DE19905633C1

DE19905633C1 - Klärverfahren und -anlage mit aerober Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE19905633C1
Application number: DE1999105633
Authority: DE
Inventors: Wilfried Koester
Original assignee: Kvt Klaevertec Klaerverfa GmbH
Current assignee: Kvt Klaevertec Klaerverfa GmbH
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2019-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klärverfahren zur im wesentlichen aeroben Abwasserreinigung in einem Behälter durch chargenweises Zuführen von Abwässern am oberen Ende einer Nitrifikationszone, Absinken lassen der zugeführten Abwassercharge in der Nitrifikationszone, stoßweises Belüften am unteren Ende der Nitrifikationszone im Gegenstrom zur absinkenden Abwassercharge, durch die Belüftung hervorgerufenes, kurzzeitiges Überströmen von teilweise gereinigtem Abwasser am oberen Ende der Nitrifikationszone in eine nicht belüftete Absinkzone bzw. Umwälzzone, Absinken lassen des teilweise gereinigten Abwassers in der nicht belüfteten Absinkzone, Aufströmen von im wesentlichen gereinigtem Abwasser aus der Absinkzone und der Nitrifikationszone in einer Aufstiegzone bzw. Nachklärzone und Abführen von gereinigtem Abwasser am oberen Ende der Aufstiegzone bzw. Nachklärzone. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung eine Kleinkläranlage mit Nitrifikationsstufe (2) mit einem Zulauf (20, 102) und Ablauf (41) aufweisenden Behälter (1, 100), in dem ein Festbett (22) und darunter eine Belüftungseinrichtung (23) angeordnet sind. Der Innenraum des Behälters (1, 100) ist mittels Tauchwänden (21, 31) in wenigstens drei am Behälterboden (12) miteinander verbundenen Zonen (2, 3, 4) geteilt, wobei eine erste Zone (2) das Festbett (22) mit der Belüftungseinrichtung (23) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klärverfahren zur im wesentlichen aeroben Abwasserreinigung in einem Behälter sowie zur Durchführung des Verfahrens eine Kleinkläranlage mit Nitrifikationsstufe mit einem Zulauf und Ablauf aufweisenden Behälter, in dem ein Festbett und darunter eine Belüftungseinrichtung angeordnet sind.

Derartige Verfahren oder Anlagen sind beispielsweise aus der DE 35 20 652 A1 für Großkläranlagen bekannt. Dort ist ein Klärbecken zur aeroben oder fakultativen Reinigung organischer Abwässer angegeben, das wenigstens einen Behälter, in dem der Klärvorgang abläuft, einen Zulauf für das zu reinigende Abwasser, einen Ablauf für das gereingte Abwasser, einen Tauchkörper oder ein Festbett als Aufwuchsfläche für sessile Mikroorganismen und eine Begasungsanlage unter dem Tauchkörper zum Einbringen von Sauerstoff aufweist. Der Behälter ist im unteren Bereich trichterförmig und weist eine Umwälzleitung mit Fördervorrichtung auf, mit der der Behälterinhalt vom Boden zum Abwasserspiegel gepumpt wird, von wo er dem Gas entgegen durch den Tauchkörper strömt. Dabei mündet der Zulauf für das zu reinigende Abwasser und die Umwälzleitung oberhalb des Tauchkörpers, so daß sich beide Medien vermischen und über dem Tauchkörper verteilen. Der Ablauf für das gereinigte Abwasser mündet unterhalb des Tauchkörpers.

Nachteilig ist, daß übermäßige Schlammanreicherungen am Boden des Behälters sowie innerhalb des Tauchkörpers zu einer Verschlechterung der Reinigungsleistung des Klärbeckens führen. Der Tauchkörper soll somit von Zeit zu Zeit mittels Druckluft und/oder Druckwasser freige spült werden.

Ferner ist aus der DE 38 37 852 C2 eine Kleinkläranlage zum aeroben Abbau von organischen Schmutzstoffen mit einer Mehrkammergrube bekannt, bei der in einer zwischen der Einlaufkammer und der Ablaufkammer der Mehrkammergrube angeordneten Zwischenkammer eine Belüftungseinrichtung und ein Festbett angeordnet sind. Damit sollen vorhandene im wesentlichen anaerob reinigende Kläranlagen auf einfache Weise umrüstbar sein. Nachteilig ist jedoch, daß ein Überlaufen des vermeintlich in Schwebe gehaltenen Sekundärschlamms in die Ablaufkammer nicht vollständig erfolgt und die mit dem Festbett ausgestattete Zwischenkammer im Laufe des Betriebes verschlammt, so daß die Belüftung des Biofilms erschwert wird. Folglich muß die Luftzufuhr erhöht werden, um ein etwa gleiches Reinigungsergebnis zu erzielen, so daß die Betriebskosten steigen und regelmäßige Nachjustierungen nötig sind und schließlich aufwendige manuelle Schlammabsaugung erforderlich ist. Insbesondere sammelt sich sehr viel Schlamm in den hydraulischen Totpunkten des Behälters an. Dieses führt dazu, daß das eingebaute Festbettmaterial schon nach wenigen Jahren ausgebaut werden muß und der Behälter sehr wartungsintensiv gereinigt werden muß.

Darüber hinaus ist aus der DE 196 00 759 A1 eine Einrichtung zum Umrüsten einer Kleinkläranlage bekannt, bei der ein bevorzugt komplett vorgefertigtes Modul als abgeschlossene Teilkammer in eine vorhandene Mehr kammerklärgrube eingesetzt wird. Nachteilig ist jedoch auch hier, daß sich der dort überschüssige Schlamm im Bodenbereich anreichert und nach längerer Betriebszeit die Belüftungswirkung beeinträchtigt.

Aus dem DE 295 04 584 U1 ist eine Kleinkläranlage mit einer Mehrkammergrube bekannt, bei der ähnlich zur DE 38 37 852 C2 eine Grubenkammer mit einer biologischen Reinigungsstufe mit einer Belüftungseinrichtung ausgestattet wird, wobei im Gegensatz zur vorgenannten Patentschrift hierfür die Ablaufkammer der Mehrkammer grube verwendet wird. Die Nachklärung erfolgt in einer außerhalb der Mehrkammergrube angeordneten Nachklär kammer. Auch hier ist jedoch nachteilig, daß sich Klärschlamm unterhalb des Festbettes anreichern kann und die Belüftung in der biologischen Reinigungsstufe vermindert.

Ferner ist aus der DE 34 16 167 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Denitrifikation und Trennung von Wasser und Belebtschlamm aus biologischen Kläranlagen bekannt, bei dem ein Becken mittels eingehängten Tauchwänden in drei Zonen aufgeteilt wird, wobei die drei Zonen am tiefsten Bereich miteinander verbunden sind. Der Abzug von sedimentiertem Schlamm wird über eine hydrostatische höhenverstellbare Sedimentabzugs anlage durchgeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klärverfahren bzw. eine Kleinkläranlage der eingangs genannten Art anzugeben, womit eine wirtschaftliche und dauerhaft gute Abwasserreinigung erreicht wird.

Verfahrensgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorrichtungsgemäß wird die vorgenannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Durch den intermittierenden Betrieb und die nicht ausschließliche Durchströmung der Nitrifikationsstufe in einer Richtung wird eine lange Verweildauer der zugeführten Abwassermenge in der Nitrifikationsstufe erreicht. Somit wird im Zusammenhang mit der erforder lichen Belüftung eine hohe Reinigungswirkung in der Nitrifikationsstufe erzeugt. Ergänzend wird in der nicht belüfteten Absinkzone bzw. Umwälzzone sowie abschließend in der Aufstiegzone bzw. Nachklärzone eine Abwasserreinigung bewirkt. Durch die strömungstech nische Verbindung der drei Zonen im unteren Bereich werden in den Zonen ausfallende Schmutzteilchen und abgestorbener biologischer Rasen gesammelt.

Dadurch, daß in der Nitrifikationszone, in der Absink zone und in der Aufstiegzone ausfallende Schmutz teilchen im wesentlichen frei nach unten sinken und sich am tiefsten Punkt des Behälters sammeln, kann der gesamte, anfallende Sekundärschlamm in einem zusammen hängenden Bereich gesammelt und bevorzugt gelegentlich abgezogen werden.

Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Kläranlage mit einer Vorklärstufe wird dabei der abgezogene Schlamm wenigstens teilweise der Vorklärstufe zugeführt, um eine erneute Aufarbeitung sicherzustellen.

Das Abwasser wird in Chargen, bevorzugt mit einem 24- Stundenausgleich (Q 24) über ein Pufferbecken der Nitrifikationszone zugeführt. Die Belüftung erfolgt intermittierend. Wenn jede Charge des zugeführten Abwassers im Tagesausgleich (Q 24) etwa alle 30 min bis 2 h zugeführt wird, wobei bei Zufuhr des Abwassers keine Belüftung und die stoßweise Belüftung für eine Zeitdauer von 5 s bis 10 min mit einer Wiederholungs rate von 10 min bis 120 min. bevorzugt ca. 20 bis 60 min. erfolgt, wird ein hoher Reinigungswirkungsgrad bei ausreichender Durchsatzmenge erreicht.

Dadurch daß der Innenraum des Behälters mittels Tauchwänden in wenigstens drei am Behälterboden miteinander verbundenen Zonen geteilt ist, wobei eine erste Zone das Festbett mit der Belüftungseinrichtung aufweist, wird ein konstruktiv einfacher Aufbau erreicht. Die Tauchwände, die beispielsweise im nicht unterteilten Behälter aufgestellt oder eingehängt sind, können für Wartungsarbeiten problemlos entnommen werden. Dies gilt ebenfalls für das Festbett sowie die darunter angeordnete Belüftungseinrichtung und Schlammrückführung.

Um ein gewünschtes Überströmen zwischen erster und zweiter Zone bei der Belüftung zu ermöglichen, hat die Trennwand zwischen der ersten Zone und einer zweiten Zone eine Tauchwandoberkante, die nur wenig über dem normalen Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist. Bei der Befüllung aus dem Vorklär- oder Pufferbecken ist die Belüftung ausgeschaltet. Das frische Abwasser sinkt in die Nitrifikationszone und vermischt sich dabei nicht mit dem Abwasser aus der Umwälzzone. Bei dieser Befüllung läuft nun gereinigtes Abwasser aus der Nitrifikations- und Umwälzzone in die Nachklärzone. Nach Einschalten des Belüfters läuft das Abwasser über die Tauchwand und bewirkt einen rührwerkähnlichen Betrieb (Umwälzung) zwischen den Zonen.

Wenn im Behälterboden ein Schlammsammelsumpf ausgebildet ist und an der im wesentlichen tiefsten Stelle des Schlammsammelsumpfes eine Hebeeinrichtung für den Schlammaustrag vorgesehen ist, können die in allen drei Zonen ausfallenden Schmutzteilchen im gemeinsamen Schlammsammelsumpf gesammelt und mit der Hebeeinrichtung, beispielsweise einem Druckluftheber, der von einem für die Belüftungseinrichtung erforder lichen Kompressor antreibbar ist, abgezogen werden. Nach Entfernen der Tauchwände, dem Festbett und der Belüftungseinrichtung und Hebeeinrichtung ist somit der Behälterboden für Wartungszwecke zugänglich.

In alternativer Ausführungsform ist eine Trennwand im Behälter vorgesehen, die eine strömungstechnisch vorgelagerte Kammer zur Vorklärung abtrennt, wobei eine Überleitung auf Höhe des Flüssigkeitsspiegels von der Vorklärkammer zur ersten Zone des Behälters vorgesehen ist. Damit kann in dem gleichen Behälter auch eine Vorklärung erfolgen. Bei einem im wesentlichen zylinderförmigen Behälter ist es bevorzugt, daß die Trennwand im wesentlichen als konzentrisch angeordnete kreiszylindrische Mantelfläche ausgebildet ist, wobei der zylinderringförmige Außenbereich die Vorkammer und der im wesentlichen zylindrische Innenbereich einen Innenbehälter bilden.

Um eine Verminderung der Reinigungswirkung der Nitrifikationsstufe zu vermeiden, ist der Bodenbereich des Behälters bzw. Innenbehälters im wesentlichen trichterförmig ausgebildet. Bevorzugt weist der untere Bereich des Behälters bzw. Innenbehälters umgekehrte Kegelstumpfform auf, wobei auf der zentralen, ebenen Bodenfläche ein Strömungslenkkegel mit seiner Grund fläche aufliegt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es strömungs technisch vorteilhaft, daß die Tauchwände die Form kreiszylindrischer Mantelflächen haben und die erste Zone ein zentrisches Zylindervolumen mit dem Festbett und der Belüftungseinrichtung, die zweite Zone eine konzentrisch und benachbart dazu angeordnete, zylinder ringförmige Absinkzone bzw. Umwälzzone und eine dritte Zone eine konzentrisch angeordnete Aufstiegzone bzw. Nachklärzone bilden.

Um im Bereich der Nachklärstufe einerseits eine Belüftung und andererseits einen Abwasserströmungs kurzschluß zu vermeiden, trennt die zweite Tauchwand oben den Flüssigkeitsspiegel und reicht unten bis unterhalb der Belüftungseinrichtung.

Erfindungsgemäß wird somit ein Klärverfahren bzw. eine Kläranlage angegeben, bei der eine hohe Abwasserreini gungsgüte durch eine effektive aerobe Reinigung im Festbett/Nitrifikationsbereich auch nach langer Betriebszeit erreicht und erhalten wird.

Die "offene" Zonenbauweise liefert einerseits eine Abgrenzung der aufeinander folgenden Verfahrensstufen, um einen Strömungskurzschluß sicher zu verhindern, läßt andererseits aber eine gewünschte Umströmung bzw. Überströmung an bestimmten Bereichen zu. Damit ist auch eine gemeinsame Sammlung des in allen drei Zonen auftretenden Sekundärschlamms und ein Absaugen des gesammelten Schlamms möglich. Insgesamt wird eine hohe Verweildauer des Abwassers in der Nitrifikationszone, eine sichere Abführung von überschüssigem Sekundär schlamm und ein wartungsfreundlicher Aufbau erreicht.

Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben.

Darin zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kleinkläranlage in einem schematisierten Vertikalschnitt,

Fig. 2 einen schematisierten, horizontalen Querschnitt zur in Fig. 1 dargestellten Kläranlage zusätzlich mit einer vorgeschalteten Mehrkammergrube und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kläranlage mit im Behälter integrierter Vorklärkammer.

In Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch einen Behälter 1 der erfindungsgemäßen Kläranlage dargestellt. Der Behälter 1 ist bevorzugt im wesentlichen bündig mit dem Geländeplanum P eingegraben. Der Behälter 1 ist an seiner kreiszylindrischen Öffnung an der Oberseite mit einem im wesentlichen planebenen, abnehmbaren Behälterdeckel 17 abgeschlossen. Zur Be- und insbesondere Entlüftung der Kläranlage ist im Behälterdeckel 17 eine Entlüftung 18 vorgesehen.

Der Behälter besteht bevorzugt aus einem im wesentlichen zylindrischen Bauteil, beispielsweise aus Beton oder Kunststoff, mit einem sich konisch verjüngenden Bodenbereich 12 und einer zentralen, kreisförmigen Bodenfläche 13. Der Behälter 1 ist mit dem Bodenbereich 12, 13 einstückig oder alternativ aus mehreren zylindrischen Segmenten sowie einem Boden teil, bestehend aus Bodenbereich 12 und Bodenfläche 13, die miteinander dichtend verbunden werden, aufgebaut.

Auf der zentralen Bodenfläche 13 des Bodenbereiches 12 ist im Behälter 1 ein Strömungslenkkegel 14 mit seiner Grundfläche aufgelegt. Der eingelegte Strömungslenk kegel 14 besteht beispielsweise aus Beton.

In dem sich ausbildenden Kreisringraum mit dreieckigem, auf der Spitze stehendem Querschnitt ist ein Schlamm sammelsumpf 15 ausgebildet. An der im wesentlichen niedrigsten Stelle dieses Schlammsammelsumpfes 15 ist eine Hebeeinrichtung 16, beispielsweise ein Druckluft heber, angeordnet.

Über dem Flüssigkeitsspiegel W_t ist in der Behälterwand ein Zulauf 20, der bis in den zentralen Bereich des Behälters 1 hineinragt, angeordnet. Unterhalb des Zulaufs 20 ist im Zentralbereich des Behälters 1 eine erste Zone oder Nitrifikationsstufe 2 vorgesehen. Diese erste Zone 2 umfaßt ein zylindrisches, koaxial zur Zylinderachse des Behälters 1 angeordnetes Volumen, das durch eine zylindermantelförmige Tauchwand 21 umgrenzt ist. Innerhalb der Tauchwand 21 ist ein Festbett oder Füllkörper 22 angeordnet.

Im dargestellen Ausführungsbeispiel ist die Tauch wand 21 in zwei horizontal geteilte Tauchwandsegmente aufgeteilt, wobei das obere Tauchwandsegment 211 den Bereich oberhalb des Festbettes 22 umschließt und ein unteres Tauchwandsegment 212 am unteren Ende des Festbettes 22 angeordnet ist. Die Tauchwandoberkante 24 der Tauchwand 21 bzw. des oberen Tauchwandsegments 211 endet kurz über dem normalen Flüssigkeitsspiegel W_t.

Das Festbett 22 besteht aus einer Vielzahl von im wesentlichen vertikal ausgerichteten Durchgangs kanälen 221, die bevorzugt mehrfach abgewinkelt sind. Die Durchgangskanäle 221 können nur an der Oberseite oder Unterseite des Festbettes 22 mit der Umgebung kommunizieren. Aus diesem Grunde ist die Tauchwand 21 zur Materialersparnis nicht durchgehend ausgeführt.

Unterhalb des Festbettes 22 ist eine Belüftungs einrichtung 23, bevorzugt ein Membranbelüfter, im wesentlichen innerhalb des unteren Tauchwand segmentes 212 der Tauchwand 21 angeordnet. Der Membranbelüfter 23 ist unmittelbar oberhalb des Strömungslenkkegels 14 angeordnet.

Um diese erste Zone 2 ist eine zweite Zone oder Umwälz zone 3 mittels einer zweiten Tauchwand 31 ausgebildet. Die Tauchwand 31 ist zylindermantelförmig ausgebildet und koaxial zur Zylinderachse des Behälters 1 ange ordnet. Die Tauchwand 31 reicht mit ihrer Tauchwand oberkante 32 deutlich über den Flüssigkeitsspiegel W_t, wobei die Tauchwandunterkante 33 im Bodenbereich 12 des Behälters 1 oberhalb der Behälterwandung endet und dort eine Flüssigkeitsumströmung zuläßt.

Die Tauchwand 31 bildet zusammen mit der koaxial angeordneten Tauchwand 21 einen kreiszylindrischen Ringraum, der die zweite Zone oder Umwälzzone 3 bildet.

Außerhalb der Tauchwand 31 ist zwischen dieser Tauchwand 31 und der Wandung des Behälters 1 ein kreiszylindrischer Ringraum ausgebildet, der eine dritte Zone oder Aufstiegzone bzw. Nachklärzone 4 bildet.

In der dritten Zone 4 ist im Bereich des Flüssigkeitsspiegels W_t ein Ablauf 41 angeordnet, der zum abwasseraufnehmenden Gewässer etc. führt.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Kläranlage in Draufsicht bzw. horizontalem Querschnitt dargestellt. Ferner ist zur Erläuterung der bevorzugt dazu strömungsaufwärts angeordneten Vorklärung eine Mehrkammergrube 6 mit einem Zulauf 60 einer ersten Kammer 61, einer zweiten Kammer 62 und einer als Pufferbecken 63 ausgestalteten dritten Kammer dargestellt. Im Pufferbecken 63 wird das stoßweise und unregelmäßig ankommende Abwasser aufgestaut und im Tagesmittel in gleichmäßigen Chargen über Zulauf 20 der Nitrifikationsstufe 2 zugeführt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Kläranlage anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Zu klärendes Abwasser wird über eine Rohrleitung und bevorzugt über eine Vorklärung, beispielsweise in einer Mehrkammergrube mit anaerober Abwasserreinigung, zur erfindungsgemäßen Kläranlage geführt. Bei einer derartigen Vorklärung wird mittels Denitrifikation Primärschlamm in der Mehrkammergrube aus dem Abwasser ausgeschieden. Das so bevorzugt vorgeklärte Abwasser fließt bevorzugt über ein Pufferbecken über Zulauf 20 zur Nitrifikationsstufe oder ersten Zone 2 der erfindungsgemäßen Kläranlage. Für eine intermittierende Arbeitsweise wird jeweils nur eine vorgegebene Abwassermenge, beispielsweise ein Bruchteil der Q 24 Menge (Tagesausgleich) zugeführt. Das chargenweise Zuführen des Abwassers wird beispielsweise durch ein Pufferbecken, gebildet aus einer Kammer der Vorklärung, z. B. dritte Kammer einer Mehrkammergrube, erreicht. Der Zulauf kann beispielsweise zeitgesteuert erfolgen. Die so zugeführte Abwassercharge gelangt in der ersten Zone 2 in das Festbett 22, das mit einem biologischen Rasen in den Durchgangskanälen 221 bewachsen ist. Aufgrund der mittig zugeführten Abwassercharge erfolgt oberhalb des Festbettes 22 eine Verdrängung etwaiger überschüssiger Flüssigkeit. Durch Befüllung über Zulauf 20 wird aus der Nachklärzone 4 gereinigtes Abwasser über Ablauf 41 abgeleitet. Das frische Abwasser gelangt in die Durchgänge 221 zur temporalen Speicherung und verdrängt bereits gereinigtes Abwasser, ohne sich zu vermischen.

Nun erfolgt in periodisch gesteuerter Abfolge eine kurzzeitige Betätigung des Membranbelüfters 23. Dabei wird von einer nicht dargestellten Steuereinheit der dem Membranbelüfter zugeordnete Kompressor angesteuert und für eine vorbestimmte Dauer betätigt. Die Druckluft wird mittels Druckzuleitung zum Membranbelüfter 23 geführt.

Die vom Membranbelüfter 23 austretenden feinen Luftbläschen steigen langsam entgegen dem absinkenden Abwasser in den Durchgangskanälen 221 des Festbettes 22 auf und versorgen die sessilen Bakterien mit Sauerstoff, so daß eine Abwasserreinigung erfolgt.

Aufgrund der Druckluftzufuhr über den Membranbe lüfter 23 wird darüber hinaus ein kurzzeitiges Über strömen von teilweise gereinigtem Abwasser an der Trennwandoberkante 24 erzeugt. Nach Beruhigung des belüfteten Abwassers gleicht sich der Flüssigkeits spiegel W_t wieder aus, wobei erneut vorwiegend eine Absinkströmung im Festbett 22 erfolgt.

Bei der Nitrifikation im Festbett entstehende über schüssige Schmutzteilchen sinken in den Durchgangs kanälen 221 ab und umströmen den Membranbelüfter 23. Das über die Oberkante 24 der Tauchwand 21 strömende teilweise gereinigte Abwasser gelangt in die zweite Zone oder Absinkzone 3 und sinkt in diesem Ringraum unbelüftet abwärts. Auch dabei fallen Schmutzteilchen aus, die ebenfalls absinken.

Das nun im wesentlichen gereinigte Abwasser im Bödenbereich 12 des Behälters 1, das aus der ersten Zone bzw. Nitrifikationsstufe 2 und der zweiten Zone bzw. Absinkzone 3 herrührt, umströmt die Tauchwand 31 im Bodenbereich 12 des Behälters 1 und steigt langsam im erweiterten Ringraum der dritten Zone oder Aufstieg zone 4 auf. In dieser Zone erfolgt die Nachklärung, bei der noch im Abwasser mitgeführte Schwebstoffe/Schmutz teilchen abgeschieden werden. Die Teilchen sinken ebenfalls zum Bodenbereich 12 des Behälters 1 zurück.

Das gereinigte Abwasser wird dann über Ablauf 41 kurz unter dem Flüssigkeitsspiegel W_t abgeführt.

Aufgrund der Form des Bodenbereiches 12 und des zusätzlich aufgestellten Strömungslenkkegels 14 sammeln sich die absinkenden Teilchen im ringförmigen Schlamm sammelsumpf 15, von wo diese über eine Hebeeinrich tung 16, beispielsweise ein Druckluftheber, der ebenfalls mit dem Kompressor zur Belüftung betrieben werden kann, auf. Der dort abgezogene Schlamm kann beispielsweise in die Vorklärgrube rückgeführt werden oder ganz oder teilweise deponiert werden.

Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist im schematisierten Vertikalschnitt eine erfindungsgemäße Kläranlage mit integrierter Vorklärstufe 5 dargestellt. Ein Behälter 100, der gegenüber dem Behälter 1 des ersten Ausführungsbeispiels ein vergrößertes Volumen aufweist und nicht notwendigerweise mit einem konisch verjüngenden Bodenbereich ausgestattet ist, ist beispielsweise als einstückiges, zylindrisches Betonelement mit geschlossenem Boden ausgebildet.

In dem Behälter 100 ist eine Trennwand 51, die im wesentlichen der Form des Behälters 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel entspricht, eingesetzt. Diese Trennwand 51 definiert somit einen Innenbehälter 101, der in Ausgestaltung und Funktionsweise dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Übereinstimmende oder funktionsgleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugs zeichen versehen. Für die Bauteile und Funktionsweise im Innenbehälter 101 wird auf die vorgenannte Beschreibung verwiesen.

Im vorliegenden Behälter 100 ist zwischen Trennwand 51 und der Behälterwandung ein zusätzliches, abgetrenntes Ringraumvolumen ausgebildet, das die Vorklärstufe 5 bildet. Im Behälter 100 ist oberhalb des Flüssigkeits spiegels W_t ein Zulauf 102 angeordnet, der in diese Vorklärstufe 5 mündet. Ferner ist eine Überleitung 103 zur Zuführung der in der Vorklärstufe 5 vorgeklärten Abwässer zur Nitrifikationsstufe 2 angeordnet.

Nachfolgend wird die Funktionsweise ergänzend zu den Erläuterungen zur ersten Ausführungsform beschrieben.

Die zu reinigenden Abwässer gelangen über Zulauf 102 vom Haushalt direkt in die Vorklärstufe 5 des Behälters 100. Dort erfolgt eine Vorklärung, bei der in dem Abwasser enthaltene Schwebe- und Schmutzteilchen, sogenannter Primärschlamm, zum Boden des Behälters absinken. Das vorgeklärte Abwasser wird bevorzugt diametral gegenüberliegend zum Zulauf 102 mittels Überleitung 103 der Nitrifikationsstufe 2 zugeführt. Somit wird weitestgehend vermieden, daß über Zulauf 102 zufließende Abwässer unmittelbar weitergeleitet werden. Der weitere Verfahrensablauf entspricht dem des erstgenannten Ausführungsbeispieles.

Um die chargenweise Zuführung nicht allein von der zufälligen Betätigung beispielsweise einer Toilette im angeschlossenen Gebäude und damit auch von zufälligen stoßweisen Belastungen abhängig zu machen ist ggf. ein Pufferspeicher mit einem zeitgesteuerten Druckluftheber vor dem Zulauf 102 vorzusehen. Alternativ kann auch die Vorklärstufe 5 als Pufferspeicher verwendet werden, wobei in der Überleitung 103 eine chargenweise Überleitung mittels geeigneter Vorrichtungen erfolgen kann.

Bezugszeichenliste

1

Behälter

11

Seitenwand

12

Bodenbereich

13

zentrale Bodenfläche

14

Strömungslenkkegel

15

Schlammsammelsumpf

16

Hebeeinrichtung, Druckluftheber

17

Behälterdeckel

18

Entlüftung

2

erste Zone, Nitrifikationsstufe

20

Zulauf

21

Tauchwand

211

oberes Tauchwandsegment

212

unteres Tauchwandsegment

22

Festbett

221

Durchgangskanal

23

Belüftungseinrichtung, Membranbelüfter

24

Tauchwandoberkante

25

unteres Tauchwandsegment

3

zweite Zone, Absinkzone bzw. Umwälzzone

31

Tauchwand

32

Tauchwandoberkante

33

Tauchwandunterkante

4

dritte Zone, Aufstiegzone bzw. Nachklärzone

41

Ablauf

5

Vorklärstufe

51

Trennwand

6

Mehrkammergrube, Vorklärung

60

Zulauf

61

erste Kammer

62

zweite Kammer

63

Pufferbecken

100

Behälter

101

Innenbehälter

102

Zulauf

103

Überleitung
W_t

Flüssigkeitsspiegel
P Geländeplanum

Claims

1. Klärverfahren zur im wesentlichen aeroben Abwasserreinigung in einem Behälter mit den Schritten:

- chargenweises Zuführen von Abwasser am oberen Ende einer Nitrifikationszone,
- Absinken lassen der zugeführten Abwassercharge in der Nitrifikationszone,
- stoßweises Belüften am unteren Ende der Nitrifikationszone im Gegenstrom zur absinkenden Abwassercharge,
- durch die Belüftung hervorgerufenes, kurzzeitiges Überströmen von teilweise gereinigtem Abwasser am oberen Ende der Nitrifikationszone in eine nicht belüftete Absinkzone,
- Absinkenlassen des teilweise gereinigten Abwassers in der nicht belüfteten Absinkzone bzw. Umwälzzone,
- Aufströmen von im wesentlichen gereinigtem Abwasser aus der Absinkzone und der Nitrifikationszone in einer Aufstiegzone bzw. Nachklärzone und
- Abführen von gereinigtem Abwasser am oberen Ende der Aufstiegzone.

2. Klärverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Nitrifikationszone, in der Absinkzone bzw. Umwälzzone und in der Aufstiegzone bzw. Nachklärzone ausfallende Schmutzteilchen im wesentlichen frei nach unten sinken und sich am tiefsten Punkt des Behälters sammeln.

3. Klärverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die gesammelten Schmutzteilchen gelegentlich abgezogen werden.

4. Klärverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführten Abwässer in einer Vorklärstufe im wesentlichen anaerob vorgereinigt werden.

5. Klärverfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogenen Schmutzteilchen wenigstens teilweise der Vorklärstufe zugeführt werden.

6. Klärverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Charge des zugeführten Abwassers im Tagesausgleich (Q 24) etwa alle 30 min bis 2 h zugeführt wird, wobei bei Zufuhr des Abwassers keine Belüftung erfolgt.

7. Klärverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßweise Belüftung für eine Zeitdauer von 5 s bis 10 min mit einer Wiederholungsrate von 10 min bis 120 min, bevorzugt ca. 20 bis 60 min, erfolgt.

8. Kleinkläranlage mit Nitrifikationsstufe (2) mit einem Zulauf (20, 102) und Ablauf (41) aufweisenden Behälter (1, 100), in dem ein Festbett (22) und darunter Belüftungseinrichtung(en) (23) angeordnet sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Innenraum des Behälters (1, 100) mittels Tauchwänden (21, 31) in wenigstens drei am Behälterboden (12) miteinander verbundene Zonen (2, 3, 4) geteilt ist, wobei eine erste Zone (2) das Festbett (22) mit der/den Belüftungs einrichtung(en) (23) aufweist.

9. Kleinkläranlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennwand (21) zwischen der ersten Zone (2) und einer zweiten Zone (3) eine Tauchwandoberkante (24) hat, die nur wenig über dem mittleren Flüssigkeitsspiegel (W_t) angeordnet ist.

10. Kleinkläranlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterboden (12) ein Schlammsammelsumpf (15) ausgebildet ist.

11. Kleinkläranlage nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß an der im wesentlichen tiefsten Stelle des Schlammsammelsumpfes (15) eine Hebeeinrichtung (16) für den Schlammaustrag vorgesehen ist.

12. Kleinkläranlage nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hebeeinrichtung ein Druckluft heber (16) ist, der von einem für die Belüftungs einrichtung (23) erforderlichen Kompressor antreibbar ist.

13. Kleinkläranlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (51) im Behälter (100) vorgesehen ist, die eine strömungs technisch vorgelagerte Kammer (5) zur Vorklärung abtrennt, wobei eine Überleitung (103) auf Höhe des Flüssigkeitsspiegels (W_t) von der Vorklärkammer (5) zur ersten Zone (2) des Behälters (100) vorgesehen ist.

14. Kleinkläranlage nach Anspruch 13 mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Behälter (100), dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (51) im wesentlichen als konzentrisch angeordnete kreiszylindrische Mantelfläche ausgebildet ist, wobei der zylinderringförmige Außenbereich die Vorkammer (5) und der im wesentlichen zylindrische Innenbereich einen Innenbehälter (101) bilden.

15. Kleinkläranlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbereich (12) des Behälters (1) bzw. Innenbehälters (101) im wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist.

16. Kleinkläranlage nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß der untere Bereich (12) des Behälters (13) bzw. Innenbehälters umgekehrte Kegelstumpfform aufweist, wobei auf der zentralen, ebenen Bodenfläche (13) ein Strömungslenkkegel (14) mit seiner Grundfläche aufliegt.

17. Kleinkläranlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchwände (21, 31) die Form kreiszylindrischer Mantelflächen haben und die erste Zone (2) ein zentrisches Zylindervolumen mit dem Festbett (22) und der Belüftungseinrich tung (23), die zweite Zone eine konzentrisch und benachbart dazu angeordnete, zylinderringförmige Absinkzone (3) und eine dritte Zone eine konzentrisch angeordnete Aufstiegzone (4) bilden.

18. Kleinkläranlage nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Tauchwand (21) oben den Flüssigkeitsspiegel (W_t) trennt und unten bis unterhalb der Belüftungseinrichtung (23) reicht.