to use a support frame which is provided with feet and can be placed in the pit.
  • FIG. 4 shows a diagram of how a system according to the invention can be operated.
  • the membrane unit 103 with the cistern 105 and the membrane module 106 is shown schematically in a container or a pit 101 ′.
  • a float 104 which determines the water level of the waste water in the pit 101 '.
  • Air is blown into the cistern 105 via a fan 120 and the purge air line 107.
  • the aerator 111 receives the ventilation air via the ventilation line 112 and a fan 121.
  • the cleaned waste water is sucked off via the permeate line 109 and a filter 122 by means of a permeate pump 123.
  • the permeate drawn off at the permeate pump 123 is pumped out through a drain line 124 and a flow meter 125.
  • a valve 126 is arranged on the drain line 124, which valve can change the flow through the drain line 124.
  • a further drain line 127 is provided parallel to the drain line 124 and also has a valve 128.
  • the drain line 127 and / or the valves 126 and 128 are opened more or less as required to allow a certain flow.
  • the water level in the pit 101 ' is influenced by this change in the flow and thus the delivery rate of the pump 123. If the water level is too high, the delivery rate of the pump 123 is increased, for example by opening the drain line 127 in addition to the drain line 124.
  • the drain line 127 is shut off, for example, or one or both of the valves 126 and 128 are closed further in order to reduce the delivery rate of the pump 123.
  • the pump 123 can continue to run at a single speed. The delivery rate depends on the total size of the drain lines 124 and 127.
  • a controller 130 monitors and controls the system according to the invention. Depending on the water level, which is transmitted from the float 104 to the controller 130, the pump 123 is switched on or off. If the float 104 determines, for example, that the water level Si has been reached, the pumping operation is stopped. At a water level S 2 it is signaled that more permeate should be pumped out, which is why the drain line 124 and / or 127 is enlarged or switched on. By opening the valves 126 and 128, the delivery rate of the pump 123 is increased and more permeate is pumped out of the pit 101 '. To increase the delivery rate it can also be provided that a further permeate pump is switched on.
  • the supply of purge air and ventilation air is controlled.
  • the fans 120 and 121 are switched on or off. In a cleaning operation, they can also be operated independently of the pump 123.
  • the fan 121 provides the oxygen supply to the activation tank in the pit 101 ', while the fan 120 promotes purging air into the cistern 105 and the membrane module 106 and thus causes the transport of the waste water through the membrane module 106.
  • the fans 120 and / or 121 can be operated with pauses in order to continue to supply the activation tank with oxygen and to avoid or regularly cover the membrane module 106 or its filter to solve.
  • the flow meter 125 and the filter 122 are provided to determine a fault. If, for example, the membrane module 106 is damaged, so that unpurified waste water enters the permeate line 109, the filter 122 will clog very quickly or at least significantly reduce the flow. This is signaled to the controller 130 by the flow meter 125, whereupon an interference signal is sent via the controller 130 to a signal generator 131, which informs, for example, maintenance personnel. In addition, the controller 130 can initiate a malfunction, in which an interval-like flush is first attempted to clean the filters in the membrane module 106. If this does not lead to success, it is assumed that maintenance actually has to be carried out.
  • the signal generator 131 can send a corresponding signal, for example by radio, via a mobile telephone network or a fixed telephone network, to a corresponding central maintenance point.
  • a corresponding signal for example by radio
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Combinations of the individual exemplary embodiments with one another are also possible.
  • the membrane system in particular, it is also possible to combine different lines, such as the purge air line 107 and the ventilation line 112, onto a single fan.
  • the two lines 107 and 112 can be actuated, for example, by means of additional valves which can be actuated via the controller 130.
  • another measuring system can also be used to determine a fault. It can also be used to replace filter 122, for example.
  • another measuring system can of course also be used to determine the water level. Further modifications within the scope of the claims are possible at any time.

Abstract

In einer Anlage zur Fäkalschlammbehandlung mit einer Fäkalannahmestation (1) ist eine Einrichtung (6) zum Separieren von Schlamm und Filtrat angeordnet. Eine Mem­braneinheit zur Klärung von Abwasser weist ein Membranmodul (106) und einen unter­halb des Membranmoduls (106) angeordneten Spülkasten (105) mit einem Luftan­schluss auf, über den Spülluft in das Membranmodul (106) eingeblasen werden kann, wobei das Membranmodul (106) einen Abwasserzulauf und einen Schlamm- und Per­meatablauf aufweist.. Ein Sieb (108,110) ist zwischen Spülkasten (105) und Membran­modul (106) zum Verteilen der Spülluft auf das gesamte Membranmodul (106) und/oder am Abwasserzulauf in das Membranmodul (106) zum Zurückhalten grösserer Schweb­stoffe angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zur Abwasserklärung mit einer Membraneinheit (103) und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage, wobei in Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter der Betrieb der Permeat­pumpe (123) gesteuert wird und dabei die Permeatpumpe (123) ein- oder ausschaltet und mit unterschiedlichen Fördermengen betrieben und/oder eine zusätzliche Permeat­pumpe aktiviert wird.

Description

Anlage und Verfahren zur Fäkalschlammbehandlung und Membraneinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Fäkalschlammbehandlung mit einer Fäkalannahmestation sowie eine Membraneinheit zur Abwasserklärung, die ein Membranmodul und einen unterhalb des Membranmoduls angeordneten Spülkasten mit einem Luftanschluß aufweist, über den Spülluft zwischen senkrecht angeordnete Platten des Membranmoduls eingeblasen werden kann. Das Membranmodul weist hierbei einen Abwasserzulauf und einen Schlamm- und Permeatablauf auf. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Abwasserklärung mit einer entsprechenden Membraneinheit und einer Anlagensteuerung und ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Anlage.
Eines der vordringlichsten Probleme des weltweiten Umwelt- und Gesundheitsschutzes ist die Erfassung und Behandlung der Abwässer. Die Versorgung der Bevölkerung mit einwandfreiem Trinkwasser ist zwingend erforderlich. Aus wirtschaftlichen Gründen können jedoch nicht alle Haushalte an die zentralen Abwasserentsorgungssysteme angeschlossen werden, so daß die Abwässer dieser Wohnhäusern in Fäkalgruben zentral oder dezentral gesammelt werden. Die Klärung der Abwässer erfolgt durch Absetzvorgänge in den Gruben. Der Überlauf aus den in diesen Fäkalgruben gesammelten Abwässern kann über einfachste offene Grabensysteme einem Vorfluter zugeführt werden. Dadurch wird wirkungsvoll eine hohe Schadstoffeinleitung in Flüsse, Seen und Ozeane verhindert. Häufig findet zusätzlich eine biologische Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren statt. Die Abtrennung des Belebtschlammes von dem gereinigten Abwasser kann anschließend durch Absetzen oder Filtration erfolgen. Wird das gereinigte Abwasser einer Ultrafiltration durch eine Membraneinheit zugeführt, kann es auch einer weiteren Nutzung, zugeführt werden. Die angesammelten Fäkalschläm- me müssen in regelmäßigen Abständen aus den Absetzgruben entnommen werden und bedürfen einer intensiven Reinigung. Hierfür bietet sich eine zentrale Fäkalschlammbehandlung an.
Ein Membranmodul zur Filtration des Abwassers ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 016 449 A2 bekannt. Das dort beschriebene Membran- modul weist Filtertaschen auf, welche nebeneinanderstehend auf einer Tragplatte angeordnet sind. Oberhalb eines Filtratsammelraumes ist ein Boden mit quer zu den Filtertaschen im Bereich von Einbuchtungen verlaufenden Durchbrechungen, welche das Filtrat einem Sammelraum und einem Filtratauslaß zuführen. Derartige Filter werden zur Ultrafiltration zur Keim- und Feststoffabtrennung aus Abwasser vorgesehen. Nachteilig hierbei ist, daß die Filtertaschen beim Einsatz in grob verschmutzten Abwässern relativ schnell belegt sind und dadurch in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden. Das Membranmodul bedarf daher eines relativ großen Wartungsaufwands.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zur Fäkalschlammbehandlung zu schaffen, welche die Fakalschlamme möglichst umweltverträglich reinigt, beseitigt und aufarbeitet. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Membranmodul zur Klärung von Abwasser einzusetzen und dabei den Wartungsaufwand des Membranmoduls zu minimieren.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Fäkalschlammbehandlung weist eine Fäkalannah- mestation und eine Einrichtung zum Separieren von Schlamm und Filtrat auf. Der Einrichtung ist jeweils ein Behälter zum Sammeln des entwässerten Schlammes und des Filtrats als Puffer zugeordnet. Nach dem Behälter für das Filtrat ist ein mit diesem Behälter verbundenes Belüftungsbecken und Nachklärbecken vorgesehen. Das Filtrat wird dabei in dem Belüftungsbecken mit einem Belebtschlammgemisch biologisch behandelt und damit auf einen äußerst niedrigen Schadstoffwert gebracht. Durch die Reinigung in der biologischen Verfahrensstufe können die CSB-Werte bis hin zu Einleitwerten für Vorfluter abgesenkt werden. Ebenso kann das Filtrat einer Ultrafiltration in einer Membraneinheit unterzogen und anschließend einer Weiterverwendung, beispielsweise als Brauchwasser, zugeführt werden. Hierdurch läßt sich der Trinkwasserbedarf eines Haushaltes erheblich senken.
Vorteilhafte Ausbildungen der Anlage zur Fäkalschlammbehandlung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Eine erfindungsgemäße Membraneinheit zur Klärung von Abwasser weist ein Membranmodul und einen unterhalb des Membranmoduls angeordneten Spülkasten mit einem Luftanschluß auf. Über den Spülkasten wird Spülluft zwischen häufig senkrecht angeordnete Filterplatten des Membranmoduls eingeblasen, wodurch die Platten des Membranmoduls von daran anhaftenden Schmutzpartikeln und Schlamm gereinigt werden. Die Spülluft spült dabei die Filterplatten des Membranmoduls mit Luft und sorgt damit für eine Verwirbelung des an den Filterplatten entlang strömenden Abwassers, wodurch diese Schlamm- und Schmutzpartikel daran gehindert werden, an den Filterplatten anzuhaften. Die Filter bleiben auf diese Weise lange durchlässig für das über die Filterplatten gereinigte Abwasser. Das Membranmodul weist hierfür einen Abwasserzulauf und einen Schlammablauf sowie einen Permeatablauf auf. Das Abwasser wird in dem Membranmodul in einen Schlammanteil und einen Permeatanteil aufgeteilt. Das Permeat wird über den Permeatablauf dem Membranmodul entnommen, während der abgetrennte Schlamm aus dem Membranmodul über einen separaten Ablauf abgeführt wird. Der abgetrennte Schlamm kann anschließend der Reinigung in einer Anlage zur Fäkalschlammbehandlung zugeführt werden.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Spülkasten und dem Membranmodul ein Sieb vorgesehen zum Verteilen der Spülluft. Die Spülluft wird durch das Sieb auf das gesamte Membranmodul verteilt, so daß die Reinigungswirkung des Membranmoduls das gesamte Membranmodul erfaßt. Das Membranmodul bleibt hierdurch sehr lange funktionsfähig, da die Filterplatten nicht mit Schlamm zugesetzt werden. Ist zusätzlich oder alternativ am Abwasserzulauf in das Membranmodul ein Sieb vorgesehen, so werden größere Schwebstoffe von dem Membranmodul abgehalten und führen ebenso zu einer Reduzierung der Verschmutzung der Filterplatten. Durch die Anordnung eines Siebs zum Verteilen der Spülluft und am Abwasserzulauf wird das Abwasser turbulent an den Filterplatten entlang geführt und verhindert somit das Anhaften von Schmutzteilen an den Filterplatten.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Lochblech als entsprechendes erfindungsgemäßes Sieb erwiesen. Ein Lochblech, welches insbesondere aus Edelstahl hergestellt ist, ist einfach zu fertigen und ermöglicht eine gute turbulente Strömung der Spülluft sowie des zugeführten Abwassers. Alternativ ist auch ein Maschensieb und/oder ein Spaltsieb zwischen Spülkasten und Membranmodul sowie am Abwasserzulauf einsetzbar. Auch derartige Siebkonstruktionen ermöglichen eine vorteilhafte Strömung von Luft und Wasser, zur Erzielung eines Reinigungseffekts an den Filterplatten.
Die Strömung wird besonders vorteilhaft beeinflußt, wenn das Sieb für den Abwasserzulauf oberhalb des Siebes für die Luftzufuhr angeordnet ist. Es wird hierdurch eine Strömung erhalten, welche die Abwasserzufuhr unterstützt und ein Entlangströmen des Abwassers an den Platten und das Hindurchtreten des gereinigten Permeat durch die Filterplatten sehr vorteilhaft beeinflußt.
Ist das Sieb für den Abwasserzulauf im wesentlichen vertikal und das Sieb für die Luftzufuhr im wesentlichen horizontal angeordnet, so wird einerseits die Verteilungswirkung der Spülluft und andererseits die turbulente Strömung des Abwasserzulaufs besonders vorteilhaft unterstützt.
Vorteilhafterweise ist der Membraneinheit ein Belüfter zur Sauerstoffversorgung von Bakterien im Abwasser zugeordnet. Durch diesen Belüfter ist die Membraneinheit in einem Belebungsbecken einsetzbar und kann als Kompletteinheit für die Aufbereitung des Abwassers sorgen. Eine derartige autarke Membraneinheit ist dadurch imstande in einer Klärgrube eingesetzt zu werden, in welcher Abwasser gesammelt wird. Sie kann in einer bestehenden oder neuen Grube oder einen Behälter eingesetzt werden. Es ist der Einsatz in einer herkömmlichen Mehrkammergrube ebenso möglich wie in einer einzigen Grube, welche mit der Membraneinheit zu einem Belebungsbecken umgerüstet wurde.
Weist der Belüfter Öffnungen in einem Luftschlauch auf, so wird das Abwasser feinblasig belüftet. Der Belüfter ist darüber hinaus einfach herstellbar und kann sich, wenn er beispielsweise flexibel gestaltet ist, an die Form des Behälters bzw. der Abwassergrube, in welcher die Membraneinheit eingesetzt wird individuell anpassen.
Ist der Belüfter nicht flexibel ausgebildet, so ist es vorteilhaft, wenn die Position des Belüfters in Bezug zur Membraneinheit in alle Richtungen veränderbar ist. Insbesondere ein Schwenken oder Verlängern des Belüfters ist vorteilhaft, um ihn optimal in Bezug auf die Membraneinheit auszurichten und an die örtlichen Gegebenheiten in der Abwassergrube oder dem Behälter einzustellen. Vorteilhafterweise sind Öffnungen im Spülkasten vorgesehen, um ein Entweichen von Schlamm zu ermöglichen. Durch das Sieb, welches zwischen dem Membranmodul und dem Spülkasten erfindungsgemäß angeordnet ist, kann Schlamm hindurchtreten, welcher sich im Spülkasten ansammeln würde. Hierfür sind die Öffnungen vorgesehen, durch welche der Schlamm wieder zurück in das Abwasser entweichen kann. Die Öffnungen sind vorteilhafterweise am unteren Ende des Spülkastens angeordnet, so daß der Schlamm ohne zusätzliche Hilfsmittel aus dem Spülkasten entfernt wird. Es ist meist bereits die Spülluft ausreichend, um den Schlamm durch diese Öffnungen zu entfernen.
Ist die Membraneinheit an einem Tragegestell angeordnet, so kann die Membraneinheit in eine Abwassergrube oder einen Behälter eingesetzt werden, ohne daß wesentliche Umbaumaßnahmen in der Grube oder dem Behälter vorgesehen werden müssen. Die Membraneinheit kann weitgehend komplett vormontiert auf dem Tragegestell angeordnet sein und kann insbesondere nachträglich in bestehende Gruben eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Tragegestell zum Einhängen oder zum Abstellen in einen Behälter, insbesondere in eine Abwassergrube ausgebildet ist. Das Tragegestell positioniert hierdurch die Membraneinheit optimal in Bezug auf die Abwassergrube. Besondere Befestigungen in der Wand der Abwassergrube oder des Behälters sind hierdurch nicht erforderlich. Das Tragegestell mit der Membraneinheit kann einfach in die Abwassergrube oder den Behälter abgesenkt werden.
Um die Membraneinheit an unterschiedliche Behälter oder Abwassergruben anpassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Tragegestell eine Einrichtung zur Verstellung der Höhe der Membraneinheit aufweist. Sowohl beim Einhängen oder auch Abstellen des Tragegestelles mit der Membraneinheit wird hierdurch die Membraneinheit optimal positioniert.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Abwasserklärung weist eine Membraneinheit auf, welche aus dem Abwasser ein geklärtes Permeat erzeugt, welches von den Schwebstoffen in dem Abwasser abgetrennt wurde. Eine Permeatpumpe ist mit einer Permeat- leitung der Membraneinheit verbunden. Die Permeatpumpe entnimmt über die Per- meatleitung das Klarwasser aus der Membraneinheit und pumpt sie über eine Abfluß- leitung einer weiteren Verwendung beispielsweise als Nutzwasser in einem Haushalt zu. Das gereinigte Abwasser kann selbstverständlich auch dem Grundwasser zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Anlage zur Abwasserklärung weist darüber hinaus eine Anlagensteuerung auf, welche u. a. den Betrieb der Permeatpumpe steuert. Erfindungsgemäß weist die Anlage wenigstens einen Behälter mit einem Abwasserzulauf auf. In dem Behälter ist ein Wasserstandsmesser angeordnet. Die Anlagensteuerung ist mit der Permeatpumpe und dem Wasserstandsmesser verbunden. In Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter wird die Permeatpumpe angesteuert, wobei die Permeatpumpe ein- oder ausgeschaltet, mit unterschiedlicher Fördermenge betrieben und/oder eine zusätzliche Permeatpumpe aktiviert wird. Durch die Steuerung der Permeatpumpe in dem Behälter, welcher meist eine Abwassergrube sein wird, wird sichergestellt, daß die Membraneinheit nicht austrocknet, wodurch der Filter in der Membraneinheit beschädigt werden könnte. Außerdem wird sichergestellt, daß die Abwassergrube nicht überläuft, da die Fördermenge über die Anlagensteuerung unterschiedlich eingestellt werden kann. Zusätzlich oder alternativ wird eine weitere Permeatpumpe aktiviert, wenn über den Wasserstandsmesser festgestellt wird, daß die Abwassergrube eine bestimmte Füllmenge überschritten hat. Damit wird ein Überlaufen der Grube zuverlässig verhindert.
Die Anlagensteuerung in Verbindung mit dem Wasserstandsmesser und der unterschiedlichen Fördermenge des Permeats aus dem Behälter mit Hilfe einer Veränderung der Fördermenge der Permeatpumpe oder der Aktivierung einer zusätzlichen Permeatpumpe führt zu einer Anlage, welche selbständig arbeitet und nur noch wenig gewartet werden muß. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß nicht nur durch aus- und einschalten einer bestimmten Permeatpumpe, sondern vielmehr durch die Beeinflussung der Fördermenge der Permeatpumpe bzw. der zusätzlichen Aktivierung einer Permeatpumpe der Wasserstand in dem Behälter in einem bestimmten Niveau gehalten werden kann. Das Membranmodul wird dadurch schonend betrieben und bedarf somit nur wenig Wartung.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist es, daß die Fördermeπge auf eine geringe erforderliche Fördermenge eingestellt werden kann. Hierdurch wird das Membranmodul geschont. Die Filterplatten des Membranmoduls werden nicht durch eine unnötig hohe Besaugung zum Absaugen des gereinigten Abwassers belastet. Die Funktionsfähigkeit der Anlage wird hierdurch über einen sehr langen Zeitraum aufrechterhalten.
Als besonders vorteilhaft und bisher nicht bekannt, weist die Anlage nur einen einzigen Behälter, insbesondere eine Grube für Grobstoffe und Abwasser auf. Die erfindungsgemäße Anlage kann auch in einer einzigen Grube vorteilhaft betrieben werden. Mehrkammergruben, wie sie üblicherweise für eine Grobentschlammung eingesetzt werden bevor das Abwasser in einer biologischen Stufe gereinigt wird, sind nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Anlage kann aber nichtsdestoweniger selbstverständlich auch in einer Mehrkammergrube eingesetzt werden.
Der Behälter, bei einer Mehrkammergrube insbesondere die letzte Grube, ist ein Belebungsbecken. Der darin befindliche belebte Schlamm sorgt für eine Reinigung des Abwassers, welches über das Membranmodul bzw. die Membraneinheit von dem Schlamm getrennt wird.
Ist in der Permeatleitung ein Durchflußmesser vorgesehen, der mit der Anlagensteuerung verbunden ist, so kann die Förderung der Permeatpumpe hierdurch kontrolliert werden. Der Durchflußmesser gibt ein Signal an die Anlagensteuerung, welches der aktuellen Fördermenge entspricht. Hiermit kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Permeatpumpe ordnungsgemäß arbeitet. Darüber hinaus ist es ein Zeichen dafür, ob die Membraneinheit noch ausreichend durchlässig für das gereinigte Abwasser ist, oder ob besondere Maßnahmen, beispielsweise Wartung der Anlage oder ein Reinigungszyklus durchgeführt werden müssen.
Als weitere Maßnahme zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Anlage ist in der Permeatleitung ein Filter vorgesehen. Der Filter, welcher insbesondere vor der Permeatpumpe angeordnet ist, bewirkt eine Reduzierung der Fördermenge, wenn er verschmutzt ist. Eine Verschmutzung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Membraneinheit nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet, beispielsweise weil ein Plattenfilter der Membraneinheit zerstört ist. Der belegte Filter reduziert die Durchflußmenge, wodurch über den Durchflußmesser ein entsprechendes Signal an die Anlagensteuerung gegeben werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Permeatpumpe eine selbstansaugende Pumpe ist. Auf besondere Maßnahmen zum Betreiben der Permeatpumpe, wenn der Behälter leer ist oder beim ersten Betrieb der Permeatpumpe kann hierdurch verzichtet werden. Selbstverständlich ist die Anlage auch mit einer nicht selbstansaugenden Pumpe zu betreiben, auch wenn dies nicht die vorteilhafteste Ausführung ist.
Ist ein Gebläse mit dem Luftanschluß des Spülkastens des Membranmoduls und/oder dem Belüfter verbunden, so wird die Belebung des Behälters durch eine entsprechende Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen bewirkt. Außerdem wird über den Luftzufuhr des Spülkastens und des Belüfters das Membranmodul gereinigt wodurch nur wenig Wartung des Membranmoduls erforderlich ist.
Vorteilhafterweise ist der Wasserstandsmesser als ein Schwimmer ausgeführt. Der Schwimmer tastet die Oberfläche des Abwassers in dem Behälter ab und gibt ein entsprechendes Signal an die Anlagensteuerung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Erhöhung der Pumpleistung eine weitere Abflußleitung aus der Permeatpumpe vorgesehen ist. Diese Abflußleitung wird bei Bedarf geöffnet bzw. geschlossen und erhöht bzw. verringert damit die Fördermenge der Permeatpumpe. Die Permeatpumpe wird bei dieser Ausführung stets mit einer gleichen Drehzahl betrieben. Lediglich durch eine Variation der zugelassenen Abflußmenge wird die Fördermenge der Permeatpumpe beeinflußt.
Weist die weitere Abflußleitung ein steuerbares Absperrventil auf, so kann sie hierdurch geöffnet, geschlossen oder in ihrem Querschnitt beeinflußt werden.
Durch ein Drosselventil, welches in der oder den Abflußleitungen vorgesehen ist, ist die Fördermenge der Permeatpumpe ebenfalls beeinflußbar.
Wird festgestellt, daß die erforderliche Fördermenge nicht erreicht wird oder daß die Reinigung des Abwassers nicht ausreichend ist, so veranlaßt die Steuerung ein Störsignal. Das Störsignal kann entweder lediglich an der Anlage optisch oder akustisch angezeigt werden. Es ist aber auch eine Fernübertragung des Störsignals beispielsweise über ein Mobiltelefon-Netz möglich. Geeignete Maßnahmen können sodann ergriffen werden. Diese Maßnahmen können beispielsweise eine Sperrung des Zulaufs oder eine Alarmierung von Wartungspersonal sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Klärung von Abwasser mit einer Membraneinheit, einer Permeatpumpe und einer Anlagensteuerung wird ein Behälter bzw. eine Abwassergrube als Belebungsbecken verwendet. Bei einer Mehrkammergrube wird die letzte Grube als Belebungsbecken betrieben. Es ist aber auch möglich eine Einkammergrube bzw. einen entsprechenden Behälter mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben. In dem Behälter bzw. der Grube ist ein Membranmodul eingesetzt zur Trennung von gereinigtem Abwasser und belebtem Schlamm. Mittels Sauerstoffzufuhr und Mikroorganismen wird das Abwasser biologisch gereinigt. Mittels einer Ultrafiltrationsmembran des Membranmoduls wird das Belebtschlamm-Klarwasser-Gemisch physikalisch getrennt und das Klarwasser mittels einer Permeatpumpe abgesaugt.
Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter der Betrieb der Permeatpumpe gesteuert und dabei die Permeatpumpe ein- oder ausgeschaltet, mit unterschiedlichen Fördermengen betrieben und/oder eine zusätzliche Permeatpumpe aktiviert um eine erhöhte Fördermenge aus dem Behälter zu bewirken. Die unterschiedlichen Fördermengen bewirken ein mehr oder weniger schnelles teilweises Entleeren der Grube bzw. des Behälters, in welchem die Membraneinheit angeordnet ist. Das Entleeren erfolgt in Bezug auf das Membranmodul in besonders schonender Weise. Ist der Zufluß in den Behälter nur gering, so wird auch die Entnahme nur mit einer geringen Fördermenge erfolgen. Hierdurch werden die Filter in der Membraneinheit nur gering belastet und die Lebensdauer deutlich erhöht, da die Besaugung der Filter nur mit einer geringeren Kraft erfolgt. Wird festgestellt, daß der Behälter stark gefüllt ist, so ist es erforderlich eine größere Menge des gereinigten Abwassers aus dem Behälter zu entnehmen. In diesen Fällen wird die Fördermenge der Permeatpumpe erhöht oder eine zusätzliche Permeatpumpe aktiviert. Das Niveau in dem Behälter kann hierdurch wieder schnell auf eine gewünschte Größe zurückgeführt werden.
Vorteilhafterweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Wasserstände in dem Behälter erfaßt. Wird die Permeatpumpe bis zu einem ersten tieferen Wasserstand ausgeschaltet, so wird sichergestellt, daß die Membraneinheit nicht austrocknet und das Belebungsbecken stets mit genügend Wasser gefüllt ist. Erst wenn dieser erste tiefere Wasserstand überschritten ist, wird die Permeatpumpe mit einer normalen Fördermenge betrieben. Dieser Betriebszustand wird beibehalten bis ein zweiter höherer Wasserstand in dem Behälter erreicht wird. Oberhalb dieses zweiten höheren Wasserstandes wird die Permeatpumpe mit einer erhöhten Fördermenge betrieben, wodurch aus dem Behälter schneller das gereinigte Abwasser abgepumpt wird. Es wird somit versucht den Normalzustand zwischen dem ersten tieferen und dem zweiten höheren Wasserstand wieder zu erreichen, da dieser für das Belebungsbecken und für die Membraneinheit am günstigsten ist. Es kann noch ein dritter Wasserstand ermittelt werden, welcher über dem zweiten liegt. Dieser dritte Wasserstand kann signalisieren, daß der Zulauf gestoppt werden muß um ein Überlaufen der Grube zu verhindern.
Die Fördermenge von gereinigtem Abwasser kann auch dadurch erhöht werden, daß beim Überschreiten des zweiten höheren Wasserstandes eine weitere Abflußleitung aus der Permeatpumpe geöffnet wird. Hierdurch ist es möglich, daß die Permeatpumpe stets mit gleicher Motordrehzahl betrieben wird, durch eine Variation der Abflußleitung aus der Permeatpumpe die Fördermenge jedoch verändert wird. Dies kann durch die Öffnung der weiteren Abflußleitung aus der Permeatpumpe erzielt werden.
Selbstverständlich ist die Steuerung der Fördermenge nicht notwendigerweise an bestimmte fest eingestellte Wasserstände gebunden. Es kann eine Veränderung der Fördermenge der Permeatpumpe auch stufenlos oder in mehreren feineren Stufen an den Wasserstand angepaßt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Belüfter des Behälters in Abhängigkeit des Wasserstandes betrieben wird. Das Belebungsbecken wird dadurch gezielt mit Sauerstoff versorgt und bewirkt insbesondere, daß zu reinigendes Abwasser dem Membranmodul zugeführt wird. Durch den Belüfter wird außerdem bewirkt, daß bei einer Membraneinheit mit Sieb das Sieb durch die turbulente Strömung des zu reinigenden Abwassers gereinigt wird und nicht mit Schwebstoffen verstopft wird. Der Belüfter kann somit neben der Sauerstoffversorguπg der Bakterien ganz wesentlich auch zur Reinigung der Membraneinheit dienen, welche hierdurch weniger häufig gewartet werden muß. Wird eine Spülluft der Membraneinheit in Abhängigkeit vom Wasserstand betrieben, so kann insbesondere bei einem niedrigen Wasserstand, bei welchem die Permeatpumpe gestoppt wurde, die Spülluft immer wieder die Membraneinheit reinigen, so daß die Filterplatten einsatzbereit bleiben.
Wird der Belüfter mit Pausen betrieben, so ist auch hierdurch eine regelmäßige Reinigung der Membraneinheit und Sauerstoffzufuhr zu erhalten.
Wird mit einem Durchflußmesser die Funktionsfähigkeit der Anlage überprüft, so kann mit relativ einfachen Mitteln festgestellt werden, ob die Membraneinheit oder beispielsweise ein Kontrollfilter in der Permeatleitung verstopft bzw. beschädigt ist. Insbesondere wenn die Membraneinheit eine defekte Filterplatte aufweist, wird mehr Verunreinigung in der Permeatleitung, d. h. in dem an sich gereinigten Abwasser zu finden sein. Wird ein Sicherheitsfilter in der Permeatleitung eingebaut, so wird dieser mit Schwebstoffen sehr schnell belegt sein und den Durchfluß durch die Permeatleitung reduzieren. Der Durchflußmesser wird dies registrieren und kann ein entsprechendes Signal an die Anlagensteuerung senden bzw. abrufbereit halten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einer Störung der Anlage ein Störmelder aktiviert wird. Der Störmelder kann beispielsweise mittels Mobiltelefon einen Wartungsdienst beauftragen die Störung zu beheben. Es kann auch beispielsweise ein Absperren von Leitungen erfolgen oder die Anlage in einen Fehlerbehebungsmodus gebracht werden, in welchem die Anlage versucht den Fehler selbst zu beheben.
Zur Fehlerselbstbehebung ist es vorteilhaft, wenn ein Reinigungsprogramm gestartet wird. Das Reinigungsprogramm bewirkt dabei in vorteilhafter Weise, daß die Permeatpumpe und/oder die Belüftung und/oder die Spülluft mit Pausen betrieben wird. Hierdurch soll versucht werden beispielsweise ein verstopftes Sieb oder belegte Filterplatten wieder durchgängig zu machen.
Insbesondere wenn das Reinigungsprogramm nicht zum Erfolg führte, ist es besonders vorteilhaft, daß die Permeatpumpe und/oder die Belüftung und/oder die Spülluft zumindest zeitweise stillgesetzt wird. Es wird hierdurch verhindert, daß ein eventuell bestehender Schaden noch vergrößert wird. Insbesondere die Belüftung wird jedoch zumin- dest zeitweise weiter betrieben werden, um das Belebungsbecken weiterhin mit Sauerstoff zu versorgen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mit einer Druckmessung, einer Sauerstoffmessung, einer Messung des Reinigungsgrades oder einer Trübungsmessung des Permeats die Funktionsfähigkeit der Anlage überprüft wird. Diese Messungen eignen sich besonders gut um die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Anlage zu kontrollieren, da eine Änderung dieser Parameter mittelbar oder unmittelbar auf einen Fehler in der Anlage rückschließen läßt.
Besonders einfach ist es, wenn die Trübungsmessung mit einem Schauglas durchgeführt wird, welches in der Permeatleitung angeordnet ist. Das Schauglas kann beispielsweise von einer Wartungsperson kontrolliert werden. Alternativ kann die Trübungsmessung auch photometrisch durchgeführt werden, wodurch wiederum ein Signal erzeugt werden kann, welches auf einen bestimmten Fehler rückschließen läßt.
Besonders genau ist es, wenn die Messung des Reinigungsgrades des Permeats mittels einer CSB-Messung erfolgt. Die Verunreinigung in dem Permeat wird hierdurch besonders zuverlässig festgestellt.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Fäkalschlammbehandlung,
Figur 2 schematisch eine erfindungsgemäße Anlage zur Abwasserklärung,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Membraneinheit und
Figur 4 eine schematische Darstellung der Steuerung der erfindungsgemäßen Anlage zur Abwasserklärung. In Figur 1 ist eine Anlage zur Fäkalschlammbehandlung mit den verschiedenen Verbindungen und Einrichtungen skizziert. In einer Fäkalannahmestation 1 wird häusliches und gewerbliches Schmutzwasser sowie Niederschlagswasser und Schlämme, welche beispielsweise aus dezentral gesammelten Fäkalgruben angeliefert werden, gesammelt. In diesen Fäkalschlämmen sind neben den Fäkalien auch andere Verunreinigungen, wie beispielsweise Lappen, Hygieneartikel, Laub, Steine usw. beinhaltet. Damit die Funktion der nachfolgenden Anlagenteile wie Pumpen und Entwässerungsanlagen nicht gestört wird, werden diese Feststoffe in einer Grobstoffreinigungsanlage 2 aus dem Fä- kalschlamm abgetrennt. Die Grobstoffe 3 werden anschließend beispielsweise auf einer Deponie oder einer Verbrennungsanlage entsorgt.
Aus der Grobstoffreinigungsanlage 2 weiterhin abgetrennte Fäkalien 4 werden einem Fäkalspeicher 5 zugeführt. Diese mechanisch inzwischen gereinigten Fakalschlamme weisen noch eine große Menge von Abwasser auf. Die Fäkalien werden daher einer Schlammentwässerung 6 zugeführt. Durch die Schlammentwässerung wird eine Trennung zwischen den in der Fäkalie 4 weiter enthaltenen Feststoffen 8 und Flüssigstoffen 9 durchgeführt. Die Schlammentwässerung erfolgt beispielsweise mit einer Schneckenpresse. In der Schneckenpresse wird der Schlamm durch zunehmenden Druckaufbau in der Schnecke kontinuierlich entwässert. Die Feststoffe 9 des entwässerten Schlammes liegen nach dem Entwässerungsvorgang üblicherweise in krümeliger Konsistenz vor und werden ebenso wie die Grobstoffe 3 in einer Deponie oder Verbrennungsanlage entsorgt oder über eine Kompostierungsanlage einer weiteren Verwertung zugeführt.
Aus der Schlammentwässerungsanlage 6 wird neben dem entwässerten Schlamm 8 flüssiges Filtrat 9 entnommen. Das Filtrat 9 wird wiederum in einem Behälter 10 gesammelt. Bei Bedarf wird aus dem Filtratbehälter 10 Filtrat 9 entnommen und einem Belüftungsbecken 11 zugeführt. In dem Belüftungsbecken 11 werden die festen Rückstände des Filtrats 9 hygienisiert bzw. konditioniert und das vorgereinigte Wasser biologisch behandelt.
Das Belebtschlammgemisch des Belüftungsbeckeπs 11 fließt in ein Nachklärbecken 12, wo der Sedimentationsvorgang den schweren Schlamm vom Reinwasser trennt. An der Oberfläche des Nachklärbeckens 12 wird weitgehend gereinigtes Abwasser durch Zu- rückgabe in den Vorfluter entnommen. Von der Sohle wird eingedickter Schlamm 14 ins Belüftungsbecken 11 zurückgeführt oder erneut dem Fäkalspeicher 5 zugeführt.
Bevor das aus dem Nachklärbecken 12 entnommene Abwasser dem Vorfluter zugeführt wird, wird es in einem Filter 13 noch weiter gereinigt. Der Filter 13 ist vorzugsweise ein Tuchfilter, bei welchem über eine Trommel ein Nadelfilzprodukt gespannt ist und die restlichen Feststoffpartikel weitgehend aus dem gereinigten Abwasser entfernt. Dieser Filtrationsschlamm 14 wird vorzugsweise wieder dem Fäkalspeicher 5 zugeführt und kann bei der Schlammentwässerung 6 dem Behälter 7 zugeführt werden. Eine Zuführung in das Belebtschlammbecken 11 ist ebenso möglich.
Neben der hier dargestellten Behandlung kann eine Klärung des Filtrats auch durch eine Membrananlage vorgesehen sein. Die Membraneinheit kann hierbei, wie in Figur 2 beschrieben, in einer Mehrkammergrube eingesetzt sein, ebenso kann die Klärung des Filtrats auch nur in einem einzigen Behälter mit einer Membranbeinheit erfolgen.
In dem Nachklärbecken 12 ist außerdem eine Entnahmevorrichtung 15 von Schwimmschlamm und eine Rückhaltevorrichtung 16 von Schwimmabtrieb angeordnet. Hiermit wird sichergestellt, daß bei steigendem Schlammspiegel und erhöhter hydraulischer Belastung verhindert wird, daß Schlamm in den Vorfluter gelangen kann. Außerdem sollen im Nachklärbecken 12 möglichst alle Schwimm- und Sinkstoffe aus dem Belebtschlammwassergemisch entfernt werden, um eine möglichst schadstoffreie Abwasserabgabe zu ermöglichen.
In Figur 2 ist schematisch eine Mehrkammergrube 101 einer dezentralen Kläranlage dargestellt. Es handelt sich hierbei beispielsweise um eine vorhandene Mehrkammergrube 101, welche bisher zum Sammeln von Abwasser genutzt wurde. Das Abwasser gelangt über einen Zulauf 102 in eine erste Kammer der Mehrkammergrube 101, welche als Absetzgrube zur Grobentschlammung dient. Beispielsweise mittels eines Tauchrohrs läuft das weiterhin mit Grobschlamm durchsetzte Abwasser in eine zweite mittlere Grube, welche als Absetz- und Pufferbeckeπ dient. Hier wird weiterer Grobschlamm abgesetzt. Der abgesetzte Schlamm muß regelmäßig aus den Gruben entnommen werden und kann in einer Anlage zur Fäkalschlammbehandlung gereinigt werden. Wiederum beispielsweise mit einem Tauchrohr gelangt das nunmehr nur noch mit wenig Grobschlamm durchsetzte Abwasser in die letzte Grube, welche als biologische Stufe mit Ultrafiltration gegenüber der früheren Nutzung geändert wurde. Hierfür befindet sich in dieser letzten Grube eine erfϊnduπgsgemäße Membraneinheit 103 und ein Schwimmer 104. Die Membraneinheit 103 und der Schwimmer 104 sind in die bestehende letzte Grube eingesetzt, wodurch die vorhandene Mehrkammergrube 101 weiter genutzt werden kann, und wobei die im Abwasser enthaltenen Schmutzpartikel und Nährstoffe unter Luftzufuhr von einem belebten Schlamm abgebaut und zu Biomasse umgesetzt wird. Durch die Membraneinheit erfolgt die Trennung von gereinigtem Abwasser und belebten Schlamm. Der Schwimmer 104 dient zur Ermittlung zur Höhe des Wasserstandes in der letzten Grube, welcher für den Betrieb der Membraneinheit 103 maßgebend ist.
Die Membraneinheit 103 besteht im wesentlichen aus einem Spülkasten 105 und einem Membranmodul 106. In den Spülkasten 105 wird mittels einer Spülluftleitung 107 bei Bedarf Luft eingeblasen, welche durch den Spülkasten 105 hindurch in das Membranmodul 106 gelangt. Der Spülkasten 105 und das Membranmodul 106 sind mittels eines Siebes 108 voneinander getrennt. In das Membranmodul 106 tritt an dem unteren Ende das ungereinigte Abwasser ein und wird u. a. aufgrund der Spülluft von unten nach oben durch das Membranmodul 106 hindurch bewegt und mit Hilfe der darin befindlichen Filter gereinigt. Am oberen Ende des Membranmoduls 106 tritt der Schlamm aus dem Membranmodul 106 aus und gelangt wiederum in die Grube, während das durch den Filter geströmte gereinigte Abwasser über eine Permeatleitung 109 aus der Grube entfernt wird. Zum Ansaugen des noch ungereinigten Abwassers am unteren Ende des Membranmoduls 106 ist ein weiteres Sieb 110 vorgesehen, welches das ungereinigte Abwasser von groben Schwebstoffen reinigt, um die Filter in dem Membranmodul 106 nicht übermäßig mit Schmutz zu belasten. Durch die Spülluft, welche über den Spülkasten 105 durch das Membranmodul 106 strömt, werden die einzelnen Filter gereinigt, da eine insbesondere turbulente Strömung entlang der Filter entsteht und somit das Festsetzen von Schmutzpartikeln an den Filterflächen verhindert.
Schmutz, welcher durch das Sieb 08 in den Spülkasten 05 gelangt, kann aus unteren Öffnungen des Spülkastens 05 entweichen und verhindert somit eine Verstopfung des Spülkastens 105. Das letzte Becken der Mehrkammergrube 101 ist als Belebungsbecken ausgeführt. Zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff ist der Membraneinheit 103 ein Belüfter 111 zugeordnet. Der Belüfter 111 führt über eine Belüftungsleitung 112 Sauerstoff in das Belebungsbecken und durch eine entsprechende Anordnung in Bezug auf die Membraneinheit 103 eine Verwirbelung vor dem Sieb 110. Diese Verwirbelung des Abwassers vor dem Sieb 110 bewirkt, daß das Sieb 110 ebenfalls frei von Schmutzpartikeln bleibt und somit nicht verstopft. Die Wartung der Membraneinheit 103 ist somit sehr gering, da sie weitgehend selbstreinigend ausgeführt ist.
Figur 3 zeigt schematisch eine Membraneinheit 103. Mit dem Spülkasten 105 ist das Membranmodul 106 verbunden. Zwischen dem Spülkasten 105 und der Membranmodul 106 ist das Sieb 108 angeordnet, durch das Luft, welche über die Spülluftleitung 107 in den Spülkasten 105 eingeleitet wird, in das Membranmodul 106 einströmt. Durch das Einströmen der Luft in das Membranmodul 106 wird Abwasser über das Sieb 110 ebenfalls in das Membranmodul 106 eingeleitet. Das Sieb 108 bewirkt eine Verteilung des Spülluftstromes auf das gesamte Membranmodul 106 sowie eine Verwirbelung des in das Membranmodul 106 eingeströmten Abwassers. Durch die Verwirbelung wird bewirkt, daß eine hier lediglich grob schematisch dargestellte Filterplatte 113 immer wieder von daran anhaftenden Schmutz gereinigt wird und somit durchlässig für das gereinigte Abwasser bleibt. Das Sieb 110 bewirkt, daß grobe Schmutzpartikel, welche sich in dem Abwasser befinden von dem Membranmodul 106 zurückgehalten werden. Lediglich feiner Schmutz muß somit vom Anhaften an der Filterplatte 113 gehindert werden. Die Filterplatte 113 ist üblicherweise nicht wie hier dargestellt ausgeführt. Genauere Ausführungen des Membranmoduls 106 mit den darin befindlichen Filterplatten 113 sind beispielsweise der EP 1 016 449 A2 zu entnehmen. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausführungen des Membranmoduls 106 bei der vorliegenden Erfindung einsetzbar.
Um Schmutz, welcher durch das Sieb 108 in den Spülkasten 105 eindringt, wieder aus dem Spülkasten 105 entfernen zu können, weist der Spülkasten 105 an seinem unteren Ende Öffnungen 114 auf. Der Schmutz wird aus diesen Öffnungen 114 aus dem Spülkasten 105 herausgeschwemmt und kann somit den Spülkasten 105 und den Sieb 108 nicht verstopfen. Während auf der Abwasserseite des Membranmoduls 106 der Schlamm verbleibt, dringt durch die Filterplatte 113 das gereinigte Abwasser hindurch. Der zurückgehaltene Schlamm wird über eine obere Öffnung 115 des Membranmoduls aus dem Membranmodul 106 herausgeführt. Das gereinigte Abwasser wird über die Permeatleitung 109 aus dem Membranmodul 106 und damit aus der Grube entfernt.
Bei der vorliegenden Ausführung der Erfindung ist der Membraneinheit 103 der Belüfter 111 zugeordnet. Der Belüfter 111 ist mit der Belüftungsleitung 112 verbunden. Über Verbindungen 116 kann der Belüfter 111 in seiner Position in Bezug auf den Spülkasten 105 und das Membranmodul 106 in seiner Position verändert werden. Der Belüfter 111 kann dabei sowohl verdreht als auch in seiner Länge verändert werden, wodurch das Sieb 110 bei einer entsprechenden Positionierung des Belüfters 111 von Luftblasen umspült wird und somit daran festsetzende Schwebstoffe von dem Sieb 110 entfernt werden. Der Belüfter 111, welcher einerseits für die Sauerstoffzufuhr des Belebungsbeckens sorgt, dient in zweiter Funktion somit zur Selbstreinigung der Membraneinheit 103. In der Grube können darüber hinaus weitere Belüfter installiert werden.
Die Membraneinheit 103 ist an einem Tragegestell 117 angeordnet. Sie kann hierdurch in eine bestehende Grube oder einen bestehenden Behälter eingehängt werden und bei Bedarf in ihrer Höhe mittels einer entsprechenden VerStelleinrichtung eingestellt werden. Die Membraneinheit 103 kann zur Wartung komplett aus der Grube entnommen werden. Eine Nachrüstung bestehender Gruben ist mit dieser Bauweise ohne weiteres möglich. Anstelle eines Tragegestells 117, welches wie hier dargestellt zum Einhängen in die Grube vorgesehen ist, kann selbstverständlich auch ein Tragegestell verwendet werden, welches mit Füßen versehen ist und in der Grube abgestellt werden kann.
Figur 4 zeigt ein Schema, wie eine erfϊndungsgemäße Anlage betrieben werden kann. In einem Behälter oder einer Grube 101' ist schematisch die Membraneinheit 103 mit dem Spülkasten 105 und dem Membranmodul 106 dargestellt. In der Grube 10V befindet sich weiterhin ein Schwimmer 104, welcher den Wasserstand des Abwassers in der Grube 101' feststellt. Über einen Ventilator 120 und die Spülluftleitung 107 wird in den Spülkasten 105 Luft eingeblasen. Der Belüfter 111 erhält die Belüftungsluft über die Belüftungsleitung 112 und einen Ventilator 121. Das gereinigte Abwasser wird über die Permeatleitung 109 und einen Filter 122 mittels einer Permeatpumpe 123 abgesaugt. Das an der Permeatpumpe 123 abgesaugte Permeat durch eine Abflußleitung 124 und einen Durchflußmesser 125 abgepumpt. An der Abflußleitung 124 ist ein Ventil 126 angeordnet, welches den Durchfluß durch die Abflußleitung 124 verändern kann. Parallel zur Abflußleitung 124 ist eine weitere Abflußleitung 127 vorgesehen, welche ebenfalls ein Ventil 128 aufweist. Die Abflußleitung 127 und/oder die Ventile 126 und 128 werden je nach Bedarf mehr oder weniger geöffnet, um einen bestimmten Durchfluß zu ermöglichen. Durch diese Veränderung des Durchflußes und damit der Fördermenge der Pumpe 123 wird der Wasserstand in der Grube 101' beeinflußt. Ist der Wasserstand zu hoch, so wird die Fördermenge der Pumpe 123 erhöht, indem beispielsweise die Abflußleitung 127 zusätzlich zur Abflußleitung 124 geöffnet wird. Ist der Wasserstand in der Grube 101' zu niedrig, so wird beispielsweise die Abflußleitung 127 abgesperrt oder eines oder beide der Ventile 126 und 128 weiter geschlossen, um die Fördermenge der Pumpe 123 zu reduzieren. Die Pumpe 123 kann dabei mit einer einzigen Drehzahl weiterlaufen. Die Fördermenge richtet sich dabei nach der Gesamtgröße der Abflußleitungen 124 und 127.
Eine Steuerung 130 überwacht und steuert die erfindungsgemäße Anlage. In Abhängigkeit von dem Wasserstand, welcher von dem Schwimmer 104 an die Steuerung 130 übermittelt wird, wird die Pumpe 123 ein- oder ausgeschaltet. Stellt der Schwimmer 104 beispielsweise fest, daß der Wasserstand Si erreicht wurde, so wird der Pumpbetrieb eingestellt. Bei einem Wasserstand S2 wird signalisiert, daß mehr Permeat abgepumpt werden sollte, weshalb die Abflußleitung 124 und/oder 127 vergrößert bzw. hinzugeschaltet wird. Durch das Öffnen der Ventile 126 und 128, wird die Fördermenge der Pumpe 123 vergrößert und mehr Permeat aus der Grube 101' abgepumpt. Zur Erhöhung der Fördermenge kann auch vorgesehen sein, daß eine weitere Permeatpumpe zugeschaltet wird.
Unter anderem in Abhängigkeit von dem Wasserstand wird darüber hinaus die Zuführung von Spülluft und Belüftungsluft gesteuert. Die Ventilatoren 120 und 121 werden dabei ein- oder ausgeschaltet. In einem Reinigungsbetrieb können sie auch unabhängig von der Pumpe 123 betrieben werden. Der Ventilator 121 sorgt dabei für die Sauerstoffversorgung des Belebungsbeckens in der Grube 101', während der Ventilator 120 Spülluft in den Spülkasten 105 und das Membranmodul 106 fördert und somit den Transport des Abwassers durch das Membranmodul 106 bewirkt. Insbesondere bei ei- nem niedrigen Wasserstand, bei welchem nicht Permeat abgepumpt wird, ist der Betrieb der Ventilatoren 120 und/oder 121 mit Pausen möglich, um das Belebungsbecken weiterhin mit Sauerstoff zu versorgen und einen Belag auf dem Membranmodul 106 bzw. dessen Filter zu vermeiden bzw. regelmäßig zu lösen.
Zur Feststellung einer Störung ist der Durchflußmesser 125 und der Filter 122 vorgesehen. Ist beispielsweise das Membranmodul 106 beschädigt, so daß ungereinigtes Abwasser in die Permeatleitung 109 gelangt, so wird der Filter 122 sehr schnell verstopfen oder zumindest den Durchfluß deutlich reduzieren. Durch den Durchflußmesser 125 wird dies an die Steuerung 130 signalisiert, woraufhin über die Steuerung 130 ein Störsignal an einen Signalgeber 131 gesandt wird, welcher beispielsweise Wartungspersonal informiert. Darüber hinaus kann die Steuerung 130 einen Störbetrieb veranlassen, bei welchem durch eine intervallartige Spülung zuerst versucht wird die Filter in dem Membranmodul 106 zu reinigen. Führt dies nicht zum Erfolg, so wird davon ausgegangen, daß tatsächlich eine Wartung durchgeführt werden muß. Der Signalgeber 131 kann ein entsprechendes Signal beispielsweise per Funk, über ein Mobiltelefonnetz oder ein Festtelefonnetz an eine entsprechende zentrale Wartungsstelle senden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch andere Maßnahmen möglich. Beispielsweise kann der Zufluß zu der Grube 101' abgesperrt werden oder akustische oder optische Signale versandt bzw. erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Ebenso sind Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander möglich. Insbesondere in der Membrananlage ist auch die Zusammenfassung verschiedener Leitungen wie der Spülluftleitung 107 und der Belüftungsleitung 112 auf einen einzigen Ventilator möglich. Eine Ansteuerung der beiden Leitungen 107 und 112 kann beispielsweise mittels zusätzlicher Ventile, welche über die Steuerung 130 angesteuert werden können, bewirkt werden. Anstelle des Durchflußmessers 125 kann auch ein anderes Meßsystem zur Ermittlung einer Störung herangezogen werden. Es kann hierdurch beispielsweise auch der Filter 122 ersetzt werden. Statt des Schwimmers kann selbstverständlich auch ein anderes Meßsystem zur Ermittlung der Wasserhöhe eingesetzt werden. Weitere Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind jederzeit möglich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anlage zur Fäkalschlammbehandlung mit einer Fäkalannahmestation (1), dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage eine Einrichtung (6) zum Separieren von Schlamm und Filtrat angeordnet ist.
2. Anlage nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (6) jeweils ein Behälter (7,10) zum Sammeln des Filtrats und des entwässerten Schlammes zugeordnet ist
3. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Behälter (10) für das Filtrat eine biologische Abwasserreinigungsanlage angeordnet ist.
4. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Abwasserreinigungsanlage ein Belüftungsbecken (11) und ein Nachklärbecken (12) aufweist.
5. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachklärbecken (12) einen Auslauf in einen Vorfluter aufweist.
6. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen Nachklärbecken (12) und Belüftungsbek- ken (11) zum Transport von eingedicktem Schlamm (14) aus dem Nachklärbecken (12) in das Belüftungsbecken (11) angeordnet ist.
7. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nachklärbecken (12) eine Entnahmevorrichtung (15) von Schwimmschlamm angeordnet ist.
8. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nachklärbecken (12) eine Rückhaltevorrichtung (16) von Schwimmabtrieb angeordnet ist.
9. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nachklärbecken (12) vor dem Auslauf in den Vorfluter eine Ab- wasserfiltrationsanlage (13) nachgeordnet ist.
10.Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen Nachklärbecken (12), Abwasserfiltrationsanlage (13) und Fäkalannahmestation (1) oder Fäkalspeicher (5) zum Transport von Nachklärschlamm (14) aus dem Nachklärbecken (12) und Filtrationsschlamm (14) der Abwasserfiltrationsanlage (13) in die Fäkalannahmestation (1) oder den Fäkalspeicher (5) angeordnet ist.
11.Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (6) zum Separieren von Schlamm (8) und Filtrat (9) eine Schneckenpresse ist.
12. Anlage nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fäkalannahmestation (1) eine Einrichtung (2) zur Reinigung der Fakalschlamme von Grobstoffen angeordnet ist.
13. Membraneinheit zur Klärung von Abwasser, die ein Membranmodul (106) und einen unterhalb des Membranmoduls (106) angeordneten Spülkasten (105) mit einem Luftanschluß aufweist, über den Spülluft in das Membranmodul (106) eingeblasen werden kann, wobei das Membranmodul (106) einen Abwasserzulauf und einen Schlamm- und Permeatablauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sieb (108,110) zwischen Spülkasten (105) und Membranmodul (106) zum Verteilen der Spülluft auf das gesamte Membranmodul (106) und/oder am Abwasserzulauf in das Membranmodul (106) zum Zurückhalten größerer Schwebstoffe angeordnet ist.
14. Membraneinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (108,110) ein Lochblech, ein Maschensieb und/oder ein Spaltsieb ist.
15. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (110) für den Abwasserzulauf oberhalb des Siebes (108) für die Luftzufuhr angeordnet ist.
16. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (110) für den Abwasserzulauf im wesentlichen vertikal angeordnet ist.
17. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (108) für die Luftzufuhr im wesentlichen horizontal angeordnet ist.
18. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Membraneinheit (103) ein Belüfter (111) zur Sauerstoffversorgung von Bakterien im Abwasser zugeordnet ist.
19. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüfter (111) Öffnungen in einem Luftschlauch aufweist zur feinblasigen Belüftung des Abwassers.
20. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Belüfters (111) in Bezug zur Membraneinheit (103) in alle Richtungen veränderbar ist.
21. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkasten (105) Öffnungen (114) zum Entweichen von Schlamm aufweist.
22. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinheit (103) an einem Tragegestell (117) angeordnet ist.
23. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragegestell (117) zum Einhängen oder zum Abstellen in einen Behälter, insbesondere in einer Abwassergrube ausgebildet ist.
24. Membraneinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragegestell (117) eine Einrichtung zur Verstellung der Höhe der Membraneinheit (103) in dem Behälter, insbesondere in der Abwassergrube aufweist.
25. Anlage zur Abwasserklärung mit einer Membraneinheit (103), insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 24, einer Permeatpumpe (123), die mit einer Permeatleitung (109) der Membraneinheit (103) verbunden ist und mit einer Anlagensteuerung (130), dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage wenigstens einen Behälter mit einem Abwasserzulauf aufweist, in dem Behälter ein Wasserstandsmesser angeordnet ist, daß die Anlagensteuerung (130) mit der Permeatpumpe (123) und dem Wasserstandsmesser verbunden ist und in Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter die Permeatpumpe (123) steuert und dabei die Permeatpumpe (123) ein- oder ausschaltet, mit unterschiedlicher Fördermenge betreibt und/oder eine zusätzliche Permeatpumpe (123) aktiviert.
26. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage nur einen Behälter, insbesondere eine Grube, für Grobstoffe und Abwasser aufweist.
27.Anlage nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter, bei einer Mehrkammergrube (101) insbesondere die letzte Grube, ein Belebungsbecken ist.
28. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchflußmesser (125) in der Permeatleitung (109) vorgesehen ist, der mit der Anlagensteuerung (130) verbunden ist.
29. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Permeatleitung (109) ein Filter (122) angeordnet ist.
30. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeatpumpe (123) eine selbstansaugende Pumpe (123) ist.
31. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebläse (120,121) mit dem Luftanschluß des Spülkastens (105) des Membranmoduls (106) und/oder dem Belüfter (111) verbunden ist.
32.Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstandsmesser ein Schwimmer (104) ist.
33. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Pumpleistung eine weitere Abflußleitung (127) aus der Permeatpumpe (123) vorgesehen ist.
34. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abflußleitung (127) ein steuerbares Absperrventil (128) aufweist.
35.Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der/den Abflußleitung/en (124,127) ein Drosselventil vorgesehen ist.
36. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (130) ein Störsignal ausgibt.
37. Verfahren zum Betreiben einer Anlage gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 36, wobei in einem Behälter oder einer insbesondere bestehenden Abwassergrube eine bzw. die letzte Grube als Belebungsbecken verwendet wird, in welchem ein Membranmodul (106) eingesetzt ist, und mittels Sauerstoffzufuhr und Mikroorganismen das Abwasser biologisch gereinigt wird, mittels einer Ultrafiltrationsmembran des Membranmoduls (106) das Belebtschlamm-Klarwassergemisch physikalisch getrennt wird, und das Klarwasser mittels einer Permeatpumpe (123) abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter der Betrieb der Permeatpumpe (123) gesteuert wird und dabei die Permeatpumpe (123) ein- oder ausschaltet, mit unterschiedlichen Fördermengen betrieben und/oder eine zusätzliche Permeatpumpe aktiviert wird.
38. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wasserstände erfaßt werden.
39. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einem ersten tieferen Wasserstand die Permeatpumpe (123) ausgeschaltet wird.
40. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten tieferen und einem zweiten höheren Wasserstand die Permeatpumpe (123) mit einer normalen Fördermenge betrieben wird.
41. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem zweiten Wasserstand die Permeatpumpe (123) mit einer erhöhten Pumpleistung betrieben wird.
42. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem zweiten Wasserstand eine weitere Abflußleitung aus der Permeatpumpe (123) geöffnet wird.
43. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge stufenlos an den Wasserstand angepaßt wird.
44. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belüfter (111) des Behälters in Abhängigkeit des Wasserstandes betrieben wird.
45. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüfter (111) mit Pausen betrieben wird.
46. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spülluft in Abhängigkeit des Wasserstandes betrieben wird.
47. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadυrch gekennzeichnet, daß mit einem Durchflußmesser (125) die Funktionsfähigkeit der Anlage überprüft wird.
48. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung der Anlage, ein Störmelder (131) aktiviert wird.
49. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung der Anlage, eine Fehler-Selbstbehebung aktiviert wird.
50. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehler-Selbstbehebung ein Reinigungsprogramm gestartet wird.
51. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsprogramm die Permeatpumpe (123) und/oder die Belüftung und/oder die Spülluft mit Pausen betrieben wird.
52. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung der Anlage die Permeatpumpe (123) und/oder die Belüftung und/oder die Spülluft zumindest zeitweise stillgesetzt wird.
53. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Druckmessung, einer Sauerstoffmessung, einer Messung des Reinigungsgrades oder einer Trübungsmessung des Permeats die Funktionsfähigkeit der Anlage überprüft wird.
54. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trübungsmessung ein Schauglas verwendet wird.
55. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trübungsmessung photometrisch erfolgt.
56. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Reinigungsgrades des Permeats mittels einer CSB-Messung erfolgt.
PCT/EP2005/050223 2004-02-26 2005-01-19 Anlage und verfahren zur faekalschlammbehandlung und membraneinheit WO2005082796A2 (de)

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