WO2005108310A1 - Pflanzenkläranlage zum reinigen von abwasser - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a sewage treatment plant for the purification of waste water and a method for the purification of waste water.
  • a plant-based sewage treatment plant is based on a biological symbiosis between specially cultivated aquatic plants and microorganisms such as bacteria, fungi and algae.
  • Previous wastewater treatment plants are mainly operated by private households and municipalities and are mostly used where connection to a central wastewater treatment plant is too cost-intensive. In these plants, the plants are planted on earth, gravel or sand (ie in a substrate). Usually, however, the wastewater treatment plants require relatively large areas, which are usually not available, especially in industrial companies.
  • DE 196 30 831 C2 from which a plant-based sewage treatment plant is known. The present invention is therefore based on the object of specifying and developing a plant-based sewage treatment plant and a method for purifying waste water of the type mentioned at the outset, by means of which the aforementioned problems are overcome.
  • the wastewater to be cleaned should very particularly preferably have a high degree of purity, for example that of drinking water.
  • a plant sewage treatment plant of the type mentioned at the beginning comprises at least one plant container, a feed unit, a discharge unit and plants. Waste water to be cleaned can be fed to the plant water treatment plant with the feed unit. With the discharge unit, - * purified wastewater can be removed from the sewage treatment plant.
  • the plants are arranged in the plant container and are designed such that they are arranged in the plant container without a substrate.
  • a plant container preferably has at least two plant basins. At least one further container can be provided. At least part of the plant container is arranged on a building roof. Plants at least two different types of plants are provided in the plant container.
  • the wastewater to be cleaned can be cleaned in a predetermined order by plants of different plant types. Plants are used whose roots have developed after special breeding in such a way that they are initially in a defined position in the water without a substrate and in particular are there, for example on the bottom of the plant container. If the plant container is provided with a pond liner, the plants stand directly on this pond liner. These plants clean the wastewater conducted through the plant container in their root area in symbiosis with the microorganisms living there. Deposits can form over time, but these are not to be seen under the term "substrate" in the sense of the present invention.
  • substrate in the sense of the present invention is rather a floor system with a natural soil body in the sense of Kickuth , see for example ATV manual, "Biological and further wastewater treatment", Ernst & Sohn, Berlin, 4th edition, 1997, or an artificially composed soil body from different components.
  • the deposits can be removed from time to time Suitable plants are designed in such a way that they are adapted to the climatic conditions and the wastewater properties.
  • the building roof could have a flat roof or a pointed roof.
  • a building roof in the form of a flat roof will usually be present in industrial halls or bungalows, and a building roof in the form of a pointed roof, in particular in private dwellings. Accordingly, it is provided that the plant-based sewage treatment plant according to the invention be used or used both in industrial and in the private sector.
  • the present invention very particularly preferably relates to a plant-based sewage treatment plant for purifying waste water, as described in the patent applications with the official file numbers DE 10 2004 023 170, PCT / EP2004 / 053100, DE 10 2004 028 250, DE 10 2004 032 644, DE 10 2004 052 813 and DE 10 2005 016 874 are disclosed, the disclosure content of these patent applications being fully inserted here and to which reference is made below.
  • the plants of different types of plants are arranged in a suitable order in the basin, the order of arrangement of the plants of the different types of plants specifically depending on the properties - e.g. the degree of pollution, the pH value, the salinity and / or the heavy metal content - of the wastewater to be cleaned can be aligned.
  • the order of the plant varieties is matched to the type of wastewater to be cleaned, in order to break down as much pollutants, heavy metals and other chemical compounds from the wastewater to be cleaned.
  • the plant-based sewage treatment plant according to the invention could be configured specifically for a specific type of wastewater in its arrangement of the sequence of the different plant types, only wastewater of this type then being cleaned by the plant-based sewage treatment plant.
  • the plant-based wastewater treatment plant according to the invention could be designed in such a way that it can be used to purify different types of wastewater, for example by routing the wastewater to be cleaned in a variable order past plants of different types of plants or by cleaning the corresponding plants.
  • Plants of those specified below are very particularly preferred for the plant water treatment plant according to the invention Plant varieties provided: Carex Riparia and / or Carex Elata and / or Carex Gracilis and / or Juncus Inflexus and / or Carex Acutiformis and / or Scirpus Lacustris and / or Iris Pseudacorus and / or Carex Rostrata and / or Phragmitis Australis and / or F2, where the F2 is a cross between the Carex Gracilis and the Carex Elata.
  • Phosphate elimination The Carex Riparia is mainly responsible for the phosphate elimination in a wastewater stream. With a volume flow of approx. 1.2 m 3 / h of wastewater supplied, this plant can be used to eliminate or break down phosphates on average 21% during the day and 40% at night. This corresponds to an effective phosphate elimination of 300 to 1000 mg / 1.
  • the measured values given here refer to an exemplary plant-based sewage treatment plant, which has an effective surface area of approx. 140 m 2 at a flow rate of 1.2 m 3 / h.
  • COD degradation chemical oxygen demand
  • Carex Riparia is able to reduce the COD content of the wastewater flow by 40% during the day and 13% at night. This corresponds to a reduction of 200 to 500 mg / 1. It can be assumed that these are mainly easily degradable carbon compounds.
  • Oxygenation Measurements have shown that the oxygen content in the wastewater is sufficient to maintain aerobic conditions in the pool, both during day and at night. During the measurements, the degree of saturation of the wastewater was between 30 to 50%, both during the day and at night.
  • the Carex Riparia brings the best oxygen input into the system from the examined Carex species (3.89 to 4.76 mg / 1). It also forms a closed root carpet, with a pronounced biofilm in the middle root areas. Thus, the area formation is particularly pronounced in this plant.
  • the thickness of the biofilm can e.g. with that of the Carex Paniculata.
  • the Carex Elata (Rigid Sedge) plays an important role in a plant-based sewage treatment plant. It has the following characteristics:
  • the Carex Elata plant is for the breakdown of
  • Plants of the Juncus Inflexus plant variety - e.g. the blue-green bulrush - have the following characteristics:
  • the Juncus Inflexus plant can be used in one of the first basins of a sewage treatment plant due to its high oxygen input and the high reduction in pathogens. It has the highest oxygen input (18 mg / lh). "Over time, however, the Juncus Inflexus deposits solids or biomass in the basin, since the soil is not completely covered with root plates. This means that fewer pollutants are broken down. The corresponding basin should therefore be cleaned from time to time.
  • the plants of the Carex Acutiformis plant variety have, among other things, a low oxygen input, which is 2.52 mg / 1 in cut plants and 3.03 mg / 1 in uncut plants [Sat03]. So far, no positive statement can be made about the plant Carex Acutiformis, because at no time did it show any appreciable positive rate of chemical parameter degradation. This plant could therefore be removed from a sanitary sewage treatment plant, for example. Because of a low oxygen input (0.15 mg / lh) it can be used with the Iris Pseudacorus.
  • the plants of the Iris Pseudacorus plant variety have the following properties:
  • the Iris Pseudacorus plant could therefore mainly be used in a sanitary wastewater treatment plant because of its properties of good E. coli degradation and consistently good nitrite degradation. Because of its high oxygen input, it can be used in particular in combination with plants with low oxygen input.
  • the Iris Pseudacorus plant has a very, very high oxygen input (1.92 mg / lh) and is therefore used in combination with the Carex Acutiformis, which has poor oxygen input.
  • the degradation performance of the Iris Pseudacorus is excellent. It can also eliminate phosphate. However, it is toxic.
  • Their properties include:
  • the F2 is very well suited for the breakdown of nitrogen compounds and the reduction of COD.
  • the degradation performance of F2 could in particular also extend to microbiological parameters.
  • the Scirpus Lacustris or braided cornice is now also called Schoenoplectus Lacustris. Their properties can be summarized as follows:
  • the Scirpus Lacustris is believed to have a very good breakdown of pathogens and a positive elimination of phosphate.
  • the plant Scirpus Lacustris can absorb heavy metals (eg phosphate), store nutrients and split carbon compounds. It can also degrade hydrocarbons and is suitable for a shallow water depth. Its cleaning effect keeps the biotope clean.
  • Carex Rostrata e.g. can be used in combination with the Carex Elata, since the Carex Rostrata has the lowest oxygen input (0.17 mg / lh);
  • Phragmites communis also brings oxygen into the wastewater and is able to break down certain organic compounds
  • Concentration of the wastewater to be treated means that the pollutant limit that may have been exceeded is exceeded.
  • Carex Paniculata grows very rapidly and becomes very heavy, which is particularly problematic due to statics in plant-based sewage treatment plants located on the roofs of buildings.
  • the sequence of plants of different plant types is as follows for cleaning sanitary wastewater: (a) Juncus inflexus, (b) Iris Pseudacorus, (c) F2, (d) Carex Elata, (e) Scirpus Lacustris , (f) Iris Pseudacorus. Plants of plant varieties (e) Scirpus Lacustris and (f) Iris Pseudacorus could be mixed together.
  • plants of the Juncus Inflexus plant variety could be followed by plants of the Carex Acutiformis plant variety and / or the plants of the Juncus Inflexus plant variety and the plants of the Carex Acutiformis plant variety could be arranged mixed together.
  • the sequence of plants of different plant types is provided as follows: (a) Carex Riparia, (b) Carex Elata, (c) Carex Rostrata, (d) Iris Pseudacorus, ( e) Juncus Inflexus, (f) Scirpus Lacustris, (g) Iris Pseudacorus and possibly (h) F2.
  • the plants of the plant varieties (b) Carex Elata and (c) Carex Rostrata could be mixed together.
  • the plants of the plant cultivars (f) Scirpus Lacustris and (g) Iris Pseudacorus could also be mixed together.
  • plants of the plant variety Carex Acutiformis could be provided, preferably in a number ratio of 1: 4.
  • the plants of the above-mentioned different types of plants could be arranged in a single plant container and, if appropriate, arranged at a distance from one another in the flow direction or flow direction of the waste water to be cleaned. In other words, it is not absolutely necessary to arrange the plants of different plant types in one plant basin in order to achieve a certain cleaning effect.
  • Another plant-based sewage treatment plant according to the invention could be designed for a volume flow of approximately 1.2 m 3 of wastewater per hour and could be implemented as follows: Comparable to that according to FIG. 5 of DE 10 2004 023 170.2, the plant container has at least six plant basins, each of the plant basins having at least a surface area of 15 m 2 .
  • the individual plant basins are arranged one behind the other with regard to the flow direction of the wastewater to be treated and have the following plant equipment:
  • this plant water treatment plant is comparable to that of FIG. 5 from the German patent application with the official file number DE 10 2004 023 170.2, even if one or the other row of plants is now designed according to the above list.
  • the Carex Elata is a well-oxygenated Carex species (3.64 to 3.71 mg / 1) that can be combined with a low-oxygen Carex Rostrata (3.19 to 2.57 mg / 1).
  • the combination of the plants is sufficient to maintain an oxygen saturation level of 30 to 50% in the system.
  • the Carex Elata is still able to survive massive accidents and also show mining performance.
  • the combination series has an efficiency of 12.3% (during the day) in the COD reduction and an efficiency of 8.2% for H18.
  • the combination series is not suitable for night operation.
  • a continuous phosphate elimination of 4.3% can still be observed in daytime operation.
  • An efficiency reduction of 1.6% can be observed in night operation.
  • the fourth row of plants is equipped with Carex Acutiformis and Iris Pseudacorus, and the proportion of plants is essentially the ratio
  • This combination series combines a very good oxygen-carrying plant, the Iris Pseudacorus (4.88 mg / 1 to 6.06 mg / 1), with a very poorly oxygen-carrying plant, the Carex Acutiformis (3.03 to 2.52 mg / 1 ), combined. Especially in winter, this combination series shows no performance in terms of reducing the COD or H18 content in the wastewater. Thus, only the Iris Pseudacorus should be used in a new or improved system, since it shows good values based on collected data.
  • the Juncus Inflexus and the ledges are used in the other two rows of plants. According to the literature, the ledge should have good properties in the area of phosphate elimination.
  • the Juncus Inflexus as a very good oxygenator (5.6 to 6.4 mg / 1) has excellent degradation performance in the area of hydrocarbon compounds. Phosphate elimination can already be observed in young plants.
  • Phosphate elimination can primarily be assigned to the Carex Elata and Juncus Inflexus and the Scirpus Lacustris.
  • An increase in phosphate elimination can be observed in night operation.
  • phosphate-containing wastewater could be introduced into a corresponding plant basin during the day or in the evening and left there overnight, since the phosphate breakdown is higher at night than during the day.
  • the efficiency in the area of phosphate elimination is 1.1% during the day and 5.9% at night.
  • the two rows of plants in basins 6 and 7 are able to reduce the COD content of the wastewater flow during the day.
  • the Carex Elata has proven to be another preferred plant that should be used in every plant.
  • the sequence for cleaning sanitary and industrial waste water is Plants of different plant varieties the following: (a) Phragmitis Australis, (b) Juncus Inflexus, (c) Carex Riparia,
  • plants of only one plant type are preferably arranged in a plant basin. It may also be useful to arrange plants of at least two different types of plants mixed together in a plant basin. By arranging different plant types separately in each plant basin, in particular mixing of the plants of the different plant types with one another (wild growth) can be prevented over time, so that the process reliability of the plant water treatment plant with regard to the clarification of the waste water is also guaranteed in the long term.
  • plant sewage treatment plants according to the invention have already been described above, in which at least six plant basins are provided, each of which has plants of at least one plant type.
  • the plants arranged in a plant basin are preferably plants of one plant type in each case.
  • the plants arranged in the individual plant basins differ in terms of the plant type.
  • a plant wastewater treatment plant that can be used particularly flexibly can be realized if the flow direction of the wastewater to be treated can be varied in relation to the order of plants of different plant types. This could be done, for example, by having the wastewater to be cleaned after it has passed through a plant pool instead of in the - with regard to the spatial arrangement - to supply the next plant basin corresponding to the predeterminable order, it is forwarded to another plant basin. This could be done, for example, with the help of connecting lines or a pipe system, with which - for example conveyed by a pump - wastewater to be cleaned, which has passed through a plant basin, is conveyed into another plant basin which is not arranged directly adjacent to the previous plant basin.
  • a control or regulating device for example in the form of a computer, with which pumps, valves and / or locks can be actuated could be provided for the concrete implementation of such a conveyor system for the wastewater to be cleaned.
  • At least one means is provided in at least one plant container and / or in another container of the plant sewage treatment plant, with which the degree of water to be purified can be optimized at least with regard to a predefinable parameter.
  • a predeterminable parameter could be, for example, a quantity of a certain pollutant, a chemical element, a chemical compound, germs, bacteria and / or pathogens related to a volume unit of the wastewater to be cleaned.
  • this parameter could also be a property of the cleaned wastewater, for example the property that the cleaned water has drinking water quality.
  • this implicitly relates to a quantity of certain additives in the water that define an upper tolerable limit.
  • the agent could have - preferably living - filters or filter areas, the filter effect of which is based on the use of plants and / or single cells and / or multi-cells and / or bacteria.
  • at least one algae ball - in particular with the name Cladophora Aegagropila - could be provided.
  • the algal ball or balls could be arranged in a plant basin and / or in another basin of the plant water treatment plant.
  • the algae ball is one of the freshwater algae. It has the property that it can break down nitrite and nitrate from the water and can reduce pathogenic germs in the water.
  • at least one ball of algae can be arranged in a basin or plant basin of the sewage treatment plant.
  • At least one fern plant and / or at least one natural sponge could be provided. At least one plant of a fern plant and / or a natural sponge could be arranged in a plant basin of the plant water treatment plant. Fern plants can remove toxic substances from the water, e.g. Arsenic present in the water.
  • the agents preferably have microbes and / or cyano-bacteria which could be cultivated or arranged on plants in the sewage treatment plant, in particular on their root area.
  • the microbes, also bacteria, are able to N 2
  • Amoniak is a prerequisite for plant growth, which is particularly important in sewage treatment plants at high altitudes
  • the microbes could be located on the roots of the plants or on specially provided substrates (for example lava stone), which could be arranged in a plant container or in at least one basin.
  • carbon dioxide C0 2
  • C0 2 carbon dioxide
  • the carbon dioxide could, for example, be dissolved in ambient air or originate from chemical reactions that take place in the hall or in the building (eg from the chimney).
  • cyano bacteria pure oxygen (0 2 ) can be generated with the process of photosynthesis. With the pure oxygen, the pollutants present in the water can form a connection, so that this gives the plants the opportunity to absorb or break down the pollutants. This is particularly advantageous for colloidal pollutants for attachment - for example on the plant roots.
  • the agent could have artificially produced filters.
  • At least one filter is particularly preferably provided in a plant container and / or in a further container, which has clay and / or tea leaves and / or coffee grounds and / or rice husks.
  • the filter could be made as follows:
  • crushed clay is mixed with organic materials such as tea leaves, coffee grounds and / or rice husks and some water to a solid mass,
  • an essentially cylindrical pot is formed from this mass and can be closed at one end,
  • this form is dried, for example in the sun, and then cured, for example in an oven at a predefinable temperature,
  • the filter is covered with straw and placed on a pile of cow dung.
  • the filter After an hour, the filter is ready to use.
  • the filter can remove 96.4 to 99.8% of coli bacteria.
  • the concentration of the still detectable germs is therefore clearly in a range that is harmless to humans. It is conceivable that the filter in the sewage treatment plant is arranged such that all the water to be cleaned must pass through the filter or flow past it.
  • a filter could be used which has - preferably comminuted - seeds of a fruit from a tree, in particular the Moringa Oleifera tree.
  • a filter could, for example, be in the form of pressings which e.g. have the size of an ice hockey puck and could be entered in a plant pool and / or another pool. It may happen that such a pressure dissolves over time and forms connections with pollutants and / or kills bacteria. It would therefore have to be ensured that further pellets are fed to the plant water treatment plant in good time.
  • the Moringa tree is located in Africa, Madagascar, Arabia and India. It is a deciduous tree and grows up to 3 m high. The fruits of the tree are green legumes in which the seeds are found.
  • Crushed seeds have a protein that produces a positive charge and binds negatively charged particles, such as Clay, bacteria and other toxic particles in the wastewater.
  • the flocculation process arises when the proteins bind negatively charged particles and flakes are formed as a result of the aggregation of the particles in the wastewater.
  • the flakes can be removed, for example, by settling or filtration. It is conceivable that the seeds are arranged in a filter in the plant water treatment plant in such a way that all the water to be cleaned has to pass through the filter.
  • At least one filter is at the bottom of a plant container and / or one Plant basin and / or another basin provided.
  • the filter material of such a filter could, for example, have ground seeds of the fruit of the Moringa oleifera tree.
  • the filter material could be arranged between the bottom of the container or basin and a filter mat.
  • the filter mat is at least partially permeable to the waste water to be cleaned - in the sense of a filter membrane - so that an interaction between the filter material and the waste water to be cleaned is possible, which ultimately causes the waste water to be cleaned.
  • At least one is very particularly preferred
  • Flow guiding means are provided with which the wastewater to be cleaned can flow through a plant container and / or basin and / or plant basin in the horizontal and / or vertical direction.
  • a flow guide could have at least two plates arranged side by side and / or one behind the other, preferably at an angle.
  • the plates at least largely enable the wastewater to be cleaned in the sense of an oblique clarification principle, in that, for example, the water to be cleaned can be directed in the direction of a filter arranged at the bottom of the basin.
  • At least one plate could be at least partially permeable to the wastewater to be cleaned, so that part of the wastewater to be cleaned can also pass through the plate without being diverted from the plate in the flow direction intended thereby.
  • the degree of permeability of the plate is a parameter that can be tailored specifically to the specific filter arrangement or the purpose to be achieved.
  • a flow control means could have at least two plates arranged side by side and / or one behind the other - preferably essentially vertically, in particular in the sense of a weir - which alternate could be arranged from above under the water surface and from the bottom of the basin upwards in the direction of the water surface and possibly extending beyond the water surface.
  • the wastewater to be cleaned can be passed through the basin alternately in horizontal and vertical directions.
  • Flow guiding means of this type could be used in particular if filter material is provided in solution in a basin with wastewater to be cleaned, which floats in the wastewater near the water surface, so that the wastewater to be cleaned flows through and flows around these flow guiding means at least once through a layer with floating Filter material is passed.
  • the wastewater to be cleaned is to have drinking water quality at the end of the clarification process, it is provided that the wastewater to be cleaned is heated with at least one heating medium for a predefinable period of time. In general, it should be sufficient to heat the water to be cleaned for at least one hour to at least 50 to 60 degrees Celsius. This can destroy pathogens in particular.
  • the heating medium could have at least one instantaneous heater through which the wastewater to be cleaned can be conducted.
  • a instantaneous heater in the present sense is to be understood in particular as a device through which the wastewater to be cleaned or a heat exchange medium is passed and with which the wastewater to be cleaned or the heat exchange medium is heated directly, for example by a gas flame from a gas combustion or by heat exchange with one warmer medium.
  • the flow rate and / or the flow rate of the wastewater to be cleaned should be predeterminable and / or controllable in this case, in order that the water to be cleaned is predeterminable Heat the minimum time to a predefinable minimum temperature.
  • the heating medium could have at least one heat cycle or a heat pump.
  • a heat cycle should have at least connecting lines, at least one instantaneous heater, at least one heat exchanger arranged in a plant basin or further basins and a heat exchange medium.
  • the heat exchange medium is heated in the instantaneous water heater and conducted to the heat exchanger via the connecting lines in order to heat the waste water to be cleaned.
  • the heat exchange medium could be a liquid or a gas and could be circulated through the heat circuit with a pump.
  • the flow heater has a solar collector and / or is assigned to a machine arranged in the building, which emits thermal energy during operation to the heat exchange medium circulating through the flow heater.
  • a heating of the waste water to be cleaned throughout • - be realized inexpensively a particularly advantageous manner, since in such a case relative to the heating of the wastewater no electric current from a power grid, gas or oil to be burned.
  • a continuous flow heater will be designed in the form of a solar collector in particular if the plant-based sewage treatment plant according to the invention is operated in an area with a lot of sunlight.
  • at least one device for the optical concentration of sunlight could be provided, for example with mirrors or lenses, in particular Fresnel lenses.
  • the electrical current being used to heat an electrical thermal resistor a photovoltaic system, preferably with solar cells or photo elements.
  • At least one device for the optical concentration of sunlight could also be assigned to the solar cells or the photo elements.
  • a solar collector and / or part of the photovoltaic system could also be arranged to increase the efficiency of heat or electricity generation in such a way that it is aligned with the current special status.
  • the electrical current generated with the photovoltaic system could also be used to operate other components of the plant-based sewage treatment plant. Electrically operated water pumps can be considered as possible consumers.
  • the electrical current generated with the photovoltaic system is preferably stored in at least one accumulator, so that an electrical supply to the corresponding components of the plant water purification system is ensured even at night or in unfavorable weather conditions.
  • the wastewater to be cleaned could be heated in a basin or buffer basin, which can be provided in the direction of flow of the wastewater to be cleaned at the beginning and / or at the end of the sewage treatment plant. Thus, not all of the plants arranged in the plant basins are directly exposed to the heated water.
  • the thermal energy supplied to the wastewater to be cleaned is at least partially used for heating the building, for example with the aid of a heat pump provided for this purpose.
  • the heating process of the wastewater to be cleaned could be included in the overall concept of the air conditioning of the building and the energy balance on which the plant-based sewage treatment plant according to the invention is located.
  • the wastewater to be cleaned is at least partially cleaned electrolytically.
  • bare electrical lines could be provided in a plant container or further container through which electrical current can be conducted. This current could flow off via the wastewater to be cleaned onto a correspondingly provided pole area on the plant basin or plant container.
  • the wastewater to be cleaned usually has enough salts, heavy metals, mineral components or ions, so that the electrical conductivity of the wastewater to be cleaned is ensured. Both direct current and alternating current could be used. A high voltage, for example 10,000 to 20,000 V, of a low current strength is preferably used.
  • Pathogens in the wastewater to be cleaned could at least partially be killed by exposure to high-energy radiation. This can e.g. with light from the ultraviolet wavelength spectrum. For example, ultraviolet light from the sun could be used as the light source and / or at least one UV lamp could be used that generates ultraviolet light.
  • the wastewater to be cleaned is preferably passed through a basin of low water depth and a relatively large water surface, since high-energy radiation does not have a large depth of penetration into water and the wastewater to be cleaned should at least largely be penetrated by the high-energy radiation.
  • At least one paper filter which could have shredded or recycled waste paper or paper, could be provided for filtering the waste water to be cleaned. It is also conceivable to provide a filter or a filter area with finely chopped green waste, for example of grass, with which the wastewater to be cleaned can be at least partially cleaned. Apart from a filter medium, such as small chopped green waste, which could be entered in a certain area in the water to be cleaned, the means for optimizing the degree of purification of the water to be cleaned are at least in terms of a predefinable parameter at a predeterminable location or fixed in the Plant sewage treatment plant arranged.
  • the residence time of the wastewater to be cleaned in a plant container and / or in a further container and / or in a plant basin can be predetermined in such a way that an almost optimal clarifying effect can be achieved.
  • a device for introducing oxygen into the wastewater to be cleaned has a waste water supply, which in the simplest case could be implemented by a pipe.
  • the wastewater supplied by the wastewater supply falls in free fall onto a baffle, which allows the wastewater to break up into drops.
  • a baffle can be thought of as several ribs or lamellae arranged transversely or obliquely to the direction of fall, which could be in the form of metal strips and similar to a washboard.
  • an impact baffle can be understood to mean anything that enables the waste water falling on the baffle to form drops.
  • the device could be a Have housing which at least largely surrounds the baffle.
  • the housing could have an opening or an open area through which or which ambient air can reach the baffle, so that oxygen from the ambient air can be introduced into the wastewater to be cleaned.
  • the wastewater that has passed through the device can then be further processed in the plant sewage treatment plant with an increased proportion of oxygen.
  • the method according to the invention relates to a method for purifying wastewater with a plant sewage treatment plant.
  • the plant wastewater treatment plant comprises a plant container, a feed unit, a discharge unit and plants. Waste water to be cleaned is fed to the plant sewage treatment plant with the feed unit. With the discharge unit, cleaned wastewater is discharged from the sewage treatment plant.
  • the plants are arranged in the plant container and are designed such that they are arranged in the plant container without a substrate.
  • a plant container preferably has at least two plant basins. At least one further container can be provided. At least part of the plant container is arranged on a building roof. Plants at least two different types of plants are provided in the plant container. Depending on the type of wastewater - for example industrial and / or sanitary wastewater - the wastewater to be cleaned is cleaned in a predetermined order by plants of different plant types.
  • the method according to the invention for the purification of waste water can in particular be carried out with a plant-based sewage treatment plant according to one of claims 1 to 44, so that to avoid this of repetitions, reference is made to the preceding part of the description.
  • the plant-based sewage treatment plant according to the invention also works at night, that is to say that the plants are at night without light.
  • a plant-based sewage treatment plant on the roof is also advantageous in the event of a fire, since the water located there can then be used for fire protection.
  • the wastewater can be reduced by approximately 50 percent, which is primarily caused by water evaporation or water evaporation in the plant-based sewage treatment plant.
  • Oxygen is produced in a particularly advantageous manner with a plant-based sewage treatment plant according to the invention.
  • this fact can be used for emissions trading, since an industrial company with a plant-based sewage treatment plant according to the invention can thereby emit more CO 2, since the plant-based sewage treatment plant produces oxygen and can be offset against the higher CO 2 emissions.
  • the plant-based wastewater treatment plant according to the invention is primarily used for cleaning or reducing wastewater,> so that this represents a possibility of fulfilling the requirements stipulated in the Federal Emissions Control Act.
  • sewage treatment plants arranged on roofs can be a solution because the fly dust can settle there on the water surface and is thus permanently bound and can also be cleaned or dismantled by the sewage treatment plant.
  • the plant wastewater treatment plant according to the invention can reduce the cost of the industrial and / or sanitary wastewater obtained, since high costs for industrial (special) disposal of the wastewater can be saved.
  • a sewage treatment plant according to the invention can be designed such that it is able to deliver the wastewater to be cleaned in drinking water quality. This could be used particularly advantageously in regions in which drinking water is in short supply or in which drinking water is not supplied directly via pipelines (for example remote farms). But even in metropolitan areas where this is not the case, this can significantly reduce the costs of drinking water supply. This also solves the problem of land use for creating natural areas (green areas).
  • the plants in a plant-based sewage treatment plant usually work for at least 20 years, so that after an initial investment - particularly with regard to the purchase of the plants - such a plant pays for itself very quickly.
  • there are no roof repairs because the roof is not exposed to weather conditions such as sun, hail or snow due to the plant-based sewage treatment plant.
  • the fact that green plants are arranged on the roofs of the buildings gives people, and in particular employees of an industrial company, a positive environment and a guarantee of wellbeing.
  • FIG. 2 shows a plan view of a second exemplary embodiment of a plant water treatment plant according to the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of a third exemplary embodiment of a plant water treatment plant according to the invention
  • FIG. 4 shows a top view of a fourth exemplary embodiment of a plant water treatment plant according to the invention
  • FIG. 5 shows a side view of part of an exemplary embodiment of a plant water treatment plant according to the invention
  • Fig. 10 shows a device for introducing oxygen into the wastewater to be cleaned.
  • FIG. 1 shows a plant-based sewage treatment plant 10 according to the invention in plan view for a flat roof in an industrial application, ie for cleaning industrial waste water.
  • the wastewater to be cleaned is fed to the sewage treatment plant 10 via the feed line, which is only schematically indicated by the arrow 12.
  • the wastewater to be cleaned is conducted in several decanters 14 arranged at ground level for sedimentation.
  • Via the line 16, which is assigned to the feed unit of the sewage treatment plant 10 the waste water to be cleaned is pumped or directed into the antechamber 20 with the aid of the pump 18.
  • Via the waterfall 22, which is only indicated schematically, the wastewater to be cleaned falls freely into the intermediate store 24 over a distance of a few cm.
  • the intermediate store 24 is optional here, it serves to compensate for wastewater peaks, that is, for example, unexpectedly high amounts of water per time interval.
  • the buffer store 24 is a retention container or another container. From there it flows into an intermediate basin 26, from which the waste water to be cleaned is fed to the plant container 32 via the lines 30 with the aid of the pump 28.
  • the wastewater directed into the plant container 32 flows through the plant container 32 in the direction of the arrow 34 and is conducted via the lines 36 to the outlet 38, which is only indicated schematically.
  • part of the wastewater supplied to the plant water treatment plant 10 can also evaporate in the basins 20, 24, 32.
  • the basins 20, 24, 32 arranged on the building roof are accessible via the stairs 40.
  • a plurality of areas 42 with plants are provided in the plant container 32. Plants of different plant types are arranged in the areas 42. Plants of the Carex Riparia plant variety are arranged in the first two areas 42 identified by the reference numeral 44. A number of rows of plants of two plant varieties, namely the Carex Elata and Carex Rostrata varieties, are arranged in the area 42 identified by the reference numeral 46. Plants of the Iris Peudacorus plant variety are provided in the area 42 identified by the reference numeral 48. Plants of the Juncus Inflexus plant variety are arranged in the area 42 identified by the reference numeral 50.
  • the area 42 identified by the reference numeral 52 several rows of plants of two plant types are arranged, namely the plant cultivars Scirpus Lacustris and Iris Pseudacorus.
  • the area 42 identified by the reference numeral 54 faces Plants of the F2 plant variety and is not absolutely necessary.
  • the plants arranged in the areas 44 to 54 are all arranged in a plant container 32.
  • the entire plant container 32 has a slight incline on the roof, so that the waste water fed into the plant container 32 via the feed lines 30 - over almost the entire width of the plant container 32 - flows in the flow direction 34 to the outlet 38 due to the force of gravity.
  • the order or sequence of the plants of the different types of plants in the areas 44 to 54 in relation to the flow direction 34 is coordinated to enable optimal cleaning of industrial wastewater.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a top view of a second exemplary embodiment of a plant water treatment plant 10 according to the invention
  • Plant wastewater treatment plant is especially designed for cleaning sanitary wastewater.
  • the plant container is identified by reference number 56.
  • the wastewater to be cleaned first reaches a filling container 58 via a feed unit (not shown in FIG. 2).
  • a feed unit not shown in FIG. 2
  • From there the wastewater to be cleaned arrives in the flow direction 34 into the plant basin 60, in which plants of the Juncus Inflexus plant variety are arranged.
  • the water to be cleaned passes through the plant basin 60 from right to left.
  • At the left end of the plant basin 60 there is a conduit 62, which is only shown schematically with an arrow, with which the waste water to be cleaned reaches the plant basin 64.
  • the plant pool 64 there are plants of the two different Carex plant varieties Acutiformis and Iris Pseudacorus arranged.
  • the plants are arranged in individual rows - only shown schematically with the reference numeral 66 - alternately one behind the other transversely to the flow direction 34.
  • the flow direction of the waste water to be cleaned in the plant basin 64 is from left to right.
  • a further conduit 67 through which the waste water to be cleaned flows into the plant basin 68, in which plants of the plant type F2 are arranged. From the right end of the plant basin 68, the waste water to be cleaned flows to the left end to the conduit 70, where it flows into the next plant basin 72.
  • Plants of the Carex Elata plant variety are arranged in the plant basin 72. After the wastewater to be cleaned has flowed through from the left to the right end of the plant basin 72, the wastewater to be cleaned passes through the conduit 74 into the plant basin 76, in which plants of the plant varieties Iris Pseudacorus and Scirpus Lacustris are arranged one behind the other in individual rows transverse to the flow direction 34, This is comparable to the arrangement of the rows of plants 66 in the plant basin 64. After the wastewater to be cleaned has passed through the plant basin 76, the wastewater is discharged from the plant water treatment plant 10 by the purely schematically indicated discharge unit 78.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of a plant water treatment plant 10 in a plan view, which is particularly geared towards the cleaning of industrial and sanitary wastewater.
  • several plant basins are provided in a plant container 80.
  • the direction of flow of the water to be purified in the operating state of the plant water treatment plant shown in FIG. 3 is comparable to the direction of flow as shown in FIG. 2.
  • the wastewater to be cleaned passes through the plant water treatment plant 10 shown in FIG. 2 in the horizontal direction Serpentine or meandering.
  • the wastewater to be cleaned passes from the filling tank 58 into the first plant tank 82, which is equipped as a pre-cleaning tank with plants of the Phragmitis Australis variety. Plants of the Phragmitis Australis variety are also provided in the plant basin 84.
  • This plant pool 84 also serves as a storage pool.
  • the plant basins 86 to 98 are equipped with plants of the following plant types:
  • Plant pool 86 Juncus inflexus
  • Plant pool 88 Carex Riparia
  • Plant basin 90 and 92 Carex Elata and Carex Rostrata in individual rows arranged transversely to the flow direction 34 alternately one behind the other (comparable to the rows 66 in the plant basin 64),
  • Plant basin ⁇ 94 Iris pseudacorus
  • Plant basin 96 Scirpus Lacustris
  • Plant basin 98 Scirpus Lacustris and F2 in single
  • FIG. 4 shows a plant sewage treatment plant 10 which is of a similar design compared to the plant sewage treatment plant 10 from FIG. 3.
  • the equipping of the individual plant basins 82 to 98 with plants in the plant water treatment plants 10 of FIGS. 3 and 4 is essentially the same.
  • the plant-based sewage treatment plant 10 shown in FIG. 4 can, however, also be operated flexibly in the sense that it too Waste water of a different kind can be cleaned. This is possible because this plant water treatment plant 10 has a device 100 for varying the order in which the water to be cleaned passes through the individual plant basins 82 to 98.
  • the device 100 comprises a plurality of 2/2-way valves 102 which have a blocking and a passage position.
  • connecting lines 103 in the form of tubes are provided, which connect the individual 2/2-way valves 102 to one another.
  • Connecting lines 105 are provided, with which 2/2-way valves are connected to the individual plant basins 82 to 98. Pumps (not shown) could be provided in the device 100, with which the waste water to be cleaned can be pumped from one plant basin to another plant basin.
  • the valve positions of the 2/2-way valves 102 are selected such that the wastewater to be cleaned is first introduced into the plant basin 84 via the feed line 104.
  • the 2/2-way valves 112, 114 and 116 are set with their flow position in the active position.
  • the 2/2-way valves with the reference numerals 118 to 144 all set to flow so that the wastewater to be cleaned after passing through the plant basin 84 next passes through the plant basin 86, then the plant basin 90 and finally the plant basin 96.
  • the plant basins 82, 88, 92, 94 and 98 are not acted upon with wastewater to be cleaned or are not used for cleaning this wastewater.
  • a direct connecting line can be produced between the plant basin 92 and the plant basin 84, via which the waste water conducted into the plant basin 84 is conducted directly to the plant basin 92 can, namely because direct drainage from the plant basin 84 is no longer possible due to the valve positions of the 2/2-way valves 102.
  • FIG. 5 shows a side view of a plant basin 146, which is part of a plant water treatment plant according to the invention.
  • the plant basin 146 is arranged on a roof 147, which, however, is only drawn in schematically and only in sections. It is indicated only schematically that the wastewater to be purified is introduced into the plant basin 146 from the left in the direction of the arrow 148.
  • Partially permeable plates 150, 152 are provided on the plant basin 146, essentially in the vertical direction are arranged and extend across the entire width of the plant basin 146 - running perpendicular to the plane of the drawing. A small proportion of the wastewater to be cleaned can pass through pores in the plates 150, 152 (not shown in FIG. 5).
  • the first plate 150 with respect to the arrow 148 extends from above to below the water surface 154 of the waste water to be cleaned located in the plant basin 146.
  • the plate 152 extends from the bottom of the plant pool 146 to approximately the water surface 154 and is arranged here in the sense of a weir.
  • the second plate 150 which is arranged to the right of the first plate 150 already mentioned, also extends from above to below the water surface 154.
  • the wastewater to be cleaned has to flow upwards in the vertical direction in order to flow further from left to right over the plate 152 in the direction of arrow 148.
  • the wastewater to be cleaned first flows down essentially in the vertical direction and then again essentially upwards in the vertical direction in order to exit the plant basin 146 through the paper filter 156 arranged on the right plant basin edge.
  • the paper filter 156 contains, among other things, shredded waste paper.
  • a plurality of algae balls 158 of the Cladophora Aegagropila variety are also arranged in the lower left region, which float freely in the left part of the plant basin 146.
  • ground seeds of the fruit of the Moringa oleifera tree are present provided with which bacteria are killed.
  • the ground seeds are prevented from emerging from the plant basin 146 by suitable mechanical filter means (not shown) in front of the paper filter 156.
  • the mechanical means could be, for example, a grid with sufficiently small grid holes, which is designed or shaped in such a way that no blockages occur when the water emerging from the plant basin 146 emerges. Mechanical filter means would not be necessary, for example, if the water outlet from the plant pool 146 were arranged in a lower region - below the region 160 - of the plant pool 146.
  • FIG. 6 shows a side view of a further plant basin 162, into which the waste water to be cleaned is introduced from the left-hand side - indicated by the direction of the arrow 148.
  • the plant basin 162 has only a small water depth.
  • fern plants 163 and pellets 164 ground seeds of the fruit of the Moringa oleifera tree are provided.
  • the size of the compacts 164 are comparable to that of an ice hockey puck.
  • a filter mat 166 which is permeable to the effluent to be purified. Ground seeds of the fruit of the Moringa oleifera tree are also provided between the filter mat 166 and the bottom of the plant basin 162.
  • the filter mat 166 is not permeable to the seeds, so that a filter medium is provided in a stationary manner over almost the entire bottom area of the plant basin 162.
  • plates 168 are arranged obliquely one behind the other and have a low permeability for the water to be cleaned. The plates extend from above to below the water surface 154, but not completely to the filter mat 166.
  • a plurality of artificially produced filters 170 which have, for example, clay, tea leaves, coffee grounds and rice husks, are provided in a fixed manner, based on a simple illustration. This can also be used to kill bacteria, pathogens and germs in the wastewater to be cleaned.
  • Fig. 7 shows a schematic side view of a basin 172, which is part of a plant water treatment plant according to the invention.
  • wastewater to be cleaned is introduced from the direction of arrow 148 and in which no plants are arranged.
  • the wastewater to be cleaned introduced into the basin 172 passes through the basin 172 from left to right and - which is only indicated schematically - is discharged from the basin 172 on the right side in the direction 174.
  • a heating circuit 176 having a heat cycle is arranged in the basin 172.
  • the heating means 176 has a flow heater 178 arranged in the building, with which the heat exchange medium circulating in the heat circuit via the connecting lines 180 is heated.
  • the heat exchange medium is pumped through the heat cycle with the pump 182.
  • a heat exchanger 184 is provided in the basin 172 and is connected to the connecting lines 180 of the heat circuit.
  • the heat exchange medium conveyed by the pump 182 and heated by the flow heater 178 is passed through the heat exchanger 184.
  • the wastewater to be cleaned in the basin 172 is brought to a temperature of at least one hour heated at least 60 degrees Celsius. This means that germs and Legionella in the wastewater to be cleaned can be killed.
  • FIG. 8 shows a side view of two basins 186, 188, which form part of a plant-based sewage treatment plant according to the invention.
  • Waste water to be cleaned is first led into the basin 186 - as indicated schematically by arrow 148. From there it is conveyed by the pump 182 via the connecting line 190 to the continuous-flow heater designed in the form of a solar collector 192.
  • the wastewater to be cleaned passes through the solar collector 192 and is conducted into the basin 188 via the connecting line 194.
  • the solar collector 192 and thus the wastewater contained therein is heated by the sun 196 so that germs and bacteria present in the water to be cleaned can also be killed with it.
  • Fig. 9 shows a schematic side view of a basin 197, which is part of an inventive
  • Plant clarification system and is arranged on a roof 147.
  • the wastewater to be cleaned is introduced into the basin 197 from the left and, after it has passed through, is discharged from the basin 197 from the left to the right on the right side.
  • An electrical heating coil or an electrical heating resistor 198 is arranged in the basin 197 and is electrically connected to the solar cell 200 of the potato system 202 via the electrical lines 204.
  • the solar cell 200 converts light rays from the sun 196 into electrical current.
  • the electrical current is supplied to the electrical device 206 via the electrical lines 204.
  • With the mirrors 207 light rays from the sun 196 are directed onto the solar cell 200, which would not strike the solar cell 200 without the mirrors 207.
  • Both the solar cell 200 and the mirror 207 could be aligned with the respective position of the sun 196, for example with - not shown - motorized swivel devices.
  • the electrical device 206 has, in particular, an accumulator in which the electrical energy generated by the solar cell 200 can be stored and with which individual components of the plant-based sewage treatment plant can also be operated when there is temporarily no sunlight.
  • the electrical device 206 can furthermore have control units as well as voltage, current and frequency converters or converters.
  • An electrical heating resistor 198 is connected to the electrical device 206 via electrical lines 204, so that with the aid of the electrical heating resistor 198 the wastewater to be cleaned located in the basin 197 can be heated - according to the immersion heater principle.
  • bare electrical lines 208 are also provided, which are likewise connected to the electrical device 206 via the electrical lines 204. Due to the high-voltage and low-current electrical current conducted through the bare electrical lines 208, an electrical field is formed between the bare electrical lines 208 and the po surface 210, with which the waste water in the basin 197 is electrolytically cleaned.
  • the device 10 shows a device 212 for introducing oxygen into the wastewater to be cleaned.
  • the device 212 could, for example, be arranged in an area near the feed unit of a plant-based sewage treatment plant according to the invention in order to introduce oxygen into the wastewater to be cleaned in the earliest possible state of clarification or purification.
  • the device 212 could, however, also be provided in the middle of a plant water treatment plant, for example where plants with little oxygen input have preceded the flow direction of the water to be cleaned.
  • the device 212 has a waste water supply 214, which in this exemplary embodiment is implemented by a pipe.
  • the wastewater supplied by the wastewater supply 214 falls in free fall onto a baffle 216, whereby the wastewater can break up into drops.
  • the baffle 216 has a plurality of ribs 218 which are arranged transversely and / or obliquely with respect to the direction of fall of the wastewater to be cleaned and are specifically formed by metal strips.
  • the device 212 has a housing 220 which at least for the most part surrounds the baffle 216.
  • the housing 220 comprises an open area 222, via which ambient air can reach the baffle 216, so that oxygen from the ambient air can be introduced into the wastewater to be cleaned.
  • the housing 220 has a glass plate 224, so that the baffle grid 216 is visible from the outside, in order, for example, to be able to easily see impurities or deposits on the baffle grid 216.
  • an oxygen saturation of at least 25% can be achieved at a relatively low volume flow of approx. 30 l / h.
  • Higher volume flows 60 1 / h and 100 1 / h) cause an oxygen input of over 50% (namely, for example, 57% and 68%).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pflanzenkläranlage zum Reinigen von Abwasser und ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser. Die Pflanzenkläranlage (10) umfasst mindestens einen Pflanzenbehälter (32), eine Zuführeinheit (16), eine Abführeinheit (36) und Pflanzen. Mit der Zuführeinheit (16) ist zu reinigendes Abwasser der Pflanzenkläranlage (10) zuführbar. Mit der Abführeinheit (36) ist gereinigtes Abwasser von der Pflanzenkläranlage (10) abführbar. Die Pflanzen sind in dem Pflanzenbehälter (32) angeordnet und derart ausgebildet, dass sie in dem Pflanzenbehälter (32) ohne Substrat angeordnet sind. Ein Pflanzenbehälter (32) weist vorzugsweise mindestens zwei Pflanzenbecken (82 - 98) auf. Mindestens ein weiterer Behälter (20, 24, 26, 146, 162, 172, 186, 188, 197) kann vorgesehen sein. Zumindest ein Teil des Pflanzenbehälters (32) ist auf einem Gebäudedach (147) angeordnet. In dem Pflanzenbehälter (32) sind Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten vorgesehen. In Abhängigkeit der Art des Abwassers - beispielsweise industrielles und/oder sanitäres Abwasser - ist das zu reinigende Abwasser in einer vorgebbaren Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten reinigbar. Mit der Pflanzenkläranlage (10) soll industrielles und/oder sanitäres Abwasser reinigbar sein, d.h. sie soll also für Industriebetriebe und/oder private Haushalte einsetzbar sein. Ganz besonders bevorzugt soll mit der Pflanzenkläranlage (10) das zu reinigende Abwasser einen hohen Reinheitsgrad aufweisen, beispielsweise den von Trinkwasser.

Description

Pflanzenkläranlage zum Reinigen von Abwasser
Die Erfindung betrifft eine Pflanzenkläranlage zum Reinigen von Abwasser und ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser.
In vielen industriellen Unternehmen entstehen produktionsbedingt verschiedene Abwässer. Normalerweise wird Abwasser durch technische Verfahren in Kläranlagen gereinigt. Zur Reinigung von kleineren Abwasserströmen bzw. Abwassermengen werden schon seit längerer Zeit alternativ zu beispielsweise herkömmlichen Kläranlagen so genannte naturnahe Verfahren eingesetzt. Beim Einsatz von naturnahen Verfahren werden die Selbstreinigungsmechanismen der Natur genutzt und zudem neue Feuchtbiotope und Grünflächen geschaffen. Außerdem sind solche naturnahen Verfahren mit erheblicher Kostenersparnis verbunden.
Pflanzenkläranlagen, wie sie schon vielerorts verwendet werden, gehören zu diesen naturnahen Verfahren. Eine Pflanzenkläranlage beruht auf einer biologischen Symbiose zwischen speziell gezüchteten Wasserpflanzen und Mikroorganismen, wie zum Beispiel Bakterien, Pilze und Algen.
Bisherige Pflanzenkläranlagen werden hauptsächlich von privaten Haushalten und Kommunen betrieben und werden zumeist dort eingesetzt, wo ein Anschluss an eine zentrale Abwasserreinigung zu kostenintensiv ist. Bei diesen Anlagen sind die Pflanzen auf Erde, Kies oder Sand (d.h. in einem Substrat) gepflanzt. Üblicherweise benötigen die Pflanzenkläranlagen jedoch verhältnismäßig große Flächen, die insbesondere in Industriebetrieben meistens nicht vorhanden sind. Lediglich beispielhaft wird auf die DE 196 30 831 C2 verwiesen, aus welcher eine Pflanzenkläranlage bekannt ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pflanzenkläranlage und ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll es möglich sein, mit der Pflanzenkläranlage industrielles und/oder sanitäres Abwasser zu reinigen, sie soll also für Industriebetriebe und/oder private Haushalte einsetzbar sein. Ganz besonders bevorzugt soll mit der Pflanzenkläranlage das zu reinigende Abwasser einen hohen Reinheitsgrad aufweisen, beispielsweise den von Trinkwasser.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß umfasst eine Pflanzenkläranlage der eingangs genannten Art mindestens einen Pflanzenbehälter, eine Zuführeinheit, eine Abführeinheit und Pflanzen. Mit der Zuführeinheit ist zu reinigendes Abwasser der Pflanzenkläranlage zuführbar. Mit der Abführeinheit ist -* gereinigtes Abwasser von der Pflanzenkläranlage abführbar. Die Pflanzen sind in dem Pflanzenbehälter angeordnet und derart ausgebildet, dass sie in dem Pflanzenbehälter ohne Substrat angeordnet sind. Ein Pflanzenbehälter weist vorzugsweise mindestens zwei Pflanzenbecken auf. Mindestens ein weiterer Behälter kann vorgesehen sein. Zumindest ein Teil des Pflanzenbehälters ist auf einem Gebäudedach angeordnet. In dem Pflanzenbehälter sind Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten vorgesehen. In Abhängigkeit der Art des Abwassers - beispielsweise industrielles und/oder sanitäres Abwasser - ist das zu reinigende Abwasser in einer vorgebbaren Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten reinigbar. Es werden Pflanzen eingesetzt, deren Wurzeln sich nach spezieller Züchtung so ausgebildet haben, dass sie zunächst ohne Substrat im Wasser sich an einer definierten Stelle befinden und insbesondere dort stehen, beispielsweise auf dem Boden des Pflanzenbehälters. Falls der Pflanzenbehälter mit einer Teichfolie versehen ist, stehen die Pflanzen direkt auf dieser Teichfolie. Diese Pflanzen reinigen das durch den Pflanzenbehälter geleitete Abwasser in ihrem Wurzelraum in Symbiose mit den dort lebenden Mikroorganismen. Im Laufe der Zeit können sich Ablagerungen bilden, die jedoch nicht unter den Begriff „Substrat" im Sinn der vorliegenden Erfindung zu sehen sind. Unter dem Begriff „Substrat" im Sinn der vorliegenden Erfindung ist vielmehr ein Bodensystem mit einem natürlichen Bodenkörper im Sinne von Kickuth, siehe beispielsweise ATV-Handbuch, „Biologische und weitergehende Abwasserreinigung", Ernst & Sohn, Berlin, 4. Auflage, 1997, bzw. ein künstlich zusammengesetzter Bodenkörper aus verschiedenen Komponenten zu verstehen. Die Ablagerungen hingegen können von Zeit zu Zeit entfernt werden. Die geeigneten Pflanzen werden derart ausgebildet, dass sie an die klimatischen Verhältnisse und an die Abwassereigenschaften angepasst sind.
Grundsätzlich könnte das Gebäudedach ein Flachdach oder ein Spitzdach aufweisen. Ein Gebäudedach in Form eines Flachdaches wird üblicherweise bei Industriehallen oder Bungalows, ein Gebäudedach in Form eines Spitzdaches insbesondere bei privaten Wohnhäusern vorliegen. Dementsprechend ist vorgesehen, die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage sowohl in industriellen als auch im privaten Bereich einzusetzen beziehungsweise zu nutzen.
Ganz besonders bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung eine Pflanzenkläranlage zum Reinigen von Abwasser, wie sie in den Patentanmeldungen mit den amtlichen Aktenzeichen DE 10 2004 023 170, PCT/EP2004/053100, DE 10 2004 028 250, DE 10 2004 032 644, DE 10 2004 052 813 und DE 10 2005 016 874 offenbart sind, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldungen vollumfänglich hier einzufügen ist und auf welchen im folgenden Bezug genommen wird.
Idealerweise werden die Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten in einer geeigneten Reihenfolge in den Becken angeordnet, wobei die Reihenfolge der Anordnung der Pflanzen der unterschiedlichen Pflanzensorten speziell auf die Eigenschaften - z.B. den Verschmutzungsgrad, den pH-Wert, den Salzgehalt und/oder den Schwermetallanteil - des zu reinigenden Abwassers ausgerichtet sein können. Die Reihenfolge der Pflanzensorten ist hierbei auf die Art des zu reinigenden Abwassers abgestimmt, um nämlich möglichst viel Schadstoffe, Schwermetalle und sonstige chemische Verbindungen aus dem zu reinigenden Abwasser abzubauen. Dementsprechend könnte die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage in ihrer Anordnung der Reihenfolge der unterschiedlichen Pflanzensorten speziell auf eine bestimmte Art von Abwasser konfiguriert werden, wobei dann lediglich Abwasser dieser Art von der Pflanzenkläranlage gereinigt wird. Alternativ hierzu könnte die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage derart ausgestaltet sein, dass mit ihr Abwasser unterschiedlicher Art gereinigt werden kann, beispielsweise dadurch, dass das jeweils zu reinigende Abwasser in einer variierbaren Reihenfolge an Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten vorbeigeleitet wird bzw. von den entsprechenden Pflanzen gereinigt wird. Somit ergibt sich in ganz besonders vorteilhafter Weise eine Pflanzenkläranlage, die flexibel für Abwasser unterschiedlichster Art einsetzbar ist, so dass beispielsweise an einem Tag lediglich sanitäres Abwasser und in einem darauf folgenden Zeitraum lediglich industrielles Abwasser gereinigt werden kann .
Ganz besonders bevorzugt sind für die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage Pflanzen der im Folgenden angegebenen Pflanzensorten vorgesehen: Carex Riparia und/oder Carex Elata und/oder Carex Gracilis und/oder Juncus Inflexus und/oder Carex Acutiformis und/oder Scirpus Lacustris und/oder Iris Pseudacorus und/oder Carex Rostrata und/oder Phragmitis Australis und/oder F2, wobei die F2 eine Kreuzung aus der Carex Gracilis und der Carex Elata ist.
Einige Eigenschaften der Pflanzen der Pflanzensorte Carex Riparia (Ufersegge) sind im folgenden aufgeführt:
Phosphatelimination: Für die Phosphatelimination in einem Abwasserstrom ist hauptsächlich die Carex Riparia verantwortlich. Bei einem Volumenstrom von ca. 1,2 m3/h zugeführter Abwassermenge kann mit dieser Pflanze durchschnittlich 21 % tagsüber und 40 % nachts Phosphate eliminiert bzw. abgebaut werden. Dies entspricht einer effektiven Phosphatelimination von 300 bis 1000 mg/1. Die hier angegebenen Messwerte beziehen sich auf eine exemplarische Pflanzenkläranlage, welche eine wirksame Oberfläche von ca. 140 m2 bei einer Durchflussgeschwindigkeit von 1,2 m3/h aufweist.
CSB Abbau (CSB = Chemischer-Sauerstoff-Bedarf) : Die Carex Riparia ist in der Lage den CSB-Gehalt des Abwasserstroms um 40% tags und 13 % nachts zu reduzieren. Dies entspricht einer Verringerung von 200 bis 500 mg/1. Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich hierbei hauptsächlich um leicht abbaubare KohlenstoffVerbindungen handelt.
H18 ( = Messverfahren zu Bestimmung von Öl im Wasser) : Unter normalen Bedingungen kann die Carex Riparia 3 mg/1 schwerlösliche Mineralölkohlenstoffe so umwandeln, dass sie von den Pflanzen aufgenommen werden können. Unter Störfallbedingungen (H18-Störfall) zeigt sie auch hervorragende Eigenschaften und ist in der Lage, diese Stossbelastung bis zu einem gewissen Grad aufzufangen und zu bewältigen, ohne Schaden zu nehmen (Hl8-Elimination bzw. Aufnahme/Puffern von ca. 500 mg/1) .
Sauerstoffeintrag: Bei Messungen hat sich gezeigt, dass der Sauerstoffgehalt im Abwasser ausreicht, aerobe Bedingungen im Becken aufrechtzuerhalten, und zwar sowohl im Tag- als auch im Nachtbetrieb. Bei den Messungen lag der Sättigungsgrad des Abwassers zwischen 30 bis 50 %, sowohl tags über als auch nachts .
Aufgrund dieser Eigenschaften ist es vorteilhaft, die Carex Riparia an einem Einlauf eines Hauptbeckens bzw. Pflanzenbeckens der erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage zu positionieren. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Carex Riparia von den untersuchten Carexarten den besten Sauerstoffeintrag in das System einbringt (3,89 bis 4,76 mg/1) . Sie bildet auch einen geschlossenen Wurzelteppich aus, mit einem ausgeprägten Biofilm in den mittleren Wurzelbereichen. Somit ist die Flächenbildung bei dieser Pflanze besonders ausgeprägt. Die Dicke des Biofilms kann z.B. mit der von der Carex Paniculata verglichen werden.
In einer Pflanzenkläranlage zu sanitären Zwecken spielt die Carex Elata (Steife Segge) eine wichtige Rolle. Sie hat folgende Eigenschaften:
■ wächst und ist auch im Schatten / Halbschatten einsetzbar
■ Sauerstoffeintrag: geschnitten 3,71 mg/1, ungeschnitten 3,61 mg/1 [Sat03] . Anhand dieser Werte wird deutlich, dass der Prozess der Fotosynthese der Pflanzen keinen wesentlichen Einfluss auf den Sauerstoffeintrag nimmt. Speicherung von Nährstoffen
Spaltung von C-Verbindungen (Kohlenstoff-Verbindungen)
Ammonium-Abbau: ca. 50%
Nitrat-Abbau: ca.70%
Nitrit-Abbau: ca. 30%
Abbaurate Krankheitserreger: ca. 50%
Mit der Abkürzung [Sat03] ist die Arbeit von Miriam Sartor mit dem Titel „Energiebilanzierung für eine Dach- Pflanzenabwasser-Reinigungsanlage ohne Bodenkörper (PWTR) unter Berücksichtigung der durch die Phytolysepflanzen® eingetragenen Sauerstoffmenge" der Abteilung Umweltschutz, John Deere Werke Mannheim, 2003, bezeichnet.
Die Pflanze Carex Elata ist für den Abbau von
Stickstoffverbindungen und gleichzeitig für die Reduktion von Krankheitserregern sehr gut geeignet. Der Sauerstoffeintrag ist im Mittel (0,23 mg/lh = 0,23 Milligramm /(Liter * Sturide) ) . Sie könnte zusammen mit der Carex Rosträta eingesetzt werden und kompensiert dann das Sauerstoff-Defizit und verhindert dadurch, dass anaerobe Bedingungen gefördert werden. Sie ist in der Lage, Stoßbelastungen aufzufangen und abzubauen .
Die Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus - z.B. die Blaugrüne Binse - weisen die im Folgenden angegebenen Eigenschaften auf:
■ Sauerstoffeintrag: geschnitten 6,40 mg/1, ungeschnitten 5,60 mg/1 [Sat03]
■ Vorteil: Sie kann Sauerstoff (02) über die Halme direkt ins Wasser (H20) überführen und Ballaststoffe wie Phenole, Phosphate, NaCl und andere Salze aufnehmen und/oder umwandeln und/oder abbauen und auch in die Atmosphäre abgeben.
■ Es liegt zu keiner Jahreszeit ein vollständiger Wachstumsstillstand vor.
■ anpassungsfähig an die verschiedensten Abwasserraten
■ Eliminierung von Krankheitserreger: ca. 80 % [Sei78]
■ Ammonium-Abbau: ca. 40 %
■ CSB-Abbau: ca. 30 %
Mit der Abkürzung [Sei78] sind die „Beiträge zur Gewässergesundung" der Autoren Seidel, K.; H. Happel; G. Graue, Stiftung Limnologische Arbeitsgruppe Dr. Seidel e.V., Krefeld-Hülserberg, 2. Auflage, 1978, bezeichnet.
Die Pflanze Juncus Inflexus kann in einem der ersten Becken einer Pflanzenkläranlage aufgrund ihres hohen Sauerstoffeintrags und der hohen Reduzierung von Krankheitserregern eingesetzt werden. Sie hat den höchsten Sauerstoffeintrag (18 mg/lh) . "Im Laufe der Zeit lagert allerdings die Juncus Inflexus Feststoffe bzw. Biomasse im Becken ab, da der Boden nicht vollständig mit Wurzelteller bedeckt ist. Dadurch werden dann weniger Schadstoffe abgebaut. Es sollte daher von Zeit zu Zeit eine Reinigung des entsprechenden Beckens erfolgen.
Die Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis weisen unter anderem einen niedrigen Sauerstoffeintrag auf, der bei geschnittenen Pflanzen 2,52 mg/1 und bei ungeschnitten Pflanzen 3,03 mg/1 beträgt [Sat03] . Zu der Pflanze Carex Acutiformis kann bislang keine positive Aussage getroffen werden, da sie zu keinem Zeitpunkt eine nennenswerte positive Abbaurate chemischer Parameter zeigte. Daher könnte diese Pflanze beispielsweise aus einer sanitären Pflanzenkläranlage zu entfernen sein. Aufgrund eines geringen Sauerstoffeintrags (0,15 mg/lh) kann sie mit der Iris Pseudacorus eingesetzt werden .
Die Pflanzen der Pflanzensorte Iris Pseudacorus weisen folgende Eigenschaften auf:
■ Hoher Sauerstoffeintrag: geschnitten 6,06 mg/1, ungeschnitten 4,88 mg/1 [Sat03]
■ Eliminierung von Phosphat: ca. 50 %
■ Nitrit-Abbau: ca. 55 %
■ CSB-Abbau: ca. 50 %
■ Abbau von E.Coli: ca. 50 % [Sei78]
■ Abbau von Enterokokken: ca. 20 % [Sei78]
Die Pflanze Iris Pseudacorus könnte somit hauptsächlich wegen ihrer Eigenschaften des guten Abbaus von E.Coli und durchgängig gutem Abbau von Nitrit in einer sanitär genutzten Pflanzenkläranlage eingesetzt werden. Aufgrund ihres hohen 'Sauerstoffeintrags kann sie insbesondere in Kombination mit Pflanzen mit niedrigem Sauerstoffeintrag genutzt werden. Die Pflanze Iris Pseudacorus hat einen sehr, sehr hohen Sauerstoffeintrag (1,92 mg/lh) und wird daher in Kombination mit der einen schlechten Sauerstoffeintrag aufweisenden Carex Acutiformis eingesetzt. Die Abbauleistung der Iris Pseudacorus ist hervorragend. Außerdem kann sie Phosphat eliminieren. Sie ist allerdings giftig.
Bei der Pflanzensorte F2 - sie wird auch Gracel genannt - handelt es sich um eine Kreuzung aus der Carex Gracilis (Schlanke - Segge) (Mutter) [Bestandbildend] und der Carex Elata (Steife Segge) (Vater) [Hostbildend] . Ihre Eigenschaften sind unter anderem:
■ mittlerer Sauerstoffeintrag ■ Abbau von Ammonium: ca. 50 %
■ Abbau von Nitrat: ca. 71 %
■ Abbau von Nitrit: ca. 33%
■ Abbau von CSB: ca. 40 %
Die F2 ist für den Abbau von Stickstoffverbindungen und der Reduzierung des CSBs sehr gut geeignet. Die Abbauleistung von F2 könnte sich insbesondere auch auf mikrobiologische Parameter erstrecken.
Die Scirpus Lacustris oder Flechtsimse wird neuerdings auch mit dem Namen Schoenoplectus Lacustris bezeichnet. Ihre Eigenschaften können wie folgt zusammengefasst werden:
Anreicherung der Umgebung mit Bakterien und Humus
Abbau von Krankheitserregern (E.coli, coliforme
Bakterien) : ca. 80 % [Sei78]
Abgabe von Antibiotika [Sei78]
Einsatz in geringer Wassertiefe [Sei78] hält Biotop sauber
Aufnahme von Schwermetallen (Einsatz: für
Industrieabwässer)
Speicherung von Nährstoffen
Spaltung von C-Verbindungen ( Kohlenstoff-Verbindungen )
Abbau von Kohlenwasserstoffen
Bei der Scirpus Lacustris wird vermutet, dass sie einen sehr guten Abbau von Krankheitserregern und eine positive Eliminierung von Phosphat aufweist. Die Pflanze Scirpus Lacustris kann Schwermetalle (z.B. Phosphat) aufnehmen, Nährstoffe speichern und Kohlenstoff-Verbindungen spalten. Außerdem kann sie Kohlenwasserstoffe abbauen und ist geeignet für eine geringe Wassertiefe. Sie hält durch ihre Reinigungswirkung das Biotop sauber.
Im Folgenden sind noch die Eigenschaften weiterer Pflanzensorten aufgeführt, welche zum Einsatz in Pflanzenkläranlagen genutzt werden können, sei es zur Klärung von sanitären und/oder industriellen Abwasser:
Carex Rostrata (Schnabelsegge): könnte z.B. kombiniert mit der Carex Elata eingesetzt werden, da die Carex Rostrata mit den geringsten Sauerstoffeintrag hat (0,17 mg/lh);
Phragmites Communis (Schilf) : bringt auch Sauerstoff ins Abwasser und ist in der Lage, bestimmte organische Verbindungen zu spalten;
Carex Paniculata (Rispensegge) : hat einen schlechten Sauerstoffeintrag (0,16 mg/lh), dafür aber eine große Wasseraufnahmefähigkeit und damit eine große Verdunstungsrate. Dadurch kann das Abwasser drastisch reduziert werden. Dies könnte allerdings-einerseits die Pflanzenkläranlage zumindest •■ bereichsweise austrocknen, wenn es sowieso schon wenig Abwasser gibt. Andererseits könnte dies eine
„Aufkonzentration" des zu reinigenden Abwassers bewirken, d.h. die Überschreitung einer gegebenenfalls vorgegebenen Schadstoffgrenze. Die Carex Paniculata wächst jedoch sehr stark und wird dadurch sehr schwer, was insbesondere bei auf Dächern von Gebäuden angeordneten Pflanzenkläranlagen aus Gründen der Statik problematisch ist.
Zum Reinigen von sanitärem Abwasser ist in einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten die folgende: (a) Juncus Inflexus, (b) Iris Pseudacorus, (c) F2, (d) Carex Elata, (e) Scirpus Lacustris, (f) Iris Pseudacorus. Die Pflanzen der Pflanzensorten (e) Scirpus Lacustris und (f) Iris Pseudacorus könnten hierbei miteinander gemischt angeordnet sein. Weiterhin könnten den Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis nachgeordnet sein und/oder die Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus und die Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis könnten miteinander gemischt angeordnet sein.
Zum Reinigen von industriellem Abwasser ist in einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform einer anderen erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten wie folgt vorgesehen: (a) Carex Riparia, (b) Carex Elata, (c) Carex Rostrata, (d) Iris Pseudacorus, (e) Juncus Inflexus, (f) Scirpus Lacustris, (g) Iris Pseudacorus und gegebenenfalls (h) F2. Hierbei könnten die Pflanzen der Pflanzensorten (b) Carex Elata und (c) Carex Rostrata miteinander gemischt angeordnet sein. Auch könnten die Pflanzen der Pflanzensorten (f) Scirpus Lacustris und (g) Iris Pseudacorus miteinander gemischt angeordnet sein. Zu den Pflanzen der Pflanzensorte (d) Iris Pseudacorus könnten zusätzlich Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis - vorzugsweise im Anzahlverhältnis von 1:4 - vorgesehen sein.
Es könnten die Pflanzen der oben genannten unterschiedlichen Pflanzensorten in einem einzigen Pflanzenbehälter angeordnet sein, und gegebenenfalls in Strömungsrichtung bzw. Fließrichtung des zu reinigenden Abwassers voneinander beabstandet angeordnet sein. Mit anderen Worten ist eine getrennte Anordnung der Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten in jeweils ein Pflanzenbecken nicht zwingend erforderlich, um eine bestimmte Reinigungswirkung zu erzielen.
Eine weitere erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage könnte für einen Volumenstrom von ca. 1,2 m3 Abwasser pro Stunde ausgelegt sein und folgendermaßen realisiert sein: Der Pflanzenbehälter weist - vergleichbar zu dem gemäß Figur 5 der DE 10 2004 023 170.2 - mindestens sechs Pflanzenbecken auf, wobei jedes der Pflanzenbecken mindestens eine Oberfläche von 15 m2 aufweist. Die einzelnen Pflanzenbecken sind hinsichtlich der Durchströmungsrichtung des zu reinigenden Abwassers hintereinander angeordnet und weisen die folgende Pflanzenbestückung auf:
Becken 1 Carex Riparia Becken 2 Carex Riparia Becken 3 Carex Elata / Carex Rostrata Becken 4 Iris Pseudacorus Becken 5 Juncus Inflexus Becken 6 Scirpus Lacustris / Iris Pseudacorus Optional
Becken 7 F2
Grundsätzlich ist der Aufbau dieser Pflanzenkläranlage mit dem der Figur 5 aus der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2004 023 170.2 vergleichbar, wenn auch die ein oder andere Pflanzenreihe nunmehr gemäß der obigen Aufzählung ausgebildet ist.
Das Kernstück dieser konkreten Pflanzenkläranlage stellt die Carex Riparia dar. Hierbei handelt es sich um den Hauptleistungsträger.
Aufbauend auf den günstigen Eigenschaften der Carex Riparia wird eine kombinierte Reihe von Carex Elata und Carex Rostrata in die Anlage integriert. Bei der Carex Elata handelt es sich um eine gut sauerstoffeintragende Carexart (3,64 bis 3,71 mg/1) die mit einer wenig Sauerstoffeintragenden Carex Rostrata (3,19 bis 2,57 mg/1) kombiniert werden kann. Die Kombination der Pflanzen reicht aus, um einen Sauerstoffsättigungsgehalt von 30 bis 50 % in der Anlage aufrechtzuerhalten. Die Carex Elata ist weiterhin in der Lage, massive Störfalle zu überleben und auch Abbauleistungen zu zeigen.
Bei Verwendung von permeathaltigem Abwasser ist zwar bekannt, dass die Carex Elata nicht mehr in der Lage ist, die anfallenden KohlenstoffVerbindungen abzubauen, jedoch überführt sie diese in leicht abbaubare
KohlenstoffVerbindungen, so dass diese von nachfolgenden Pflanzenreihen bzw. noch innerhalb einer Pflanzenreihe abgebaut werden können. Aufgrund dieser Eigenschaft, schwerabbaubare Kohlenwasserstoffverbindungen zu überführen, wird die Carex Elata im dritten Becken untergebracht.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Kombinationsreihe einen Wirkungsgrad von 12,3 % (tagsüber) in der CSB-Reduzierung und einen Wirkungsgrad von 8,2 % bei H18 aufweist. Somit kann zum Reinigen des Abwasser mit ca. 15 mg/1 CSB, ca. 0,4 mg/1 H18 Schmutzfracht problemlos gereinigt werden. Die Kombinationsreihe eignet sich jedoch nicht im Nachtbetrieb. Weiterhin ist im Tagbetrieb noch eine kontinuierliche Phosphatelimination von 4,3 % zu beobachten. Im Nachtbetrieb ist ein um 1,6 % verringerter Wirkungsgrad zu beobachten.
Die vierte Pflanzenreihe ist mit Carex Acutiformis und Iris Pseudacorus bestückt, und zwar beträgt der Pflanzenanteil im Wesentlichen das Verhältnis
Iris Pseudacorus : Carex Acutiformis = 1 : 4.
Bei dieser Kombinationsreihe wird eine sehr gute sauerstoffeintragende Pflanze, die Iris Pseudacorus ( 4,88 mg/1 bis 6,06 mg/1), mit einer sehr schlecht sauerstoffeintragenden Pflanze, die Carex Acutiformis ( 3,03 bis 2,52 mg/1), kombiniert. Vor allem im Winterbetrieb zeigt diese Kombinationsreihe keine Leistung im Bezug auf Verringerung des CSB- bzw. H18-Gehaltes im Abwasser. Somit sollte in einer neuen bzw. verbesserten Anlage nur noch die Iris Pseudacorus verwendet werden, da sie aufgrund gesammelter Daten gute Werte zeigt.
In den beiden weiteren Pflanzenreihen wird jeweils die Juncus Inflexus und die Simse (Scirpus Lacustris) verwendet. Die Simse soll laut Literatur gute Eigenschaften im Bereich der Phosphatelimination aufweisen. Die Juncus Inflexus als sehr guter Sauerstoffeintrager (5,6 bis 6,4 mg/1) weist hervorragende Abbauleistungen im Bereich von KohlenwasserstoffVerbindungen auf. Eine Phosphatelimination ist schon bei Jungpflanzen zu beobachten.
Eine Phospatelimination kann vor allem der Carex Elata und Juncus Inflexus und der Scirpus Lacustris zugeordnet werden. Im Nachtbetrieb ist ein Anstieg der Phosphatelimination zu beobachten. Somit könnte phosphathaltiges Abwasser tagsüber oder abends in ein entsprechendes Pflanzenbecken eingebracht werden und über Nacht dort belassen werden, da der Phosphatabbau nachts höher ist als tagsüber. Der Wirkungsgrad im Bereich der Phosphatelimination beträgt 1,1 % tagsüber und 5,9 % nachts .
Weiterhin sind die beiden Pflanzenreihen in den Becken 6 und 7 in der Lage, tagsüber den CSB-Gehalt des Abwasserstroms zu reduzieren.
Somit hat sich neben der Carex Riparia die Carex Elata als weitere bevorzugte Pflanze herausgestellt, die in jeder Anlage verwendet werden sollte.
Zum Reinigen von sanitärem und industriellem Abwasser ist in einer weiter bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten die folgende: (a) Phragmitis Australis, (b) Juncus Inflexus, (c) Carex Riparia,
(d) Carex Elata, (e) Carex Rostrata, (f) Iris Pseudacorus, (g) Scirpus Lacustris, (h) F2 und gegebenenfalls (i) Scirpus Lacustris. Die Pflanzen der Pflanzensorten (d) Carex Elata und
(e) Carex Rostrata könnten miteinander gemischt angeordnet sein.
Wie bereits oben angedeutet, sind bevorzugt Pflanzen lediglich einer Pflanzensorte in einem Pflanzenbecken angeordnet. Es kann auch zweckdienlich sein, Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten in einem Pflanzenbecken miteinander gemischt anzuordnen. Durch die Anordnung unterschiedlicher Pflanzensorten getrennt in jeweils einem Pflanzenbecken kann insbesondere ein Vermischen der Pflanzen der unterschiedlichen Pflanzensorten miteinander (Wildwuchs) im Lauf der Zeit verhindert werden, so dass die Prozesssicherheit der Pflanzenkläranlage bezüglich der Klärung des Abwassers auch auf Dauer gewährleistet ist.
Bereits oben sind unterschiedliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlagen beschrieben worden, bei denen mindestens sechs Pflanzenbecken vorgesehen sind, welche jeweils Pflanzen mindestens einer Pflanzensorte aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei den in einem Pflanzenbecken angeordneten Pflanzen um Pflanzen jeweils einer Pflanzensorte. Mit anderen Worten unterscheiden sich die in den einzelnen Pflanzenbecken angeordneten Pflanzen hinsichtlich der Pflanzensorte .
Eine ganz besonders flexibel einsetzbare Pflanzenkläranlage kann dann realisiert werden, wenn die Fließrichtung des zu reinigenden Abwassers in Bezug auf die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten variierbar ist. Dies könnte beispielsweise dadurch erfolgen, dass das zu reinigende Abwasser nach Durchlaufen eines Pflanzenbeckens anstatt es in das - bezüglich der räumlichen Anordnung - nächste, der vorgebbaren Reihenfolge entsprechende Pflanzenbecken zuzuleiten, es einem anderen Pflanzenbecken zugeleitet wird. Dies könnte beispielsweise mit Hilfe von Verbindungsleitungen oder einem Rohrsystem erfolgen, mit welchem - beispielsweise durch eine Pumpe gefördert - zu reinigendes Abwasser, das ein Pflanzenbecken durchlaufen hat, in ein anderes Pflanzenbecken gefördert wird, welches nicht unmittelbar zu dem vorherigen Pflanzenbecken benachbart angeordnet ist. Zur konkreten Realisierung eines solchen Fördersystems für das zu reinigende Abwasser könnte eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung, beispielsweise in Form eines Computers, vorgesehen sein, mit welcher Pumpen, Ventile und/oder Schleusen betätigbar sind.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist in mindestens einem Pflanzenbehälter und/oder in einem weiteren Behälter der Pflanzenkläranlage mindestens ein Mittel vorgesehen, mit welchem der Grad des zu reinigenden Wassers zumindest hinsichtlich eines vorgebbaren Parameters optimierbar ist. Ein vorgebbarer Parameter könnte hierbei beispielsweise eine auf eine Volumeneinheit des zu ^reinigenden Abwassers bezogene Mengenangabe eines bestimmten Schadstoffs, eines chemischen Elements, einer chemischen Verbindung, Keime, Bakterien und/oder Krankheitserreger sein. Bei diesem Parameter könnte es sich allerdings auch um eine Eigenschaft des gereinigten Abwassers handeln, beispielsweise die Eigenschaft, dass das gereinigte Wasser Trinkwasserqualität aufweist. Hiermit ist letztendlich implizit eine Mengenangabe bestimmter Zusätze im Wasser verbunden, die einen oberen tolerierbaren Grenzwert definieren.
Das Mittel könnte - vorzugsweise lebende - Filter oder Filterbereiche aufweisen, deren Filterwirkung auf den Einsatz von Pflanzen und/oder Einzellern und/oder Mehrzellern und/oder Bakterien basiert. So könnte beispielsweise mindestens ein Algenball - insbesondere mit der Bezeichnung Cladophora Aegagropila - vorgesehen sein. Der oder die Algenbälle könnten in einem Pflanzenbecken und/oder in einem weiteren Becken der Pflanzenkläranlage angeordnet sein. Der Algenball zählt zu den Süßwasseralgen. Er hat die Eigenschaft, dass er Nitrit und Nitrat aus dem Wasser abbauen kann und pathogene Keime im Wasser reduzieren kann. Somit kann zum Reinigen von sanitärem Abwasser zumindest ein Algenball in einem Becken bzw. Pflanzenbecken der Pflanzenkläranlage angeordnet werden.
Alternativ oder zusätzlich könnte mindestens ein Farngewächs und/oder mindestens ein Naturschwamm vorgesehen sein. Zumindest eine Pflanze eines Farngewächses und/oder ein Naturschwamm könnte in einem Pflanzenbecken der Pflanzenkläranlage angeordnet werden. Farngewächse können toxische Stoffe aus dem Wasser entfernen, z.B. im Wasser vorhandenes Arsen.
Bevorzugt weisen die Mittel Mikroben und/oder Cyano-Bakterien auf, die an Pflanzen der Pflanzenkläranlage, insbesondere an deren Wurzelbereich, kultiviert bzw. anordenbar sein könnten. Die Mikroben, also ebenfalls Bakterien, sind in der Lage, N2
(Stickstoff) aus der Luft in Amoniak (NH3) umwandeln. Amoniak ist Voraussetzung für ein Pflanzenwachstum, welches insbesondere bei Pflanzenkläranlagen in großen Höhenlagen
(z.B. > 2000 m über dem Meeresspiegel) wünschenswert ist. Die Mikroben könnten an den Wurzeln der Pflanzen oder an speziell vorgesehenen Substraten (z.B. Lavastein) angesiedelt werden, die in einem Pflanzenbehälter oder in mindestens einem Becken ortsfest angeordnet sein könnten. Alternativ oder zusätzlich kann Kohlendioxid (C02) durch das zu reinigende Abwasser geblasen werden. Das Kohlendioxid könnte beispielsweise in Umgebungsluft gelöst sein oder aus chemischen Reaktionen stammen, welche in der Halle bzw. in dem Gebäude (z.B. vom Schornstein) ablaufen. Durch das Einbringen von Kohlendioxid werden die Pflanzen zum Wachstum angeregt. Mit Cyano-Bakterien kann mit dem Prozess der Fotosynthese reiner Sauerstoff (02) erzeugt werden. Mit dem reinen Sauerstoff können die im Wasser vorhandenen Schadstoffe eine Verbindung eingehen, so dass hierdurch die Pflanzen die Möglichkeit haben, die Schadstoffe aufzunehmen bzw. abzubauen. Dies ist insbesondere für kolloidal vorliegende Schadstoffe zum Anlagern - z.B. an den Pflanzenwurzeln - vorteilhaft.
Alternativ oder zusätzlich könnte das Mittel künstlich hergestellte Filter aufweisen.
Besonders bevorzugt ist mindestens ein Filter in einem Pflanzenbehälter und/oder in einem weiteren Behälter vorgesehen, der Lehm und/oder Teeblätter und/oder Kaffeesatz und/oder Reishülsen aufweist. Der Filter könnte wie folgt beschrieben hergestellt werden:
- trockener, zerstoßener Lehm wird mit organischen Materialien wie Teeblättern, Kaffeesatz und/oder Reishülsen und etwas Wasser zu einer festen Masse vermischt,
- aus dieser Masse wird ein im Wesentlichen zylindrischer Topf geformt, der an einem Ende geschlossen sein kann,
- diese Form wird - beispielsweise in der Sonne - getrocknet und dann - beispielsweise in einem Ofen bei einer vorgabbaren Temperatur gebrannt - ausgehärtet,
- der Filter wird mit Stroh umgeben und auf einen Haufen Kuhdung platziert.
Nach einer Stunde ist der Filter gebrauchsfertig. Der Filter kann 96,4 bis 99,8 % der Coli-Bakterien entfernen. Die Konzentration der danach noch nachweisbaren Keime bewegt sich damit deutlich in einem für Menschen ungefährlichen Bereich. Es ist denkbar, dass der Filter in der Pflanzenkläranlage derart angeordnet ist, dass das gesamte zu reinigende Wasser durch den Filter hindurchtreten oder daran vorbeifließen muss.
Weiterhin könnte ein Filter zum Einsatz kommen, der - vorzugsweise zerkleinerte - Samen einer Frucht eines Baumes, insbesondere des Baumes Moringa Oleifera, aufweist. Ein solcher Filter könnte beispielsweise in Form von Pressungen ausgebildet sein, welche z.B. die Größe eines Eishockeypucks aufweisen und in einem Pflanzenbecken und/oder einem weiteren Becken eingegeben sein könnten. Gegebenenfalls kann es vorkommen, dass ein solcher Pressung sich im Lauf der Zeit auflöst und Verbindungen mit Schadstoffen eingeht und/oder Bakterien abtötet. Daher wäre sicherzustellen, dass rechtzeitig weitere Presslinge der Pflanzenkläranlage zugeführt werden. Der Moringa Baum ist in Afrika, Madagaskar, Arabien und Indien angesiedelt. Er ist ein Laubbaum und wird bis zu 3 m hoch. Die Früchte des Baumes sind Hülsenfrüchte grüner Farbe, in denen sich die Samen befinden. Diese Samen haben die Eigenschaft, dass sie trübes Wasser reinigen können. Ein Baum liefert ca. 5000 Samen pro Jahr. 1 Samenkorn mit 100 mg/1 reicht aus, um 99 % der Bakterien darin ' zu töten. Das bedeutet, wenn in 1 Liter ungefähr 400 bis 700 mg (1,5 Samen) verrührt werden, so sind keine Keime mehr nachzuweisen. Zerkleinerte Samen haben ein Protein, welches eine positive Ladung produziert und negativ geladene Partikel bindet, wie z.B. Lehm, Bakterien und andere toxische Partikel im Abwasser. Der Ausflockungsprozess entsteht, wenn die Proteine negativ geladene Teilchen binden und durch die Aggregation der Partikel im Abwasser Flocken entstehen. Die Flocken können beispielsweise durch Absetzen oder Filtration entfernt werden. Denkbar ist, dass die Samen in einem Filter in der Pflanzenkläranlage derart angeordnet sind, dass das gesamte zu reinigende Wasser durch den Filter hindurchtreten muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Filter am Boden eines Pflanzenbehälters und/oder eines Pflanzenbeckens und/oder eines weiteren Beckens vorgesehen. Das Filtermaterial eines solchen Filters könnte beispielsweise gemahlen Samen der Frucht des Baumes Moringa Oleifera aufweisen. Das Filtermaterial könnte zwischen dem Boden des Behälters bzw. Beckens und einer Filtermatte angeordnet sein. Die Filtermatte ist für das zu reinigende Abwasser zumindest teildurchlässig - im Sinn einer Filtermembran - ausgebildet, so dass eine Wechselwirkung zwischen dem Filtermaterial und dem zu reinigenden Abwasser möglich ist, was letztendlich eine Reinigung des Abwassers bewirkt.
Ganz besonders bevorzugt ist mindestens ein
Strömungsleitmittel vorgesehen, mit welchem ein Durchfließen des zu reinigenden Abwassers in horizontaler und/oder vertikaler Richtung durch einen Pflanzenbehälter und/oder Becken und/oder Pflanzenbecken bewirkt werden kann. So könnte beispielsweise ein Strömungsleitmittel mindestens zwei nebeneinander und/oder hintereinander - vorzugsweise schräg - angeordnete Platten aufweisen. Die Platten ermöglichen insbesondere zumindest weitgehend eine Reinigung des Abwassers im Sinn eines Schrägklärprinzips, indem beispielsweise das zu reinigende Wasser in Richtung eines am Boden des Beckens angeordneten Filters leitbar ist. Mindestens eine Platte könnte für zu reinigendes Abwasser zumindest teilweise durchlässig ausgebildet sein, so dass ein Teil des zu reinigenden Abwassers auch durch die Platte hindurchtreten kann, ohne von der Platte in der hierdurch beabsichtigten Strömungsrichtung umgeleitet zu werden. Der Grad der Durchlässigkeit der Platte ist ein Parameter, der speziell auf die konkret vorliegende Filteranordnung oder den zu erzielenden Zweck abgestimmt werden kann.
Weiterhin könnte ein Strömungsleitmittel mindestens zwei nebeneinander und/oder hintereinander - vorzugsweise im Wesentlichen vertikal, insbesondere jeweils im Sinn eines Wehrs - angeordnete Platten aufweisen, welche alternierend sich von oben unter die Wasseroberfläche und vom Boden des Beckens sich nach oben in Richtung der Wasseroberfläche und gegebenenfalls sich bis über die Wasseroberfläche hinaus erstreckend angeordnet sein könnten. Hierdurch ist das zu reinigende Abwasser alternierend in horizontaler und vertikaler Richtung durch das Becken leitbar. Strömungsleitmittel dieser Art könnten insbesondere dann eingesetzt werden, wenn Filtermaterial gelöst in einem Becken mit zu reinigendem Abwasser vorgesehen ist, welches nahe der Wasseroberfläche im Abwasser schwimmt, so dass das zu reinigende Abwasser beim Durchfließen und Umströmen an diesen Strömungsleitmitteln mindestens einmal durch eine Schicht mit schwimmendem Filtermaterial geleitet wird.
Insbesondere wenn das zu reinigende Abwasser am Ende des Klärungsprozesses Trinkwasserqualität aufweisen soll, ist vorgesehen, das zu reinigende Abwasser für eine vorgebbare Zeitdauer mit mindestens einem Heizmittel erhitzt wird. Im Allgemeinen sollte es ausreichend sein, das zu reinigende Wasser für eine Zeitdauer von mindestens einer Stunde auf mindestens 50 bis 60 Grad Celsius zu erhitzen. Hierdurch können insbesondere Krankheitserreger zerstört werden.
Das Heizmittel könnte mindestens einen Durchlauferhitzer aufweisen, durch welchen das zu reinigende Abwasser leitbar ist. Unter einem Durchlauferhitzer im vorliegenden Sinn ist insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, durch welche das zu reinigende Abwasser oder ein Wärmetauschmedium geleitet wird und mit welcher das zu reinigende Abwasser oder das Wärmetauschmedium unmittelbar erwärmt wird, beispielsweise durch eine Gasflamme einer GasVerbrennung oder aber durch Wärmeaustausch mit einem wärmeren Medium. Die Fließmenge und/oder die Fließgeschwindigkeit des zu reinigenden Abwassers sollte hierbei vorgebbar und/oder regel- bzw. steuerbar sein, um nämlich das zu reinigende Wasser für eine vorgebbare Mindestdauer auf eine vorgebbare minimale Temperatur zu erhitzen.
Im Konkreten könnte das Heizmittel mindestens einen Wärmekreislauf oder eine Wärmepumpe aufweisen. Ein solcher Wärmekreislauf sollte zumindest Verbindungsleitungen, mindestens einen Durchlauferhitzer, mindestens einen in einem Pflanzenbecken oder weiteren Becken angeordneten Wärmetauscher und ein Wärmetauschmedium aufweisen. Das Wärmetauschmedium wird in dem Durchlauferhitzer aufgeheizt und über die Verbindungsleitungen zum Wärmetauscher geleitet, um das zu reinigende Abwasser zu erhitzen. Das Wärmetauschmedium könnte eine Flüssigkeit oder ein Gas aufweisen und mit einer Pumpe durch den Wärmekreislauf zirkuliert werden.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Durchlauferhitzer einen Solarkollektor auf und/oder ist einer in dem Gebäude angeordneten Maschine zugeordnet, welche beim Betrieb Wärmeenergie an das durch den Durchlauferhitzer zirkulierende Wärmetauschmedium abgibt. Durch diese Maßnahme kann ein Erhitzen des zu reinigenden Abwassers in ganz •=- besonders vorteilhafter Weise kostengünstig realisiert werden, da in einem solchen Fall zum Erhitzen des Abwassers kein elektrischer Strom von einem Stromnetz bezogen, Gas oder Öl verbrannt werden muss. Ein Durchlauferhitzer wird insbesondere dann in Form eines Solarkollektors ausgebildet sein, wenn die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage in einem Gebiet mit viel Sonnenlicht betrieben wird. Zum Optimieren des Wirkungsgrads eines Solarkollektors könnte mindestens eine Einrichtung zur optischen Konzentration von Sonnenlicht vorgesehen sein, beispielsweise mit Spiegeln oder Linsen, insbesondere Fresnellinsen .
Es ist auch denkbar, das zu reinigende Abwasser nach dem Tauchsiederprinzip zu erhitzten, wobei der elektrische Strom zum Erhitzen eines elektrischen Wärmewiderstands mit Hilfe einer Photovoltaikanlage, vorzugsweise mit Solarzellen oder Photoelementen, erzeugt werden könnte. Auch den Solarzellen oder den Photoelementen könnte mindestens eine Einrichtung zur optischen Konzentration von Sonnenlicht zugeordnet sein. Ebenfalls zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Wärme- bzw. Stromerzeugung könnte ein Solarkollektor und/oder ein Teil der Photovoltaikanlage derart angeordnet sein, dass er auf den aktuellen Sonderstand ausgerichtet wird.
Der mit der Photovoltaikanlage erzeugte elektrischen Strom könnte auch zum Betreiben weiterer Komponenten der Pflanzenkläranlage genutzt werden. Als mögliche Verbraucher kommen beispielsweise elektrisch betriebene Wasserpumpen in Frage. Vorzugsweise wird der mit der Photovoltaikanlage erzeugte elektrische Strom in mindestens einem Akkumulator gespeichert, so dass auch nachts oder bei ungünstigen Wetterverhältnissen eine elektrische Versorgung der entsprechenden Komponenten der Pflanzenkläranlage sichergestellt ist.
Das zu reinigende Abwasser könnte in einem Becken- oder Pufferbecken erhitzt werden, welches in Fließrichtung des zu reinigenden Abwassers am Anfang und/oder am Ende der Pflanzenkläranlage vorgesehen sein kann. Somit werden nicht alle in den Pflanzenbecken angeordnete Pflanzen unmittelbar mit dem erhitzten Wasser beaufschlagt.
Weiterhin könnte vorgesehen sein, am Ende des Erhitzungsschritts die dem zu reinigenden Abwasser zugeführte Wärmeenergie zumindest teilweise zur Heizung des Gebäudes zu nutzen, beispielsweise mit Hilfe einer hierfür vorgesehenen Wärmepumpe. Hierdurch könnte beispielsweise der Aufheizvorgang des zu reinigenden Abwassers in das Gesamtkonzept der Klimatisierung des Gebäudes und des Energiehaushalts einbezogen werden, auf welchem sich die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage befindet. In einer weiteren Ausführungsform wird das zu reinigende Abwasser zumindest teilweise elektrolytisch gereinigt. Hierzu könnten beispielsweise blanke elektrische Leitungen in einem Pflanzenbehälter oder weiteren Behälter vorgesehen sein, durch welche elektrischer Strom leitbar ist. Dieser Strom könnte über das zu reinigende Abwasser auf eine entsprechend am Pflanzenbecken oder Pflanzenbehälter vorgesehene Polfläche abfließen. Üblicherweise weist das zu reinigende Abwasser genügend Salze, Schwermetalle, Mineralanteile oder Ionen auf, so dass die elektrische Leitfähigkeit des zu reinigenden Abwassers gewährleistet ist. Es könnte sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird eine hohe Spannung, beispielsweise 10000 bis 20000 V, einer geringen Stromstärke verwendet.
Krankheitserreger in dem zu reinigenden Abwasser könnten zumindest teilweise auch durch Beaufschlagen mit hochenergetischer Strahlung abgetötet werden. Dies kann z.B. mit Licht des ultravioletten Wellenlängenspektrums erfolgen. Als Lichtquelle könnte beispielsweise ultraviolettes Licht der Sonne genutzt werden und/oder mindestens eine UV-Lampe dienen, die ultraviolettes Licht erzeugt. Vorzugsweise wird das zu reinigende Abwasser durch ein Becken geringer Wassertiefe und einer relativ großen Wasseroberfläche geleitet, da hochenergetische Strahlung keine große Eindringtiefe in Wasser aufweist und das zu reinigende Abwasser zumindest größtenteils von der hochenergetischen Strahlung durchsetzt werden soll.
Weiterhin könnte zum Filtern des zu reinigenden Abwassers mindestens ein Papierfilter vorgesehen sein, welcher zerkleinertes oder recyceltes Altpapier bzw. Papier aufweisen könnte. Auch ist denkbar, einen Filter oder einen Filterbereich mit kleingehäckseltem Grünschnitt - z.B. von Gras - vorzusehen, mit welchem das zu reinigende Abwasser zumindest teilweise reinigbar ist. Abgesehen von einem Filtermittel, wie z.B. kleingehäckseltem Grünschnitt, das in einem bestimmten Bereich in dem zu reinigenden Wasser gelöst eingegeben sein könnte, werden die Mittel zum Optimieren des Reinigungsgrads des zu reinigenden Wassers zumindest hinsichtlich eines vorgebbaren Parameters an einem vorgebbaren Ort bzw. ortsfest in der Pflanzenkläranlage angeordnet .
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verweildauer des zu reinigenden Abwassers in einem Pflanzenbehälter und/oder in einem weiteren Behälter und/oder in einem Pflanzenbecken derart vorgebbar, dass eine nahezu optimale Klärwirkung erzielbar ist. Dies könnte durch eine - z.B. in Form eines Computers ausgebildete - zentrale Steuerbzw. Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage erreicht werden, die einzelne Pumpen, Ventile und/oder Schleusen entsprechend ansteuert, so dass das zu reinigende Abwasser beispielsweise in einem Pflanzenbecken mit Pflanzen der Pflanzensorte Carex Riparia mindestens 3 h verweilt bzw. durch dieses Pflanzenbecken über eine Zeitdauer von 3 h geleitet wird.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einbringen von Sauerstoff in das zu reinigende Abwasser vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Abwasserzuführung auf, die im einfachsten Fall durch ein Rohr realisiert sein könnte. Das von der AbwasserZuführung zugeführte Abwasser fällt im freien Fall auf ein Prallgitter, wodurch das Abwasser in Tropfen zerspringen kann. Unter einem Prallgitter kann man sich mehrere quer oder schräg zur Fallrichtung angeordnete Rippen oder Lamellen vorstellen, die in Form von Metallstreifen und ähnlich wie ein Waschbrett ausgebildet sein könnten. Letztendlich kann unter einem Prallgitter alles verstanden werden, was eine Tropfenbildung des auf das Prallgitter fallenden Abwassers ermöglicht. Die Vorrichtung könnte ein Gehäuse aufweisen, welches zumindest größtenteils das Prallgitter umgibt. Das Gehäuse könnte eine Öffnung oder einen offenen Bereich aufweisen, über welche bzw. welchen Umgebungsluft zum Prallgitter gelangen kann, so dass Sauerstoff von der Umgebungsluft in das zu reinigende Abwasser eingetragen werden kann. Das die Vorrichtung durchlaufene Abwasser kann dann mit einem erhöhten Sauerstoffanteil in der Pflanzenkläranlage weiterverarbeitet werden.
Hinsichtlich eines Verfahrens zum Reinigen von Abwasser wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 45 gelöst. Hiernach betrifft das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser mit einer Pflanzenkläranlage. Die Pflanzenkläranlage umfasst einen Pflanzenbehälter, eine Zuführeinheit, eine Abführeinheit und Pflanzen. Mit der Zuführeinheit wird zu reinigendes Abwasser der Pflanzenkläranlage zugeführt. Mit der Abführeinheit wird gereinigtes Abwasser von der Pflanzenkläranlage abgeführt. Die Pflanzen sind in dem Pflanzenbehälter angeordnet und derart ausgebildet, dass sie in dem Pflanzenbehälter ohne Substrat angeordnet sind. Ein Pflanzenbehälter weist vorzugsweise mindestens zwei Pflanzenbecken auf. Mindestens ein weiterer Behälter kann vorgesehen sein. Zumindest ein Teil des Pflanzenbehälters ist auf einem Gebäudedach angeordnet. In dem Pflanzenbehälter sind Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten vorgesehen. In Abhängigkeit der Art des Abwassers - beispielsweise industrielles und/oder sanitäres Abwasser - wird das zu reinigende Abwasser in einer vorgebbaren Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten gereinigt .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Abwasser kann insbesondere mit einer Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 44 ausgeführt werden, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen wird.
Weiterhin sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage auch nachts arbeitet, also eine Nachtaktivität der Pflanzen ohne Licht vorliegt. Weiterhin vorteilhaft ist eine Pflanzenkläranlage auf dem Dach im Fall eines Feuers, da dann das dort befindliche Wasser zum Brandschutz dienen kann. Mit der erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage kann das Abwasser um ca. 50 Prozent reduziert werden, was in erster Linie durch eine Wasserverdampfung bzw. Wasserverdunstung in der Pflanzenkläranlage bewirkt wird. Mit einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage wird in ganz besonders vorteilhafter Weise Sauerstoff produziert. Insoweit kann diese Tatsache zum Emissionshandel genutzt werden, da ein Industriebetrieb mit einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage hierdurch mehr C02 emittieren kann, da die Pflanzenkläranlage Sauerstoff produziert und der höheren C02-Emission gegengerechnet werden kann. Natürlich dient die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage in erster Linie zum Reinigen bzw. Reduzieren von Abwasser, >so dass dies eine Möglichkeit zur Erfüllung der Auflagen darstellt, welche in dem Bundesemmisionsschutzgesetz vorgeschrieben sind. Gerade im Hinblick auf die Flugstaubproblematik können auf Dächern angeordnete Pflanzenkläranlagen einen Lösungsansatz darstellen, da der Flugstaub sich dort auf der Wasseroberfläche absetzen kann und somit dauerhaft gebunden ist und ebenfalls durch die Pflanzenkläranlage gereinigt bzw. abgebaut werden kann.
In ganz besonders vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage eine Kostenreduzierung des anfallenden Industrie- und/oder Sanitärabwassers erfolgen, da hohe Kosten für eine industrielle (Sonder-) Entsorgung des Abwassers eingespart werden können. Eine erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage kann derart ausgestaltet werden, dass sie in der Lage ist, das zu reinigende Abwasser in Trinkwasserqualität abzugeben. Das könnte insbesondere in Regionen ganz besonders vorteilhaft eingesetzt werden, in welchen Trinkwasser Mangelware ist oder in welchen eine Trinkwasserversorgung nicht unmittelbar über Rohrleitungen erfolgt (z.B. weit abgelegene Bauernhöfe). Aber auch in Ballungsgebieten, in welchen dies nicht der Fall ist, kann dies die Kosten für die Trinkwasserversorgung ganz erheblich reduzieren. Auch das Flächenutzungsproblem zur Schaffung von Naturflächen (Grünflächen) kann hierdurch gelöst werden.
Üblicherweise arbeiten die Pflanzen einer Pflanzenkläranlage mindestens 20 Jahre, so dass nach einer anfänglichen Investition - insbesondere bezüglich der Anschaffung der Pflanzen - sich eine solche Anlage sehr schnell amortisiert. In der Regel fallen auch keine Dachreparaturen an, da das Dach den Witterungsbedingungen, beispielsweise Sonne, Hagel oder Schnee, aufgrund der Pflanzenkläranlage nicht ausgesetzt ist. Die Tatsache, dass Grünpflanzen auf den Dächern der Gebäude angeordnet sind, vermittelt den Menschen, und insbesondere den Mitarbeitern eines Industriebetriebs, eine positive Umgebung und hiermit verbunden eine Wohlfühlgarantie.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung Fig. 1 eine Draufsicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage,
Fig. 2 eine Draufsicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage,
Fig. 3 eine Draufsicht eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage,
Fig. 4 eine Draufsicht eines vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage,
Fig. 6 bis 9 jeweils eine Seitenansicht eines weiteren Teils eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Pflanzenkläranlage und
Fig. 10 eine Vorrichtung zum Einbringen von Sauerstoff in das zu reinigende Abwasser.
Gleiche oder ähnliche Baugruppen in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pflanzenkläranlage 10 in der Draufsicht für ein Flachdach bei einer industriellen Anwendung, d.h. zur Reinigung von industriellem Abwasser. Das zu reinigende Abwasser wird über die lediglich schematisch mit dem Pfeil 12 gekennzeichnete Zuleitung der Pflanzenkläranlage 10 zugeführt. Das zu reinigende Abwasser wird in mehreren ebenerdig angeordneten Dekantern 14 zum Sedimentieren geleitet. Über die Leitung 16, welche der Zuführeinheit der Pflanzenkläranlage 10 zugeordnet ist, wird mit Hilfe der Pumpe 18 das zu reinigende Abwasser in das Vorbecken 20 gepumpt beziehungsweise geleitet. Über den lediglich schematisch angedeuteten Wasserfall 22 fällt das zu reinigende Abwasser über eine Strecke von einigen cm im freien Fall in den Zwischenspeicher 24. Der Zwischenspeicher 24 ist hierbei optional, er dient zum Ausgleich von Abwasserspitzen, das heißt von beispielsweise unerwartet hohen Wassermengen pro Zeitintervall. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Zwischenspeicher 24 um einen Retentionsbehälter bzw. um einen weiteren Behälter. Von dort aus fließt es in ein Zwischenbecken 26, aus welchem mit Hilfe der Pumpe 28 das zu reinigende Abwasser über die Leitungen 30 dem Pflanzenbehälter 32 zugeführt wird. Das in den Pflanzenbehälter 32 geleitete Abwasser durchfließt in Pfeilrichtung 34 den Pflanzenbehälter 32, und wird über die Leitungen 36 zu den lediglich schematisch angedeuteten Auslauf 38 geleitet. An dieser Stelle sei betont, dass ein Teil des der Pflanzenkläranlage 10 zugeleiteten Abwassers in den Becken 20, 24, 32 auch verdunsten kann. Die auf dem Gebäudedach angeordneten Becken 20, 24, 32 sind über die Treppen 40 zugänglich.
In dem Pflanzenbehälter 32 sind mehrere Bereiche 42 mit Pflanzen vorgesehen. In den Bereichen 42 sind Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten angeordnet. In den mit dem Bezugszeichen 44 gekennzeichneten ersten zwei Bereichen 42 sind Pflanzen der Pflanzensorte Carex Riparia angeordnet. In dem mit dem Bezugszeichen 46 gekennzeichneten Bereich 42 sind mehrere Reihen von Pflanzen zweier Pflanzensorten angeordnet, nämlich der Sorten Carex Elata und Carex Rostrata. In dem mit dem Bezugszeichen 48 gekennzeichneten Bereich 42 sind Pflanzen der Pflanzensorte Iris Peudacorus vorgesehen. In dem mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichneten Bereich 42 sind Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus angeordnet . In dem mit dem Bezugszeichen 52 gekennzeichneten Bereich 42 sind mehrere Reihen von Pflanzen zweier Pflanzensorten angeordnet, nämlich der Pflanzensorten Scirpus Lacustris und Iris Pseudacorus. Der mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnete Bereich 42 weist Pflanzen der Pflanzensorte F2 auf und ist nicht zwingend erforderlich. Somit sind die in den Bereichen 44 bis 54 angeordneten Pflanzen allesamt in einem Pflanzenbehälter 32 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiele sind demgemäß zwischen den einzelnen Bereichen 44 bis 54 keine Trennwände vorgesehen oder der Pflanzenbehälter 32 ist nicht in einzelne Pflanzenbehälter unterteilt. Der gesamte Pflanzenbehälter 32 weist auf dem Dach ein leichtes im Gefälle auf, so dass das in den Pflanzenbehälter 32 über die Zuleitungen 30 - über nahezu die gesamte Breite des Pflanzenbehälters 32 - zugeführte Abwasser aufgrund der Schwerkraft in Fließrichtung 34 zum Auslauf 38 fließt. Die Reihenfolge bzw. Abfolge der Pflanzen der unterschiedlichen Pflanzensorten in den Bereichen 44 bis 54 bezogen auf die Fließrichtung 34 ist darauf abgestimmt, eine optimale Reinigung von industriellem Abwasser zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage 10. Diese
Pflanzenkläranlage ist insbesondere zum Reinigen von sanitärem Abwasser ausgelegt. Hier ist der Pflanzenbehälter mit dem Bezugszeichen 56 gekennzeichnet. In dem Pflanzenbehälter 56 sind mehrere Pflanzenbecken vorgesehen, welche mit Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten bestückt sind. Das zu reinigende Abwasser gelangt über eine in Fig. 2 nicht gezeigte Zuführeinheit zunächst in einen Einfüllbehälter 58. Von dort gelangt das zu reinigende Abwasser in Fließrichtung 34 in das Pflanzenbecken 60, in welchem Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus angeordnet sind. Das zu reinigende Wasser durchläuft das Pflanzenbecken 60 von rechts nach links . Am linken Ende des Pflanzenbeckens 60 ist eine - lediglich schematisch mit einem Pfeil gezeigte - Überleitung 62 vorgesehen, mit welcher das zu reinigende Abwasser in das Pflanzenbecken 64 gelangt. In dem Pflanzenbecken 64 sind Pflanzen der zwei unterschiedlichen Pflanzensorten Carex Acutiformis und Iris Pseudacorus angeordnet. Hierbei sind die Pflanzen in einzelnen Reihen - lediglich schematisch mit dem Bezugszeichen 66 gezeigt - quer zur Fließrichtung 34 abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Fließrichtung von dem zu reinigenden Abwasser in dem Pflanzenbecken 64 ist von links nach rechts. Am rechten Ende des Pflanzenbeckens 64 ist eine weitere Überleitung 67, durch welche das zu reinigende Abwasser in das Pflanzenbecken 68, in welchem Pflanzen der Pflanzensorte F2 angeordnet sind, hindurch fließt. Von dem rechten Ende des Pflanzenbeckens 68 fließt das zu reinigende Abwasser zum linken Ende zur Überleitung 70, wo es in das nächste Pflanzenbecken 72 fließt. In dem Pflanzenbecken 72 sind Pflanzen der Pflanzensorte Carex Elata angeordnet. Nach dem Durchfließen des zu reinigenden Abwassers vom linken zum rechten Ende des Pflanzenbeckens 72 gelangt das zu reinigende Abwasser durch die Überleitung 74 in das Pflanzenbecken 76, in welchen Pflanzen der Pflanzensorten Iris Pseudacorus und Scirpus Lacustris in einzelnen Reihen quer zur Fließrichtung 34 abwechselnd hintereinander angeordnet, und zwar vergleichbar zur Anordnung der Pflanzenreihen 66 in dem Pflanzenbecken 64. Nachdem das zu reinigende Abwasser das Pflanzenbecken 76 durchlaufen hat, wird das Abwasser von der lediglich schematisch angedeuteten Abführeinheit 78 von der Pflanzenkläranlage 10 abgeführt.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pflanzenkläranlage 10 in einer Draufsicht, die insbesondere auf die Reinigung von industriellem und sanitärem Abwasser ausgerichtet ist. Auch hier sind wieder mehrere Pflanzenbecken in einem Pflanzenbehälter 80 vorgesehen. Die Fließrichtung des zu reinigenden Wassers ist in dem in Fig. 3 gezeigten Betriebszustand der Pflanzenkläranlage vergleichbar zu der Fließrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Mit anderen Worten durchläuft das zu reinigende Abwasser die in Fig. 2 gezeigte Pflanzenkläranlage 10 in horizontaler Richtung Schlangenlinien- bzw. mäanderförmig. Das zu reinigende Abwasser gelangt vom Einfüllbehälter 58 in den ersten Pflanzenbehälter 82, der als Vorreinigungsbecken mit Pflanzen der Sorte Phragmitis Australis bestückt ist. Im Pflanzenbecken 84 sind ebenfalls Pflanzen der Sorte Phragmitis Australis vorgesehen. Dieses Pflanzenbecken 84 dient gleichzeitig als Speicherbecken. Die Pflanzenbecken 86 bis 98 sind mit Pflanzen der folgenden Pflanzensorten bestückt:
Pflanzenbecken 86: Juncus Inflexus,
Pflanzenbecken 88: Carex Riparia,
Pflanzenbecken 90 und 92: Carex Elata und Carex Rostrata in einzelnen Reihen quer zur Fließrichtung 34 abwechselnd hintereinander (vergleichbar zu den Reihen 66 im Pflanzenbecken 64) angeordnet,
Pflanzenbecken ^94 : Iris Pseudacorus,
Pflanzenbecken 96: Scirpus Lacustris, und
Pflanzenbecken 98: Scirpus Lacustris und F2 in einzelnen
Reihen quer zur Fließrichtung 34 abwechselnd hintereinander angeordnet.
In Fig. 4 ist eine Pflanzenkläranlage 10 gezeigt, die verglichen mit der Pflanzenkläranlage 10 aus Fig. 3 ähnlich ausgebildet ist. Insbesondere ist die Bestückung der einzelnen Pflanzenbecken 82 bis 98 mit Pflanzen bei den Pflanzenkläranlagen 10 der Figuren 3 und 4 im Wesentlichen gleich. Die in Fig. 4 gezeigte Pflanzenkläranlage 10 ist jedoch auch flexibel in dem Sinn betreibbar, dass mit ihr auch Abwasser anderer Art gereinigt werden kann. Dies ist deshalb möglich, da bei dieser Pflanzenkläranlage 10 eine Vorrichtung 100 zum Variieren der Reihenfolge, in welcher das zu reinigende Wasser die einzelnen Pflanzenbecken 82 bis 98 durchläuft, vorgesehen ist. Die Vorrichtung 100 umfasst mehrere 2/2- Wegventile 102, die eine Sperr- und eine Durchlassstellung aufweisen. Zur vereinfachten Darstellung sind lediglich auf der linken Seite der Fig. 4 einige der 2/2-Wegventile 102 mit einem Bezugszeichen versehen. Weiterhin sind Verbindungsleitungen 103 in Form von Rohren vorgesehen, welche die einzelnen 2/2- Wegventile 102 miteinander verbinden. Es sind
Verbindungsleitungen 105 vorgesehen, mit welchen 2/2-Wegventile mit den einzelnen Pflanzenbecken 82 bis 98 verbunden sind. In der Vorrichtung 100 könnten nicht gezeigte Pumpen vorgesehen sein, mit welchen das zu reinigende Abwasser von einem Pflanzenbecken in ein anderes Pflanzenbecken gepumpt werden kann.
Bei der in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage 10 ist es grundsätzlich möglich, dass zu reinigendes Abwasser über die Zuführleitung 104 auf der linken Seite oder über die Zuführleitung 106 auf der rechten Seite der Pflanzenkläranlage 10 zugeführt wird. Dementsprechend ist es ebenfalls möglich, das zumindest teilweise gereinigte Abwasser über die Abführleitung 108 auf der linken Seite oder über die Abführleitung 110 auf der rechten Seite von der Pflanzenkläranlage 10. abzuleiten. Dies hängt letztendlich nur von der jeweiligen Stellung der entsprechenden 2/2-Wegventile 102 ab.
In dem in Fig. 4 gezeigten Betriebszustand sind die Ventilstellungen der 2/2-Wegventile 102 derart gewählt, dass das zu reinigende Abwasser über die Zuführleitung 104 zunächst in das Pflanzenbecken 84 eingeleitet wird. Hierzu sind die 2/2- Wegventile 112, 114 und 116 mit ihrer Durchflussstellung in der aktiven Position eingestellt. Weiterhin sind die 2/2-Wegventile mit dem Bezugszeichen 118 bis 144 allesamt auf Durchfluss eingestellt, so dass das zu reinigende Abwasser nach dem Durchqueren des Pflanzenbeckens 84 als nächstes das Pflanzenbecken 86, dann das Pflanzenbecken 90 und schließlich das Pflanzenbecken 96 durchläuft. In diesem Betriebszustand der Pflanzenkläranlage 10 aus Fig. 4 werden die Pflanzenbecken 82, 88, 92, 94 und 98 nicht mit zu reinigendem Abwasser beaufschlagt bzw. nicht zur Reinigung von diesem Abwasser genutzt. Selbstverständlich ist es möglich, durch entsprechende Betätigung der 2/2-Wegventile 102 eine nahezu beliebige Durchflussreihenfolge des zu reinigenden Abwassers darzustellen, so dass die in Fig. 4 gezeigte Pflanzenkläranlage auf unterschiedliche Arten des zu reinigenden Abwassers flexibel einstellbar ist. Mit der in Fig. 4 gezeigten Konfiguration der Verbindungsleitungen 103, 105 kann keine beliebige Durchflussreihenfolge des zu reinigenden Abwassers durch die Pflanzenbecken 82 bis 98 erzeugt werden. Hierzu könnten allerdings weitere, in Fig. 4 nicht gezeigte zusätzliche Verbindungsleitungen vorgesehen sein, mit welchen beispielsweise eine direkte Verbindungsleitung zwischen dem Pflanzenbecken 92 und dem Pflanzenbecken 84 hergestellt werden kann, über welche das in das Pflanzenbecken 84 geleitete Abwasser unmittelbar zu dem Pflanzenbecken 92 geleitet werden kann, falls nämlich auf Grund der Ventilstellungen der 2/2- Wegventile 102 ein unmittelbares Abfließen aus dem Pflanzenbecken 84 nicht mehr möglich ist.
Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht ein Pflanzenbecken 146, welches ein Teil einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage darstellt. Das Pflanzenbecken 146 ist auf einem Dach 147 angeordnet, welches jedoch nur schematisch und nur ausschnittsweise eingezeichnet ist. Lediglich schematisch ist angedeutet, dass das zu reinigende Abwasser von links in Richtung des Pfeils 148 in das Pflanzenbecken 146 eingeleitet wird. An dem Pflanzenbecken 146 sind teildurchlässige Platten 150, 152 vorgesehen, die im Wesentlichen in vertikaler Richtung angeordnet sind und sich über die gesamte Breite des Pflanzenbeckens 146 - senkrecht zur Zeichenebene verlaufend - erstrecken. Ein geringer Anteil des zu reinigenden Abwassers kann durch - in Figur 5 nicht gezeigte - Poren in den Platten 150, 152 durchtreten. Die bezüglich des Pfeils 148 erste Platte 150 erstreckt sich von oben bis unter die Wasseroberfläche 154 des im Pflanzenbecken 146 befindlichen zu reinigenden Abwassers. Die Platte 152 erstreckt sich vom Boden des Pflanzenbeckens 146 bis ungefähr zur Wasseroberfläche 154 und ist hier im Sinn eines Wehrs angeordnet. Die zweite Platte 150, die rechts von der ersten bereits erwähnten Platte 150 angeordnet ist, erstreckt sich ebenfalls von oben bis unter die Wasseroberfläche 154. Somit fließt das zu reinigende Abwasser nachdem es in Pfeilrichtung 148 in das Pflanzenbecken 146 eingebracht wird zunächst in horizontaler Richtung, bis es an der ersten Platte 150 angelangt. Von dort aus muss es im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach unten fließen, um unter der ersten Platte 150 weiter im Pfeilrichtung 148 zu fließen. Aufgrund der Platte 152 muss das zu reinigende Abwasser in vertikaler Richtung nach oben fließen, um über die Platte 152 in Pfeilrichtung 148 weiter von links nach rechts zu fließen. An der zweiten Platte 150 von rechts fließt das zu reinigende Abwasser zunächst im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach unten und danach wieder im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben, um durch den an dem rechten Pflanzenbeckenrand angeordneten Papierfilter 156 aus dem Pflanzenbecken 146 auszutreten. In dem Papierfilter 156 befindet sich als Filtermedium unter anderem kleingehäckseltes Altpapier.
In dem Pflanzenbecken 146 sind des Weiteren im linken unteren Bereich mehrere Algenbälle 158 der Sorte Cladophora Aegagropila angeordnet, die frei in dem linken Teil des Pflanzenbeckens 146 schwimmen. Weiterhin sind im oberen Bereich 160 des im Pflanzenbecken 146 befindlichen zu reinigenden Abwassers gemahlene Samen der Frucht des Baumes Moringa Oleifera vorgesehen, mit welchen Bakterien abgetötet werden. Die gemahlene Samen werden an dem Austritt aus dem Pflanzenbecken 146 durch geeignete - nicht eingezeichnete - mechanische Filtermittel vor dem Papierfilter 156 gehindert. Bei dem mechanischen Mittel könnte es sich beispielsweise um ein Gitter mit ausreichend kleinen Gitterlöchern handelt, das derart ausgebildet bzw. geformt ist, dass keine Verstopfungen beim Austritt des aus dem Pflanzenbecken 146 austretenden Wassers auftreten. Mechanische Filtermittel wären beispielsweise dann nicht erforderlich, wenn der Wasseraustritt aus dem Pflanzenbecken 146 in einem unteren Bereich - unterhalb des Bereichs 160 - des Pflanzenbeckens 146 angeordnete wäre.
Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht ein weiteres Pflanzenbecken 162, in welches das zu reinigende Abwasser von der linken Seite - mit der Pfeilrichtung 148 angedeutet - eingebracht wird. Das Pflanzenbecken 162 weist nur eine geringe Wassertiefe auf. Im linken Bereich des Pflanzenbeckens 162 sind Farngewächse 163 und Presslinge 164 gemahlener Samen der Frucht des Baumes Moringa Oleifera vorgesehen. Die Größe der Presslinge 164 sind mit der eines Eishockeypucks vergleichbar. Zwischen^ der Wasseroberfläche 154 und dem Boden des Pflanzenbeckens 162 ist eine Filtermatte 166 angeordnet, die für das zu reinigende Abwasser durchlässig ist. Zwischen der Filtermatte 166 und dem Boden des Pflanzenbeckens 162 sind ebenfalls gemahlene Samen der Frucht des Baumes Moringa Oleifera vorgesehen. Für die Samen ist jedoch die Filtermatte 166 nicht durchlässig, so dass über nahezu den gesamten Bodenbereich des Pflanzenbeckens 162 ein Filtermittel ortsfest vorgesehen ist. Quer zur grundsätzlichen Fließrichtung 148 des zu reinigenden Abwassers in dem Pflanzenbecken 162 sind schräg hintereinander angeordnete Platten 168 vorgesehen, die für das zu reinigende Wasser eine geringe Durchlässigkeit aufweisen. Die Platten erstrecken sich von oben bis unter die Wasseroberfläche 154, jedoch nicht vollständig bis zur Filtermatte 166. Von den Platten 168 wird das durch das Pflanzenbecken 162 fließende zu reinigende Abwasser im Sinn eines Schrägklärprinzips in Richtung der Filtermatte 166 bzw. des Bodens des Pflanzenbeckens 162 geleitet, so dass eine möglichst große Wechselwirkung des zu reinigenden Abwassers mit dem zwischen Filtermatte 166 und Boden des Pflanzenbeckens 162 befindlichen Filtermaterials zu gewährleisten.
Im rechten Bereich des Pflanzenbeckens 162 sind mehrere - auf Grund einer einfachen Darstellung ist lediglich einer gezeigt - künstlich hergestellte Filter 170 ortsfest vorgesehen, die beispielsweise Lehm, Teeblätter, Kaffeesatz und Reishülsen aufweisen. Auch hiermit können in dem zu reinigenden Abwasser befindliche Bakterien, Krankheitserreger und Keime abgetötet werden.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Becken 172, das einen Teil einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage darstellt. In welches zu reinigendes Abwasser aus Richtung des Pfeils 148 eingeleitet wird und in welchem keine Pflanzen angeordnet sind. Das in das Becken 172 eingeleitete zu reinigende Abwasser durchläuft das Becken 172 von links nach rechts und wird - was lediglich schematisch angedeutet ist - auf der rechten Seite in Richtung 174 von dem Becken 172 abgeführt. In dem Becken 172 ist ein einen Wärmekreislauf aufweisendes Heizmittel 176 angeordnet. Das Heizmittel 176 weist einen im Gebäude angeordneten Durchlauferhitzer 178 auf, mit welchem das über die Verbindungsleitungen 180 in dem Wärmekreislauf zirkulierende Wärmetauschmedium erhitzt wird. Das Wärmetauschmedium wird mit der Pumpe 182 durch den Wärmekreislauf gepumpt. In dem Becken 172 ist ein Wärmetauscher 184 vorgesehen, der an die Verbindungsleitungen 180 des Wärmekreislaufs angeschlossen ist. Durch den Wärmetauscher 184 wird das von der Pumpe 182 geförderte und von dem Durchlauferhitzer 178 erhitzte Wärmetauschmedium geleitet. Hierdurch wird das im Becken 172 befindliche zu reinigende Abwasser für mindestens eine Stunde auf eine Temperatur von mindestens 60 Grad Celsius erhitzt. Somit können im zu reinigenden Abwasser befindliche Keime und Legionellen abgetötet werden.
Fig. 8 zeigt in einer Seitenansicht zwei Becken 186, 188, die einen Teil einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage darstellen. Zu reinigendes Abwasser wird - wie schematisch mit Pfeil 148 angedeutet ist - zunächst in das Becken 186 geleitet. Von dort wird es mit der Pumpe 182 über die Verbindungsleitung 190 zu dem in Form eines Solarkollektors 192 ausgebildeten Durchlauferhitzer gefördert. Das zu reinigende Abwasser durchläuft den Solarkollektor 192 und wird über die Verbindungsleitung 194 in das Becken 188 geleitet. Der Solarkollektor 192 und somit das darin befindliche Abwasser wird von der Sonne 196 aufgeheizt, so dass auch hiermit im zu reinigenden Wasser befindliche Keime und Bakterien abgetötet werden können.
Fig. 9 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Becken 197, welches ein Teil einer erfindungsgemäßen
Pflanzenklaranlage darstellt und auf einem Dach 147 angeordnet ist. Auch hier wird das zu reinigende Abwasser von links in das Becken 197 eingeleitet und nach dessen Durchlaufen von links nach rechts auf der rechten Seite aus dem Becken 197 abgeführt. In dem Becken 197 ist eine elektrische Heizspule bzw. ein elektrischer Heizwiderstand 198 angeordnet, der mit der Solarzelle 200 der Potovoltaikanlage 202 über die elektrischen Leitungen 204 elektrisch in Verbindung steht. Die Solarzelle 200 wandelt Lichtstrahlen der Sonne 196 in elektrischen Strom um. Der elektrische Strom wird über die elektrischen Leitungen 204 der elektrischen Einrichtung 206 zugeführt. Mit den Spiegeln 207 werden Lichtstrahlen der Sonne 196 auf die Solarzelle 200 geleitet, die ohne die Spiegel 207 nicht auf die Solarzelle 200 auftreffen würden. Sowohl die Solarzelle 200 als auch die Spiegel 207 könnten auf den jeweiligen Stand der Sonne 196 ausgerichtet werden, beispielsweise mit - nicht gezeigten - motorisch angetriebenen Schwenkvorrichtungen. Die elektrische Einrichtung 206 weist insbesondere einen Akkumulator auf, in welchem die von der Solarzelle 200 erzeugte elektrische Energie speicherbar ist und mit welchem einzelne Komponenten der Pflanzenkläranlage auch dann betreibbar sind, wenn zeitweise kein Sonnenlicht vorhanden ist. Die elektrische Einrichtung 206 kann des Weiteren Steuer- bzw. Regeleinheiten sowie in Spannungs-, Strom- und Frequenzwandler bzw. Umrichter aufweisen. An die elektrische Einrichtung 206 ist über elektrische Leitungen 204 ein elektrischer Heizwiderstand 198 angeschlossen, so dass mit Hilfe des elektrischen Heizwiderstands 198 das im Becken 197 befindliche zu reinigende Abwasser - nach dem Tauchsiederprinzip - erhitzbar ist.
In dem Becken 197 sind weiterhin blanke elektrische Leitungen 208 vorgesehen, die ebenfalls über die elektrischen Leitungen 204 mit der elektrischen Einrichtung 206 in Verbindung stehen. Aufgrund des durch die blanken elektrischen Leitungen 208 geleiteten elektrischen Stroms hoher Spannung und geringer Stromstärke bildet sich zwischen den blanken elektrischen Leitungen 208 und der PoMläche 210 ein elektrisches Feld aus, mit welchem das in dem Becken 197 befindliche Abwasser elektrolytisch gereinigt wird.
Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung 212 zum Einbringen von Sauerstoff in das zu reinigende Abwasser. Die Vorrichtung 212 könnte beispielsweise in einem Bereich nahe der Zuführreinheit einer erfindungsgemäßen Pflanzenkläranlage angeordnet sein, um in das zu reinigende Abwasser in einem möglichst frühen Zustand der Klärung bzw. Reinigung Sauerstoff einzutragen. Die Vorrichtung 212 könnte jedoch auch inmitten einer Pflanzenkläranlage vorgesehen sein, beispielsweise dort, wo Pflanzen geringen Sauerstoffeintrags bezüglich der Fließrichtung des zu reinigenden Wassers vorangegangenen sind. Die Vorrichtung 212 weist eine Abwasserzuführung 214 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Rohr realisiert ist. Das von der AbwasserZuführung 214 zugeführte Abwasser fällt im freien Fall auf ein Prallgitter 216, wodurch das Abwasser in Tropfen zerspringen kann. Das Prallgitter 216 weist mehrere quer und/oder schräg zur Fallrichtung des zu reinigenden Abwassers angeordnete Rippen 218 auf, die im Konkreten durch Metallstreifen gebildet sind. Die Vorrichtung 212 weist ein Gehäuse 220 auf, welches zumindest größtenteils das Prallgitter 216 umgibt. Das Gehäuse 220 umfasst einen offenen Bereich 222, über welchen Umgebungsluft zum Prallgitter 216 gelangen kann, so dass Sauerstoff von der Umgebungsluft in das zu reinigende Abwasser eingetragen werden kann. Unterhalb des offenen Bereichs 222 weist das Gehäuse 220 eine Glasplatte 224 auf, so dass das Prallgitter 216 vom außen sichtbar ist, um beispielsweise Verunreinigungen oder Ablagerungen auf dem Prallgitter 216 ohne weiteres sehen zu können. Mit einer solchen Vorrichtung kann bei einem relativ geringen Volumenstrom von ca. 30 1/h eine SauerstoffSättigung von mindestens 25 % erreicht werden. Höhere Volumenströme (60 1/h und 100 1/h) bewirken einen Sauerstoffeintrag über 50 % (nämlich beispielsweise 57 % und 68 %) . Nachdem das zu reinigende Abwasser die Vorrichtung 212 durchlaufen hat, tritt es durch den am Boden der Vorrichtung 212 bzw. des Gehäuses 220 vorgesehenen Spalt 226 aus der Vorrichtung 212 aus und wird in der Pflanzenkläranlage weiterverarbeitet.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

Patentansprüche
1. Pflanzenkläranlage zum Reinigen von Abwasser, mit mindestens einem Pflanzenbehälter (32) , einer Zuführeinheit
(16) , einer Abführeinheit (36) und Pflanzen, wobei mit der Zuführeinheit (16) zu reinigendes Abwasser der Pflanzenkläranlage (10) zuführbar ist, wobei mit der Abführeinheit (36) gereinigtes Abwasser von der Pflanzenkläranlage (10) abführbar ist, wobei die Pflanzen in dem Pflanzenbehälter (32) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sie in dem Pflanzenbehälter (32) ohne Substrat angeordnet sind, wobei ein Pflanzenbehälter (32) vorzugsweise mindestens zwei Pflanzenbecken (82 - 98) aufweist, wobei mindestens ein weiterer Behälter (20, 24, 26, 146, 162, 172, 186, 188, 197) vorgesehen sein kann, wobei zumindest ein Teil des Pflanzenbehälters (32) auf einem Gebäudedach (i" 7) angeordnet ist, wobei in dem Pflanzenbehälter (32) Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten vorgesehen sind und wobei in Abhängigkeit der Art des Abwassers - beispielsweise industrielles und/oder sanitäres Abwasser - das zu reinigende Abwasser in einer vorgebbaren Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten reinigbar ist.
2. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 1, wobei Pflanzen der im Folgenden aufgelisteten Pflanzensorten vorgesehen sind:
- Carex Riparia und/oder
- Carex Elata und/oder
- Carex Gracilis und/oder
- F2, die eine Kreuzung aus der Carex Gracilis und der Carex Elata ist, und/oder - Juncus Inflexus und/oder
- Carex Acutiformis und/oder
- Scirpus Lacustris und/oder
- Iris Pseudacorus und/oder
- Carex Rostrata und/oder
- Phragmitis Australis.
3. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 2, wobei die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten für sanitäres Abwasser die folgende ist: (a) Juncus Inflexus, (b) Iris Pseudacorus, (c) F2, (d) Carex Elata, (e) Scirpus Lacustris und (f) Iris Pseudacorus.
4. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 3, wobei die Pflanzen der Pflanzensorten (e) Scirpus Lacustris und (f) Iris Pseudacorus miteinander gemischt angeordnet sind.
5. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 3 oder 4, wobei den Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis nachgeordnet sind und/oder dass die Pflanzen der Pflanzensorte Juncus Inflexus und die Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis miteinander gemischt angeordnet sind.
6. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 2, wobei die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten für industrielles Abwasser die folgende ist: (a) Carex Riparia, (b) Carex Elata, (c) Carex Rostrata, (d) Iris Pseudacorus, (e) Juncus Inflexus, (f) Scirpus Lacustris, (g) Iris Pseudacorus und gegebenenfalls (h) F2.
7. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 6, wobei die Pflanzen der Pflanzensorten (b) Carex Elata und (c) Carex Rostrata miteinander gemischt angeordnet sind und/oder dass die Pflanzen der Pflanzensorten (f) Scirpus Lacustris und (g) Iris Pseudacorus miteinander gemischt angeordnet sind und/oder dass zu den Pflanzen der Pflanzensorte (d) Iris Pseudacorus zusätzlich Pflanzen der Pflanzensorte Carex Acutiformis - vorzugsweise im Anzahlverhältnis von 1:4 - vorgesehen sein können.
8. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 2, wobei die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten für sanitäres und industrielles Abwasser die folgende ist: (a) Phragmitis Australis, (b) Juncus Inflexus, (c) Carex Riparia, (d) Carex Elata, (e) Carex Rostrata, (f) Iris Pseudacorus, (g) Scirpus Lacustris, (h) F2 und gegebenenfalls (i) Scirpus Lacustris .
9. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 8, wobei die Pflanzen der Pflanzensorten (d) Carex Elata und (e) Carex Rostrata miteinander gemischt angeordnet sind.
10. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Pflanzen lediglich einer Pflanzensorte in einem Pflanzenbecken (60, 68, 72, 82 bis 88, 94, 96,) angeordnet sind und/oder dass Pflanzen mindestens zweier Pflanzensorten in einem Pflanzenbecken (32, 64, 76, 90, 92, 98) miteinander gemischt angeordnet sind.
11. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens sechs Pflanzenbecken (60, 68, 72, 82 bis 88, 94, 96, ) vorgesehen sind, welche jeweils Pflanzen mindestens einer Pflanzensorte aufweisen, die sich vorzugsweise unterscheiden.
12. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fließrichtung des zu reinigenden Abwassers in Bezug auf die Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten variierbar ist, beispielsweise dadurch, dass das zu reinigende Abwasser nach Durchlaufen eines Pflanzenbeckens (86) anstatt es in das nächste (88) , der vorgebbaren Reihenfolge entsprechende Pflanzenbecken zuzuleiten, es einem anderen Pflanzenbecken (90) zuleitbar ist.
13. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in mindestens einem Pflanzenbehälter (32) und/oder in einem weiteren Behälter (2, 24, 26, 146, 162, 172, 197) der Pflanzenkläranlage (10) mindestens ein Mittel vorgesehen ist, mit welchem der Grad des zu reinigenden Wassers zumindest hinsichtlich eines vorgebbaren Parameters optimierbar ist.
14. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 13, wobei das Mittel - vorzugsweise lebende - Filter (158, 163, 164) oder Filterbereiche (160) aufweist, deren Filterwirkung auf den Einsatz von Pflanzen und/oder Einzellern und/oder Mehrzellern und/oder Bakterien basiert.
15. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 14, wobei mindestens ein Algenball (158) - insbesondere mit der Bezeichnung Cladophora Aegagropila - vorgesehen ist und dass zumindest ein Algenball (158) in einem Pflanzenbecken und/oder in einem weiteren Becken (146) der Pflanzenkläranlage (10) angeordnet werden kann .
16. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 14 oder 15, wobei mindestens ein Farngewächs (163) und/oder mindestens ein Naturschwamm vorgesehen ist und dass zumindest eine Pflanze eines Farngewächses (163) und/oder ein Naturschwamm in einem Pflanzenbecken (162) der Pflanzenkläranlage (10) angeordnet werden kann .
17. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Mittel Mikroben und/oder Cyano-Bakterien aufweist, die vorzugsweise an Pflanzen der Pflanzenkläranlage (10) , insbesondere an deren Wurzelbereich, kultivierbar bzw. anordenbar sind und/oder wobei Kohlendioxid (C02) durch das zu reinigende Abwasser geleitet oder geblasen wird, wobei insbesondere das Kohlendioxid in Umgebungsluft gelöst ist oder aus in der Halle bzw. in dem Gebäude ablaufenden chemischen Reaktionen stammt.
18. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Mittel künstlich hergestellte Filter (156, 170) aufweist .
19. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 18, wobei mindestens ein Filter (170) in einem Pflanzenbehälter und/oder in einem weiteren Behälter (162) vorgesehen ist, der Lehm und/oder Teeblätter und/oder Kaffeesatz und/oder Reishülsen aufweist.
20. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 19, wobei der Filter (170) wie folgt beschrieben herstellbar ist:
- trockener, zerstoßener Lehm wird mit organischen Materialien wie Teeblättern, Kaffeesatz und/oder Reishülsen und etwas Wasser zu einer festen Masse vermischt,
- aus dieser Masse wird ein im Wesentlichen zylindrischer Topf geformt, der an einem Ende geschlossen ist,
- diese Form wird - beispielsweise in der Sonne - getrocknet und dann - beispielsweise in einem Ofen bei einer vorgebbaren Temperatur gebrannt - ausgehärtet,
- der Filter wird mit Stroh umgeben und auf einen Haufen Kuhdung platziert.
21. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 18, wobei ein Filter (160, 164) - vorzugsweise zerkleinerte - Samen .einer Frucht eines Baumes, insbesondere des Baumes Moringa Oleifera, aufweist und dass der Filter in Form von Pressungen (164) ausgebildet sein könnte, welche in einem Pflanzenbecken und/oder einem weiteren Becken (162) eingegeben sein könnten .
22. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei mindestens ein Filter am Boden eines Pflanzenbehälters und/oder eines Pflanzenbeckens und/oder eines weiteren Beckens (162) vorgesehen ist, dessen Filtermaterial beispielsweise zwischen Boden des Behälters bzw. Beckens und einer Filtermatte (166) angeordnet ist, wobei die Filtermatte (166) für das zu reinigende Abwasser zumindest teildurchlässig - im Sinn einer Filtermembran - ausgebildet sein könnte.
23. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei mindestens ein Strömungsleitmittel (150, 152, 168) vorgesehen ist, mit welchem ein Durchfließen des zu reinigenden Abwassers in horizontaler und/oder vertikaler Richtung durch ein Becken (146, 162) und/oder einen Pflanzenbehälter und/oder ein Pflanzenbecken bewirkbar ist.
24. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 23, wobei ein Strömungsleitmittel mindestens zwei nebeneinander und/oder hintereinander - vorzugsweise schräg - angeordnete Platten (168) aufweist, welche vorzugsweise zumindest weitgehend eine Reinigung des Abwassers im Sinn eines
Schrägklärprinzips ermöglichen, indem beispielsweise das zu reinigende Abwasser in Richtung eines am Boden des Beckens (162) angeordneten Filters leitbar ist, wobei eine Platte (168) für zu reinigendes Abwasser zumindest teilweise durchlässig ausgebildet sein kann.
25. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 23 oder 24, wobei ein Strömungsleitmittel mindestens zwei nebeneinander und/oder hintereinander - vorzugsweise im Wesentlichen vertikal - angeordnete Platten (150, 152) aufweist, welche insbesondere alternierend sich von oben unter die Wasseroberfläche und vom Boden des Beckens sich nach oben in Richtung der Wasseroberfläche und gegebenenfalls sich zumindest bereichsweise bis über die Wasseroberfläche hinaus erstreckend angeordnet sind, so dass das zu reinigende Abwasser alternierend in horizontaler und vertikaler Richtung durch das Becken (146) leitbar ist.
26. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das zu reinigende Abwasser für eine vorgebbare Zeitdauer mit mindestens einem Heizmittel (176) erhitzbar ist, vorzugsweise auf mindestens 50 bis 60 Grad Celsius für die Dauer mindestens einer Stunde.
27. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 26, wobei das Heizmittel mindestens einen Durchlauferhitzer (192) aufweist, durch welchen das zu reinigende Abwasser leitbar ist, wobei die Fließmenge und/oder die Fließgeschwindigkeit des zu reinigenden Abwassers vorgebbar und/oder steuerbar ist.
28. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Heizmittel (176) mindestens einen Wärmekreislauf oder eine Wärmepumpe aufweist, dass der Wärmekreislauf Verbindungsleitungen (180) , mindestens einen Durchlauferhitzer (178) , mindestens einen in einem Pflanzenbecken oder in einem weiteren Becken (172) angeordneten Wärmetauscher (184) und ein Wärmetauschmedium aufweist, wobei das Wärmetauschmedium in dem Durchlauferhitzer (178) aufheizbar und über die Verbindungsleitungen (180) zum Wärmetauscher (184) leitbar ist, um das zu reinigende Abwasser zu erhitzen.
29. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 28, wobei das
Wärmetauschmedium eine Flüssigkeit oder ein Gas aufweist, und dass das Wärmetauschmedium mit einer Pumpe (182) in dem Wärmekreislauf zirkulierbar ist.
30. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 28 oder 29, wobei der Durchlauferhitzer einen Solarkollektor (192) aufweist und/oder einer in dem Gebäude angeordneten Maschine zugeordnet ist, welche beim Betrieb Wärmeenergie an das durch den Durchlauferhitzer zirkulierende Wärmetauschmedium abgibt, und dass der Solarkollektor (192) mindestens eine Einrichtung (207) zur optischen Konzentration von Sonnenlicht aufweisen kann.
31. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei das zu reinigende Abwasser nach dem Tauchsiederprinzip erhitzbar ist, wobei der elektrische Strom zum Erhitzen eines Wärmewiderstands mit Hilfe einer Photovoltaikanlage (202), vorzugsweise mit Solarzellen (200) oder Photoelementen, erzeugbar sein kann.
32. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei ein Solarkollektor (192) und/oder ein Teil (200, 207) der Photovoltaikanlage (202) derart angeordnet ist, dass er auf den aktuellen Sonderstand ausrichtbar sind.
33. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 31 oder 32, wobei mit dem mit der Photovoltaikanlage (202) erzeugten elektrischen Strom auch mindestens eine weitere Komponente der Pflanzenkläranlage betreibbar ist, beispielsweise eine elektrisch betriebene Wasserpumpe (182) .
34. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei der mit der Photovoltaikanlage (202) erzeugte elektrische Strom in mindestens einem Akkumulator speicherbar ist.
35. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 26 bis 34, wobei das zu reinigende Abwasser in einem Becken (172, 197) oder Pufferbecken erhitzbar ist, welches in Fließrichtung des zu reinigenden Abwassers am Anfang und/oder am Ende der Pflanzenkläranlage (10) vorgesehen sein kann.
36. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 26 bis 35, wobei die dem zu reinigenden Abwasser zugeführte Wärmeenergie zumindest teilweise zur Heizung des Gebäudes nutzbar ist, beispielsweise mit Hilfe einer hierfür vorgesehenen Wärmepumpe .
37. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei das zu reinigende Abwasser zumindest teilweise elektrolytisch reinigbar ist, insbesondere dadurch, dass elektrische Leitungen (208) in einem Pflanzenbehälter oder weiteren Behälter (197) vorgesehen sind, durch welche elektrischer Strom leitbar ist.
38. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei das zu^' reinigende Abwasser zumindest teilweise durch Beaufschlagen mit hochenergetischer Strahlung reinigbar ist, insbesondere mit Licht des ultravioletten Wellenlängenspektrums, und dass hierzu das zu reinigende Abwasser vorzugsweise in einem Becken (162) geringer Wassertiefe und relativ großer Wasseroberfläche leitbar ist.
39. Pflanzenkläranlage nach Anspruch 38, wobei das ultraviolette Licht der Sonne (196) nutzbar ist und/oder dass das ultraviolette Licht von mindestens einer UV-Lampe erzeugbar ist.
40. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei zum Filtern des zu reinigenden Abwassers mindestens ein Papierfilter (156) vorgesehen ist, welcher zerkleinertes Altpapier aufweisen könnte.
41. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 40, wobei ein Filter oder Filterbereich mit kleingehäckseltem Grünschnitt vorgesehen ist, mit welchem das zu reinigende Abwasser zumindest teilweise reinigbar ist.
42. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 41, wobei die Mittel an einem vorgebbaren Ort in der Pflanzenkläranlage angeordnet sind.
43. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 42, wobei die Verweildauer des zu reinigenden Abwassers in einem Pflanzenbehälter und/oder in einem weiteren Behälter und/oder in einem Pflanzenbecken derart vorgebbar ist, dass eine nahezu optimale Klärwirkung erzielbar ist.
44. Pflanzenkläranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 43, wobei eine Vorrichtung zum Einbringen von Sauerstoff in das zu reinigende Abwasser vorgesehen άst, wobei die Vorrichtung eine Abwasserzuführung aufweist, wobei das von der Abwasserzuführung zugeführte Abwasser im freien Fall auf ein Prallgitter fällt, wodurch das Abwasser in Tropfen zerspringen kann, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse aufweisen kann, welches zumindest größtenteils das Prallgitter umgibt, und wobei das die Vorrichtung durchlaufene Abwasser in der Pflanzenkläranlage weiterverarbeitbar ist.
45. Verfahren zum Reinigen von Abwasser mit einer Pflanzenkläranlage, wobei die Pflanzenkläranlage (10) einen Pflanzenbehälter (32), eine Zuführeinheit (16), eine Abführeinheit (36) und Pflanzen aufweist und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 44 ausgebildet ist, wobei mit der Zuführeinheit (16) zu reinigendes Abwasser der Pflanzenkläranlage (10) zugeführt wird, wobei mit der Abführeinheit (36) gereinigtes Abwasser von der Pflanzenkläranlage (10) abgeführt wird, wobei die Pflanzen in dem Pflanzenbehälter (32) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sie in dem Pflanzenbehälter (32) ohne Substrat angeordnet sind, wobei ein Pflanzenbehälter (32) vorzugsweise mindestens zwei Pflanzenbecken (82 - 98) aufweist, wobei mindestens ein weiterer Behälter (20, 24, 26, 146, 162, 172, 186, 188, 197) vorgesehen sein kann, wobei zumindest ein Teil des Pflanzenbehälters (32) auf einem Gebäudedach (147) angeordnet ist, wobei in dem Pflanzenbehälter (32) Pflanzen mindestens zwei unterschiedlicher Pflanzensorten vorgesehen sind und wobei in Abhängigkeit der Art des Abwassers - beispielsweise industrielles und/oder sanitäres Abwasser - das zu reinigende Abwasser in einer vorgebbaren Reihenfolge von Pflanzen unterschiedlicher Pflanzensorten gereinigt wird.
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