EP1192978A2 | 2002-04-03 | |||
US5352356A | 1994-10-04 | |||
US20060151367A1 | 2006-07-13 | |||
DE1266242B | 1968-04-11 | |||
DE20001523U1 | 2000-06-15 | |||
DE102014103652A1 | 2015-09-24 | |||
DE102009042292B3 | 2011-01-27 |
Patentansprüche 1. Sequentiell arbeitende Abwasserbehandlungsanlage (1) zur biologischen Reinigung von Abwasser (3) umfassend einen Reaktorbehälter (2) zur Aufnahme von Abwasser (3) mit einem Einlass (2.1) für das unbehandelte Abwasser (3) und einem Auslass (2.2) für das behandelte Abwasser (3), wobei der Auslass (2.2) unterhalb des Einlasses (2.1) in dem Reaktorbehälter (2) angeordnet ist, eine Belüftungsvorrichtung (11) zum Lufteintrag in das Abwasser (3), der am Grund des Reaktorbehälters (2) angeordnet ist, eine beweglich in dem Reaktorbehälter (2) angeordnete Ablaufvorrichtung (5) mit einem Ablaufeinlass (5.3) für das behandelte Abwasser (3), eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Ablaufeinlass (5.3) der Ablaufvorrichtung (5) und dem Auslass (2.2) und eine be- und entlüftbare Hebevorrichtung (10) für die Ablaufvorrichtung (5), die durch Belüften den Ablaufeinlass (5.3) der Ablaufvorrichtung (5) vollständig aus dem Abwasser (3) heraushebt und durch Entlüften den Ablaufeinlass (5.3) der Ablaufvorrichtung (5) in das Abwasser (3) eintaucht. 2. Abwasserbehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung (10) einen aufblasbaren Schwimmkörper (9) aufweist. 3. Abwasserbehandlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (9) an der Ablauf orrichtung (5) befestigt ist. 4. Abwasserbehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung (10) einen mittels Druckluft betriebenen Arbeitszylinder (15) aufweist, wobei der Arbeitszylinder (15) die Ablaufvorrichtung (5) derart bewegt, dass bei belüftetem Arbeitszylinder (15) der Ablaufeinlass (5.3) der Ablaufvorrichtung (5) vollständig aus dem Abwasser (3) herausgehoben ist und bei entlüftetem Arbeitszylinder (15) der Ablaufeinlass (5.3) in das Abwasser (3) eintaucht . 5. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidleitende Verbindung einen flexiblen Schlauch (6) aufweist. 6. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidleitende Verbindung ein Rohrdrehgelenk und mindestens ein Rohr aufweist . 7. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 weiter umfassend eine Druckluftversorgung (12), eingerichet zum Belüften sowohl der Hebevorrichtung (10) als auch der Belüftungsvorrichtung (11) und eine Drossel, eingerichet zum zeitverzögerten Entlüften der Hebevorrichtung (10) nach Beendigung des Belüftens. 8. Abwasserbehandlungsanlage nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Steuerung (13) für einen zeitweiligen Betrieb der Druckluftversorgung (12) . 9. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend eine Messeinrichtung (14) zur Erfassung des Füllstandes des Abwassers (3) in dem Reaktorbehälter (2) . 10. Abwasserbehandlungsanlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (13) weiter derart eingerichet ist, dass die Zufuhr von Druckluft zumindest zu der Belüftungsvorrichtung (11) vorzeitig abgebrochen wird, wenn der von der Messeinrichtung (14) erfasste Füllstand des Abwassers (3) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet . 11. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftversorgung (12) einen Verdichter (12.1) und ein Druckluftleitungssystem (12.2) aufweist, welches die Druckseite (12.3) des Verdichters (12.1) mit der Hebevorrichtung (10) und der Belüftungsvorrichtung (11) verbindet . 12. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter umfassend eine Dosiervorrichtung für die Zugabe von Zuschlagstoffen in den Reaktorbehälter (2) . 13. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufvorrichtung (5) ein rohrförmiges Teil aufweist, das mit dem dem Auslass (2.2) gegenüberliegenden Ende der fluidleitenden Verbindung verbunden ist. 14. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufvorrichtung (5) ein T-förmiges Fluidelement mit einem in einem Rohrstück (5.1) mündenden Anschlussstutzen (5.2) aufweist, der mit dem dem Auslass (2.2) gegenüberliegenden Ende der fluidleitenden Verbindung verbunden ist. 15. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ablaufvorrichtung (5) ein Auftriebskörper (8) befestigt ist, der die maximale Eintauchtiefe der Ablaufvorrichtung (5) in das Abwasser (3) bei entlüfteter Hebevorrichtung (10) begrenzt . 16. Abwasserbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlass (2.1) ein Zulauf (4) für das unbehandelte Abwasser (3) angeordnet ist und die Mündung (4.1) des Zulaufs (4) rückflusssicher unterhalb des Abwasserspiegels (3.1) liegt. |
Die Erfindung betrifft eine sequentiell arbeitende
Abwasserbehandlungsanlage zur biologischen Reinigung von Abwasser umfassend einen Reaktorbehälter zur Aufnahme von Abwasser mit einem Einlass für das unbehandelte Abwasser und einem Auslass für das behandelte Abwasser sowie einer
Belüftungsvorrichtung zum Lufteintrag in das Abwasser, die am Grund des Reaktorbehälters angeordnet ist. Derartige sequentiell arbeitende Abwasserbehandlungsanlagen, auch als SBR-Anlagen (SBR - Sequencing-Batch-Reactor) bezeichnet, arbeiten im Belebtschlammverfahren im
Aufstaubetrieb. In den Reaktorbehälter wird mit der
Belüftungsvorrichtung Luft feinblasig eingetragen. Mit der Belüftung wird die Sauerstoffversorgung der Bakterien für die biologische Reinigung sichergestellt.
In SBR-Anlagen werden zumindest die biologische Reinigung und die Nachklärung sequentiell in dem Reaktorbehälter
durchgeführt. Die Vorklärung erfolgt üblicherweise in einer separaten Vorklärkammer. Darüber hinaus sind sogenannte
Einbehälteranlagen bekannt geworden, in der alle
Abwasserbehandlungsschritte in einem oder mehreren
Reaktorbehältern, jedoch ohne Vorklär- und Nachklärkammer stattfinden . Die Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren im Aufstaubetrieb in SBR-Anlagen unterteilt sich in folgende Phasen, die zusammen einen Zyklus bilden: 1. Füllphase
Das zu behandelnde Abwasser gelangt entweder in die Vorklärkammer, in der feste Bestandteile zurückgehalten werden, oder wird diskontinuierlich unmittelbar in den oder die Reaktorbehälter der Einbehälteranlage geleitet.
2. Reaktionsphase
In dem Reaktorbehälter findet die biologische Reinigung des Abwassers statt. Mit der Belüftungsvorrichtung wird Luft in den Reaktorbehälter eingetragen. Der sogenannte Belebtschlamm mit Mikroorganismen entsteht und das
Abwasser wird durch den Lufteintrag umgewälzt und biologisch gereinigt.
3. Absetzphase
In einer anschließenden Phase ohne Lufteintrag, der Absetzphase, sinkt der Belebtschlamm zum Boden des
Reaktorbehälters ab. Dadurch bildet sich im oberen Teil des Reaktorbehälters eine Klarwasserzone .
4. Dekantierphase
Das behandelte Abwasser aus der Klarwasserzone wird mit einem Klarwasserabzug abgezogen und in einen Vorfluter oder eine Versickerungsanlage eingeleitet.
Aus der DE 10 2014 103 652 ist eine Einbehälteranlage zur Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren im Aufstaubetrieb mit aerober Schlammstabilisierung bekannt. Die Einbehälteranlage arbeitet mit einem Zyklus je Tag. Der
Zulauf von Abwasser in der Füllphase erfolgt über ein
verlängertes Tauchrohr zur Zulaufberuhigung. Der Lufteintrag in der Reaktionsphase erfolgt mit mehreren sternförmig angeordneten Rohrmembranbelüftern. Für den Klarwasserabzug in der Dekantierphase kommt eine Tauchmotorpumpe zum Einsatz, die in einem Unterdruck-Behälter angeordnet ist.
Eine weitere Einbehälteranlage zur Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren im Aufstaubetrieb mit aerober Schlammstabilisierung von KLARO ist aus Kleinkläranlagen heute, Bernd Goldberg, 3., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage 2018, Beuth Verlag GmbH, Seiten 365 - 367 bekannt. Die Einbehälteranlage hat eine Tauchwand für die Befestigung einer Mammutpumpe für den Klarwasserabzug. Für den Lufteintrag in das Abwasser sind am Grund des
Reaktorbehälters zwei Membranbelüfter angeordnet. Die
Einbehälteranlage arbeitet mit 2 bis 5 Zyklen pro Tag. Die Mammutpumpe, auch als Druckluftheber bezeichnet, oder nach ihrem Erfinder Carl Immanuel Löscher auch Löscherpumpe genannt, ist ein senkrecht in das Abwasser eintauchendes Rohr, in das unterhalb des Abwasserspiegels Luft mittels eines Verdichters eingepresst wird. Druckluftheber dienen bevorzugt zur Hebung feststoffbeladener Flüssigkeiten.
Mittels einer Ventilsteuerung mit drei Ventilen wird die Luft aus dem Verdichter wahlweise den beiden Membranbelüftern, dem Druckluftheber oder einer Schlammrückführung zugeführt. Die Ventile werden mittels einer elektronischen Steuerung
angesteuert. Die Ventile und deren Steuerung sind technisch aufwändig, erfordern einen erhöhten Installationsaufwand und sind zudem störanfällig. Bei den Drucklufthebern besteht zudem die Gefahr der Verstopfung.
Aus der DE 10 2009 042 292 B3 ist eine Vorrichtung zum Abzug von Klarwasser aus einem Klärbecken einer SBR-Einbecken- Kläranlage bekannt, welche einen Einlaufkästen, bestehend aus einer zentralen Tauchwand sowie zwei seitlich davon angeordneten Schwimmkörpern, ein schwenkbares Ablaufrohr für das Klarwasser und einen Abflussstutzen, der mit dem
Ablaufrohr in Verbindung steht, aufweist. Die Schwimmkörper sind gegenüber der Tauchwand höhenverstellbar. An der
Tauchwandunterseite ist über eine mit den Schwimmkörpern verbundene bewegliche Führungssäule eine Einlaufplatte mit dem Abflussstutzen angeordnet. In der Ruhestellung liegt die Einlaufplatte fest an der Tauchwandunterseite an. Beim
Eintauchen des Einlaufkastens in das Klärwasser erfahren die beiden seitlichen Schwimmkörper einen Auftrieb und werden nach oben gedrückt. Gleichzeitig drückt das Gewicht der Tauchwand den Einlaufkästen nach unten in das Wasser. Durch den Auftrieb der beiden Schwimmkörper sowie das nach unten ziehende Gewicht wird die Einlaufplatte nach unten zum
Beckenboden der SBR-Anlage gezogen und dadurch die
Einlauföffnung freigegeben. Die Einlauföffnung befindet sich unterhalb der Wasseroberfläche, so dass keine Schwimmstoffe oder aufschwimmende Schwebstoffe in den Klarwasserabzug gelangen können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Belebtschlammverfahren im Aufstaubetrieb arbeitende Abwasserbehandlungsanlage (SBR- Anlage) der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einen Klarwasserabzug unter Verzicht auf eine Pumpe bzw. einen Druckluftheber und der zu dessen Ansteuerung erforderlichen Ventile ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem Gedanken, einen Klarwasserabzug für den Reaktorbehälter zu schaffen, der einen Ablauf des behandelten Abwassers aus der Klarwasserzone im freien Gefälle erlaubt. Im Einzelnen wird die Aufgabe durch einen Abwasserbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Auslass für das behandelte Abwasser ist unterhalb des Einlasses für das unbehandelte Abwasser in dem
Reaktorbehälter angeordnet. Der Einlass befindet sich
oberhalb des maximalen Abwasserstandes H max in dem
Reaktorbehälter und der Auslass vorzugsweise unmittelbar oberhalb des minimalen Abwasserstandes H min in dem
Reaktorbehälter. Ein- und Auslass weisen bei gegebener Form des Reaktorbehälters vorzugsweise einen maximal möglichen Abstand zueinander auf. Bei einem runden Behälterquerschnitt liegen sich Ein- und Auslass vorzugsweise diametral
gegenüber .
Um den Ablauf des behandelten Abwassers trotz des unterhalb des Einlasses angeordneten Auslasses im Regelbetrieb der Anlage auf die Dekantierphase zu beschränken, ist eine beweglich in dem Reaktorbehälter angeordnete
Ablaufvorrichtung mit einem Ablaufeinlass für das behandelte Abwasser und eine fluidleitende Verbindung zwischen dem
Ablaufeinlass der Ablaufvorrichtung und dem Auslass sowie eine be- und entlüftbare Hebevorrichtung für die
Ablaufvorrichtung vorgesehen, die durch Belüften den
Ablaufeinlass der Ablaufvorrichtung vollständig aus dem
Abwasser heraushebt und durch Entlüften den Ablaufeinlass der Ablaufvorrichtung in das Abwasser eintaucht. Die belüftete Hebevorrichtung verhindert während der Reaktions- und
Absetzphase den Auslauf von Abwasser und aufgewirbeltem
Belebtschlammflocken aus dem Reaktorbehälter. Durch Entlüften der Hebevorrichtung taucht die Ablaufvorrichtung aufgrund ihres Eigengewichts mit dem Ablaufeinlass in das Abwasser ein und das behandelte Abwasser aus der Klarwasserzone fließt im freien Gefälle durch den Auslass ab.
Die Hebevorrichtung umfasst vorzugsweise einen aufblasbaren Schwimmkörper, der an der Ablaufvorrichtung befestigt ist. Abhängig von der Luftmenge in dem Schwimmkörper ändern sich die auf die Ablaufvorrichtung wirkende Auftriebskraft und damit deren Eintauchtiefe. Der aufblasbare Schwimmkörper besteht vorzugsweise aus einem flexiblen, gasdichten
Material, beispielsweise einer Kunststofffolie, einem
gummierten Gewebe oder synthetischen Gummi (z.B. Pu) .
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Hebevorrichtung einen mittels Druckluft betriebenen
Arbeitszylinder aufweisen. Der Arbeitszylinder kann
beispielsweise über ein Gestänge die Ablaufvorrichtung derart bewegen, dass bei belüftetem Arbeitszylinder der
Ablaufeinlass der Ablaufvorrichtung vollständig aus dem
Abwasser herausgehoben ist und bei entlüftetem
Arbeitszylinder der Ablaufeinlass in das Abwasser eintaucht.
Als fluidleitende Verbindung zwischen der beweglichen
Ablaufvorrichtung und dem ortsfest in der Wand des
Reaktorbehälters angeordnetem Auslass ist vorzugsweise ein flexibler Schlauch vorgesehen. Alternativ kann die
fluidleitende Verbindung ein Rohrdrehgelenk und mindestens ein Rohr aufweisen. Das Rohrdrehgelenk erlaubt die Bewegung des an die bewegliche Ablaufvorrichtung angeschlossenen
Rohres .
Nachdem das Abwasser in der Reaktionsphase ausreichend belüftet wurde, folgt die Absetzphase ohne Belüftung und die Klarwasserzone bildet sich über den sich absetzenden
Belebtschlammflocken aus. Für die Ausbildung der
Klarwasserzone in der Absetzphase wird Zeit benötigt. Um nach dem Abschalten einer vorzugsweise gemeinsamen
Druckluftversorgung, die zum zeitweiligen Belüften sowohl der Hebevorrichtung als auch der Belüftungsvorrichtung
eingerichet ist, ein zeitverzögertes Entlüften der
Hebevorrichtung und damit ein Eintauchen des Ablaufeinlasses in das Abwasser erst nach Ausbildung der Klarwasserzone zu bewirken, weist die Hebevorrichtung in vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung eine Drossel auf, die zum
zeitverzögerten Entlüften der Hebevorrichtung nach Beendigung des Belüftens eingerichet ist. Die Drossel bewirkt, dass die Luft aus dem aufblasbaren Schwimmkörper bzw. dem
Arbeitszylinder nur über einen längeren Zeitraum, der in etwa der Absetzphase zur Ausbildung der Klarwasserzone entspricht, vollständig entweichen kann. Die Drossel kann beispielsweise eine Abluftöffnung in dem Schwimmkörper sein, über die permanent ein Luftstrom aus dem Schwimmkörper entweicht, der stets geringer ist als der beim Belüften zugeführte
Luftstrom. Über den Querschnitt der Abluftöffnung lässt sich die Durchflussmenge der Drossel bestimmen und damit die
Zeitverzögerung der Entlüftung der Hebevorrichtung.
Bei noch ungenügender Ausbildung der Klarwasserzone kann eine Verlängerung der Absetzphase erforderlich sein. Um eine weitere Verzögerung der Entlüftung zu erreichen, kann eine Steuerung der Druckluftversorgung derart konfiguriert sein, dass während der Absetzphase zeitweilig Luft ausschließlich in die Hebevorrichtung einströmt, jedoch keine Luft aus der Belüftungsvorrichtung austritt, um die Ablaufvorrichtung nochmals etwas anzuheben. Die Steuerung begrenzt vorzugsweise den Druck der Luft beim Einblasen, so dass aufgrund des auf die Belüftungsvorrichtung wirkenden Gegendrucks keine Luft in das Abwasser eingetragen wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerung für den zeitweiligen, insbesondere zyklischen Betrieb der
Druckluftversorgung eine Messeinrichtung zur Erfassung des Füllstandes des Abwassers in dem Reaktorbehälter auf. Die Steuerung ist derart eingerichet, dass die Zufuhr von
Druckluft vorzeitig abgebrochen wird, wenn der von der
Messeinrichtung erfasste Füllstand des Abwassers einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Zufuhr von
Druckluft kann vorzeitig abgebrochen werden, indem die
Druckluftversorgung abgeschaltet oder die Zuleitung für die Druckluft unterbunden wird. Eine mechanische
Füllstandsmessung erfolgt beispielsweise mit einem Schwimmer auf dem Abwasserspiegel des Abwassers, der einen Schalter oder Wegaufnehmer bewegt. Alternativ wird die Höhe des
Wasserstandes berührungslos erfasst, beispielsweise induktiv oder im Wege einer Druckdifferenzmessung.
Ein vorzeitiger Abbruch der Zufuhr von Druckluft kann dann erforderlich werden, wenn in der Reaktionsphase der
Abwasserbehandlung ungeplant so viel unbehandeltes Abwasser zuläuft, dass ein Austritt von unbehandeltem Abwasser mit Belebtschlammflocken zu befürchten ist. Durch das Unterbrechen der Zufuhr von Druckluft sinken die Belebtschlammflocken zu Boden und es kann nur noch Abwasser aus der sich bildenden Klarwasserzone über die
Ablauf orrichtung oder den Notüberlauf die Anlage verlassen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Hebevorrichtung im Luftkreislauf der Belüftungsvorrichtung befindet, indem die Druckluftversorgung einen gemeinsamen Verdichter und ein Druckluftleitungssystem aufweist, welches die Druckseite des gemeinsamen Verdichters mit der Hebevorrichtung und der
Belüftungsvorrichtung verbindet. Die Druckluftversorgung ist unter Berücksichtigung der Strömungswiderstände in dem
Druckluftleitungssystem, der Hebevorrichtung und der
Belüftungsvorrichtung und unter Berücksichtigung des auf die Hebevorrichtung und die Belüftungsvorrichtung wirkenden hydrostatischen Drucks derart ausgelegt, dass zunächst die Hebevorrichtung und anschließend die Belüftungsvorrichtung belüftet werden. Dies hat zur Folge, dass sich zunächst der Ablaufeinlass oberhalb der Wasseroberfläche befindet. Die weitere zugeführte Druckluft sucht sich sodann den Weg unter die Wasseroberfläche zum Grund des Behälters und tritt dort aus der Belüftungsvorrichtung aus, um den Belebtschlamm aufzuwirbeln und mit Sauerstoff zu versorgen.
Für erweiterte Anforderungen an die Reinigungsleistung kann es notwendig sein, Zuschlagsstoffe in das Abwasser der Anlage zuzugeben. In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abwasserbehandlungsanlage deshalb eine Dosiervorrichtung für die Zugabe von Zuschlagstoffen in den Reaktorbehälter. Die Dosiervorrichtung ist insbesondere für das
mengenproportionale Dosieren von Zuschlagstoffen, wie
beispielsweise Fällmitteln zur Phosphorelimination und / oder von Chemikalien, wie beispielsweise Chlor zur Hygienisierung bzw. Entkeimung der Abwassers, eingerichtet.
Die Dosierung kann mittels einer mechanischen
Auslauf orrichtung erfolgen, welche mit einer Wippe verbunden ist. In diese Wippe läuft Abwasser. Durch das zunehmende Gewicht des Abwassers in der Wippe wird diese zum Auskippen des Abwassers veranlasst. Mit der Bewegung der kippenden Wippe wird eine bestimmte Menge des zu dosierenden
Zuschlagsstoffs freigegeben. Beispielsweise indem ein Ventil mindestens einer Dosiervorrichtung durch die kippende Wippe geöffnet wird. Durch das gemeinsame Auskippen des Abwassers mit den Zuschlagsstoffen kommt es zudem zu einer für die Abwasserbehandlung vorteilhaften Vermischung.
Die Ablaufvorrichtung wird im einfachsten Fall von einem rohrförmigen Teil gebildet, das mit dem dem Auslass
gegenüberliegenden Ende der fluidleitenden Verbindung
verbunden ist. Die rohrförmige Ablaufvorrichtung kann das Schlauchende der als Schlauch ausgebildeten fluidleitenden Verbindung sein. Es kann jedoch auch ein Rohrstück mit dem freien Ende des Schlauchs verbunden sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ablaufvorrichtung ein T-förmiges Fluidelement mit einem in einem Rohrstück mündenden Anschlussstutzen, der mit dem dem Auslass gegenüberliegenden Ende der fluidleitenden
Verbindung verbunden ist. An der Ober- und Unterseite des Rohrstücks befinden sich Öffnungen. Die im Betrieb der
Ablaufvorrichtung tiefer gelegene Öffnung bildet den
Ablaufeinlass . Die Länge des Rohrstücks wird derart bestimmt, dass die höher gelegen Öffnung des Rohrstücks als
Belüftungsöffnung unabhängig von der Eintauchtiefe der Ablaufvorrichtung stets oberhalb des Abwasserspiegels bleibt. Dies verhindert, dass sich eventuell gebildeter
Schwimmschlamm abtreibt. Die obere Öffnung unterstützt den Ablaufvorgang des Abwassers.
Um ein zu tiefes Eintauchen der Ablaufvorrichtung in das Abwasser zu verhindern, kann in einer Ausgestaltung der
Erfindung an der Ablaufvorrichtung ein Auftriebskörper befestigt sein, der die maximale Eintauchtiefe der
Ablaufvorrichtung in das Abwasser bei vollständig entlüfteter Hebevorrichtung begrenzt. Der Auftriebskörper verhindert, dass der Ablaufeinlass nach der Entlüftung aus dem oberen Teil der Klarwasserzone unmittelbar unterhalb des minimalen Wasserstandes in tiefere Zonen gelangt, in denen die Qualität des behandelten Abwassers schlechter sein kann. Ferner verhindert der Auftriebskörper zuverlässig ein vollständiges Abtauchen einer als T-förmiges Fluidelement ausgestalteten AbiaufVorrichtung .
Zur Vermeidung einer Durchmischung des gesamten
Behälterinhalts wird das zufließende Abwasser beruhigt in den Behälter eingeleitet, indem an dem Einlass ein Zulauf für das unbehandelte Wasser angeordnet ist und die Mündung des
Zulaufs rückflusssicher unterhalb des Abwasserspiegels liegt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Abwasserbehandlungsanlage in der
Reaktionsphase, Figur 2 : die Abwasserbehandlungsanlage nach Figur 1 in der Dekantierphase,
Figur 3 : ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Abwasserbehandlungsanlage in der
Reaktionsphase sowie
Figur 4 : die Abwasserbehandlungsanlage nach Figur 3 in der Dekantierphase.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen, sequentiell arbeitenden
Abwasserbehandlungsanlage (1) (SBR-Anlage) umfassend einen Reaktorbehälter (2) zur Aufnahme von Abwasser (3) mit einem Einlass (2.1) für das unbehandelte Wasser und einem Auslass (2.2) für das behandelte Abwasser, wobei der Auslass (2.2) unterhalb des Einlasses (2.1) angeordnet ist. An der einem Reaktorboden (2.3) gegenüberliegenden Stirnseite ist auf den Reaktorbehälter (2) ein Deckel (2.4) aufgesetzt.
Der Einlass (2.1) befindet sich oberhalb des maximalen
Abwasserstandes H w max in der Wand (2.5) des Reaktorbehälters (2) (Figur 2) . Der Auslass (2.2) für das behandelte Abwasser ist indes unterhalb des Einlasses (2.1) für das unbehandelte Abwasser in der Wand (2.5) des Reaktorbehälters (2)
angeordnet und befindet sich oberhalb des minimalen
Abwasserstandes H w min der Abwasserbehandlungsanlage (1).
Der Ein- und Auslass (2.1, 2.2) sind bei dem gegebenen runden Querschnitt des Reaktorbehälters (2) diametral
gegenüberliegend in der Wand (2.5) angeordnet. An dem Einlass (2.1) ist ein Zulauf (4) für das unbehandelte Abwasser (3) angeordnet, dessen Mündung (4.1) rückflusssicher stets unterhalb des Abwasserspiegels (3.1) liegt.
Eine T-förmige Ablaufvorrichtung (5) umfasst einen in einen Rohrstück (5.1) mündenden Anschlussstutzen (5.2), der mit einem dem Auslass (2.2) gegenüberliegenden Ende eines
Schlauchs (6) verbunden ist. An beiden Stirnseiten des
Rohrstücks (5.1.) befinden sich Öffnungen. Die im Betrieb der Ablaufvorrichtung (5) tiefergelegene Öffnung bildet einen Ablaufeinlass (5.3) . Die gegenüberliegende Öffnung in dem Rohrstück (5.2) dient als Belüftungsöffnung (5.4) . Um ein zu tiefes Eintauchen der Ablaufvorrichtung (5) in das Abwasser (3) zu verhindern, ist die Belüftungsöffnung (5.4) umgebend ein Auftriebskörper (8) an dem Rohrstück (5.1) befestigt.
Der Schlauch (6) verbindet den Auslass (2.2) fluidleitend mit dem Anschlussstutzen (5.2) der Ablaufvorrichtung (5); er besteht aus einem flexiblen Material und erlaubt die Bewegung der Ablaufvorrichtung (5) gegenüber dem ortsfesten Auslass (2.2) .
Eine als aufblasbarer Schwimmkörper (9) ausgestaltete
Hebevorrichtung (10) umgibt den Anschlussstutzen (5.2) der Ablaufvorrichtung (5) . Der aufblasbare Schwimmkörper (9) besteht aus einem flexiblen, jedoch gasdichten Material, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Kunststofffolie. Abhängig von der Luftmenge in dem Schwimmkörper (9) ändern sich die auf die Ablaufvorrichtung (5) wirkenden
Auftriebskräfte und damit deren Eintauchtiefe in dem Abwasser (3) . Durch Belüften des Schwimmkörpers (9) wird der
Ablaufeinlass (5.3) vollständig aus dem Abwasser (3)
herausgehoben, wie dies in Figur 1 erkennbar ist. Durch Entlüften taucht der Ablaufeinlass (5.3) der
Ablaufvorrichtung (5) in das Abwasser (3) ein, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Am Reaktorboden (2.3) des Reaktorbehälters (2) ist eine
Belüftungsvorrichtung (11) befestigt. Bei der
Belüftungsvorrichtung (11) handelt es sich beispielsweise um einen Membran-Belüfter.
Die Abwasserbehandlungsanlage (1) umfasst weiter eine
Druckluftversorgung (12), die zum Belüften sowohl der
Hebevorrichtung (10) als auch der Belüftungsvorrichtung (11) eingerichtet ist. Die Druckluftversorgung (12) weist einen gemeinsamen Verdichter (12.1) und ein
Druckluftleistungssystem (12.2) auf, welches die Druckseite (12.3) des gemeinsamen Verdichters (12.1) sowohl mit der Hebevorrichtung (10) als auch mit der Belüftungsvorrichtung (11) verbindet. Die Druckluftversorgung (12) umfasst außerdem eine Steuerung (13) . Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerung (13) eine handelsübliche Zeitschaltuhr, die den elektrisch angetriebenen Verdichter (12.1) zyklisch ein- und ausschaltet .
Der Schwimmkörper (9) weist eine Drossel in Form einer kleinen Öffnung in dem Schwimmkörper (9) auf. Die Öffnung ist zum zeitverzögerten Entlüften des Schwimmkörpers nach
Beendigung des Belüftens eingerichtet. Die Drossel bewirkt, dass die Luft aus dem aufblasbaren Schwimmkörper (9) über einen längeren Zeitraum, d. h. nicht schlagartig, sondern zeitverzögert, entweicht. Optional kann die Steuerung (13) für den zyklischen Betrieb der Druckluftversorgung (12) eine Messeinrichtung ( 14) zur Erfassung des Füllstandes des Abwassers in dem
Reaktorbehälter (2) aufweisen. Die mechanische
Füllstandsmessung erfolgt beispielsweise mit einem Schwimmer auf dem Abwasserspiegel (3.1) des Abwassers (3), der einen Schalter bewegt.
Die beschriebene Abwasserbehandlungsanlage (1) arbeitet wie folgt :
Das unbehandelte Abwasser (3) strömt diskontinuierlich über den Zulauf (4) in den Reaktorbehälter (2), wobei der
Abwasserspiegel (3.1) von dem minimalen Abwasserstand H min (vgl. Figur 1) allmählich in Richtung des maximalen
Abwasserstand H w max ( vgl. Figur 2) steigt. Das Abwasser (3) wird in der Abwasserbehandlungsanlage (1) mittels der
Belüftungsvorrichtung (11) belüftet und der sogenannte
Belebtschlamm (3.2) wird durch den Lufteintrag umgewälzt, wie dies in Figur 1 durch die aufsteigenden Gasblasen und die Pfeile schematisch dargestellt ist. Das Abwasser wird in der Reaktionsphase biologisch gereinigt.
Nach der Reaktionsphase folgt die Absetzphase, in der mittels der Belüftungsvorrichtung (11) keine weitere Druckluft zugeführt wird. In der Absetzphase (vgl. Figur 2) setzen sich der Belebtschlamm (3.2) und die Feststoffe nach unten ab, sodass sich oberhalb des Belebtschlamms (3.2) eine
Klarwasserzone (3.3) ausbildet. Die Abschaltung des
Verdichters (12.1) durch die Steuerung (13) leitet nicht nur die Absetzphase ein, sondern führt über die Drossel zu einem allmählichen Druckverlust in dem Schwimmkörper (9), der hierdurch allmählich an Auftrieb verliert, welches zu einem Abtauchen der Ablauf orrichtung (5) in das Abwasser (3) führt, wobei der Ablaufeinlass (5. 3) der Ablaufvorrichtung (5) vollständig in das Abwasser (3) eintaucht, wie dies in Figur 2 zu erkennen ist. Die gegenüberliegende
Belüftungsöffnung (5.4) der Ablaufvorrichtung (5) bleibt jedoch stets oberhalb des Abwasserspiegels (3.1) . Das
Eintauchen des Ablaufeinlasses (5.3) in das Abwasser bewirkt, dass das behandelte Abwasser (3) aus der Klarwasserzone (3.3) im freien Gefälle in der Dekantierphase ablaufen kann, bis der minimale Abwasserstand H min erreicht ist.
Die Messeinrichtung (14) mit dem Schwimmerschalter ist vorgesehen, wenn in der Reaktionsphase der Abwasserbehandlung ungeplant so viel unbehandeltes Abwasser (3) zuläuft, dass ein Austritt von unbehandeltem Abwasser mit
Belebtschlammflocken über den Ablaufeinlass (5.3) und den Auslass (2.2) zu befürchten ist. Bei einem überplanmäßigen Zulauf von Abwasser wird mittels des Schwimmerschalters die zyklische, durch die Steuerung (13) gesteuerte Zufuhr von Druckluft vorzeitig abgebrochen, wenn der Füllstand des
Abwassers (3) einen vorgegebenen Grenzwert, insbesondere den maximalen Abwasserstand H w max überschreitet .
Nach dem Abziehen des behandelten Abwassers (3) aus der
Klarwasserzone (3.3) in der Dekantierphase beginnt der Zyklus mit der Reaktionsphase von vorn, indem die Steuerung (13) die Druckluftversorgung (12) erneut aktiviert.
Die Druckluftversorgung (12) ist unter Berücksichtigung der Strömungswiderstände in dem Druckluftleitungssystem (12.2), der Hebevorrichtung (10) und der Belüftungsvorrichtung (11) sowie des auf die Hebevorrichtung (10) und die
Belüftungsvorrichtung (11) wirkenden unterschiedlichen hydrostatischen Drucks derart ausgelegt, dass zunächst die Hebevorrichtung (10) und erst anschließend die
Belüftungsvorrichtung (11) belüftet werden. Dies hat zur Folge, dass zunächst der Ablaufeinlass (5.3) der
Ablaufvorrichtung (5.1) über den Abwasserspiegel (3.1) angehoben wird, bevor die kontinuierlich zugeführte Druckluft über die Belüftungsvorrichtung (11) austritt und den
Belebtschlamm (3.2) erneut aufwirbelt und das Abwasser mit Sauerstoff versorgt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4
unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach den
Figuren 1 und 2 lediglich in der Ausgestaltung der
Hebevorrichtung (10) . Anstelle des aufblasbaren
Schwimmerkörpers (9) umfasst die Hebevorrichtung (10) einen mittels Druckluft von der Druckluftversorgung (12)
betriebenen Arbeitszylinder (15) mit einer Drossel zum zeitverzögerten Entlüften des Arbeitszylinders (15) . Die Bewegung des Arbeitszylinders (15) wird über ein Gestänge (16) auf die beweglich in dem Reaktorbehälter (2)
angeordneter Ablaufvorrichtung (5) übertragen. Die Arbeitsweise der Abwasserbehandlungsanlage (1) nach den Figuren 3 und 4 entspricht im Übrigen der Arbeitsweise der Abwasserbehandlungsanlage (1) nach den Figuren 1 und 2, sodass vollumfänglich auf die dortigen Erläuterungen Bezug genommen wird.