Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung und/oder Entwässerung des aus Abwassergruben, insbesondere Kleinkläranlagen, entnommenen Schlammwassers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbei- tung und/oder Entwässerung des aus Abwassergruben, insbesondere Klein¬ kläranlagen, entnommenen Schlammwassers, nach dem Oberbegriff des Patent¬ anspruches 1 bzw. 8.

Stand der Technik

Gemäß DK-PS 149305 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entwässe- rung von Schlamm durch die Schwerkraft bekannt, wobei der Schlamm in einen Schlammbehälter gepumpt wird, wobei der Behälter ein oder mehrere Filterelemente aufweist, durch welche eine Trennung des eindickbaren Schlammes von dem wässrigen Anteil, d. h. von dem gereinigten Wasser bzw. Filtratwasser erfolgt. Auf die Anmelderin gehen ferner ein Verfah- ren und eine Vorrichtung zurück, bei dem auf einem Fahrzeug eine Behäl¬ tergruppe angeordnet ist, die einen rohrförmigen Tank zur Aufnahme des hochgepumpten Schlammwassers und eine diesen Behälter umfassende, mit Filterwänden versehene Entwässerungskammer aufweist, wobei durch die Fil¬ terwände die eigentliche Entwässerungskammer in Bezug auf eine tiefer gelegene Rückstandswasserkammer abgetrennt wird. Neben einem Flockungs- behälter sind eine Flockungspu pe, ein Kompressor bzw. eine Vakuumpumpe zum Hochpumpen des Schlammes aus einer Hauskläranlage odgl. und eine hydraulisch arbeitende Schlammpumpe vorhanden, welche aus dem Schlamm¬ rohr, wenn das Aufpumpen beendet ist, den Schlamm zur Entwässerungsein- heit befördert, wobei gleichzeitig Flockungsmittel zur Eindickung des Schlammes zugesetzt werden. Dieses Entwässerungssystem zeichnet sich durch den kompakten Aufbau, wenige Arbeitskammern und bei Einsatz eines schnell wirkenden Flockungsmittels (Polymer) durch eine schnelle Arbeits¬ weise an Ort und Stelle einer Hauskläranlage aus (sog. KSE-Syste ; druckschriftliche Arbeitsanweisungen im Inland offenkundig verteilt).

Zwar sind noch ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt (EP 01 65883 AI), bei der auf einem fahrbaren Anhänger der zu reinigende Schlamm über eine Einlaßleitung unmittelbar einem Grobfilterbereich und dann einem eine Vielzahl von Kammern aufweisenden Flockungsmittelbereich zugeführt wird. Diesem sind drei weitere Behälter nachgeordnet: Zuerst ein erster, ein Gemisch von Filtrat und Schlamm aufnehmender Setzbehälter, in welchem dieses Gemisch durch Preßluftstrahlen bearbeitet wird. Aus ihm wird das noch Partikelchen aufweisende Filtrat dem zweiten Setzbehälter zugeführt, in dem im wesentlichen die gleiche Behandlung durch Preßluftstrahlen er- folgt. Aus dem ersten und zweiten Setzbehälter wird der Schlamm dem dritten, also dem eigentlichen Schlammbehälter zugeführt. Das gereinigte Filtrat kann unmittelbar an die Umwelt abgegeben werden, während der Schlamm des dritten Behälters über eine Zentrifugal-Filterpresse bear¬ beitet wird,um die Trockensubstanz zu erhalten. In den beiden Absetzbe- hältern wird aber praktisch keine Trockensubstanz gewonnen. Sie besitzen keine durch Filtersiebe getrennte, separate Kammern. Kein Setzbehälter als solcher hat Mittel, um ihn im Bodenbereich besonders zu reinigen und in beiden erfolgt im wesentlichen die gleiche Zerstäubung der Partikel¬ chen, durch Preßluftstrahlen, zuletzt in zweiter Stufe auf etwa 150 Mikron Größe. Insbesondere sind keine Rohrleitungen und Steuerbauteile vorhanden, um das gereinigte Filtrat wiederum der Einlaßleitung zuzufüh¬ ren und von hier in die gleiche Abwassergrube zurückzugeben. Eine Flüssigkeit mit einem UV-Strahler zu entkeimen, ist für eine andere Gattung von Medium bekannt, nämlich für Trinkwasser in Wüstengebieten odgl. (DE-0S 3840276 AI). Trinkwasseranlagen sind jedoch stationäre An¬ lagen. Die Behandlungskammer liegt vor der Verbrauchsstelle, nicht in der Rückleitung zur Herkunftsquelle. Ein geeignetes Strahlungsmaximum ist nicht zu entnehmen.

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Ziel der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung und Vervollständigung des KSE-Systems. Hierbei wurde gleichzeitig folgendes berücksichtigt: In den letzten Jahren sind die Forderungen hinsichtlich der Beschaffenheit des durch die Anlage gereinigten Wassers (Filtratwasser, Rejektwasser) in Bezug auf Bakterien und Keimüberführung zwischen den einzelnen Haus¬ kläranlagen aus auch zum PH-Wert immer strenger geworden. Die bekannten Vorrichtungen tragen dem nicht oder nur teilweise Rechnung.

Ferner genügen die bekannten Vorrichtungen zur Verarbeitung und/oder Entwässerung des Schlammes aus Abwassergruben nicht genügend der Forde¬ rung, daß nach Beendigung eines Arbeitsvorganges an einer Grube, bei dem ja mehrere Kubikmeter Schlammwasser in die Entwässerungsvorrichtung aufgepumpt werden, wobei der Schlamm auch zunächst dort verbleibt und lediglich das gereinigte Filtratwasser zur Grube daselbst zurückgegeben wird, daß am Ende dieses Arbeitsschrittes die zugehörigen Rohrleitungen und/oder Behälter hinreichend gereinigt sind. Einmal wird hierdurch der Anteil an Bakterien und schädlichen Keimen in der Anlage vergrößert, zum anderen das Fassungsvermögen der Behälter verringert, und durch die Rückstände, die sich an deninnenwänden der Rohrleitungen niederschlagen und sich verhärten können, wird die Funktionsfähigkeit der Anlage beein¬ trächtigt. Dies gilt besonders, wenn sich im aufgepumpten Schlamm größere Fremdkörper befinden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Bear- beitung und/oder Entwässerung des aus Abwassergruben entnommenen Schlamm¬ wassers eingangs genannten Art die Entwässerungsanlage weitgehend voll¬ ständig und in kurzer Zeit zu reinigen, nachdem das Aufpumpen und Rück¬ führen des Schlammwassers erfolgt war, als auch die Keime und Bakterien abzutöten.

Zusammenfassung der Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent¬ anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen sind in den Unteransprüchen 2 - 5 dargestellt. Eine vorteilhaft angepaßte, kompakte und die einzelnen Verfahrensschritte berücksichtigende Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in den Ansprüchen 6 - 11 dargestellt.

Durch die Erfindung werden insbesondere folgende Vorteile erzielt: Die Entwässerungskammern für Schlamm und/oder Filtratwasser, die zur Ent-

Wässerungseinheit gehören, werden vollständig von Schlammresten und größeren Fremdkörpern bzw. dem Filtratwasser entleert. Hierdurch ergibt sich insbesondere ein Reinigungseffekt für zugehörige Kammern und Behäl¬ ter der Entwässerungseinheit und es wird gerade vermieden, daß solche, nunmehr abgeführte Schlamm- und Filtratreste sich mit dem neu aufgepum- ten Schlamm und Schlammwasser, die aus anderen Hauskläranlagen stammt, vermischen und Keime sowie Bakterien überführen.

Dies wird gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch noch ver- bessert, indem das rückzuführende Filtratwasser einer die Keime und Bak¬ terien abtötenden Strahlung in der Anlage selbst ausgesetzt wird. Dies wird bei Einsatz von Ultraviolettlicht verstärkt, insbesondere dann, wenn UV-Licht mit dem Maximum der Strahlungsamplitude bei 253,7 Nano- meter verwendet wird. Durch die Vorrichtung gemäß weiteren Patentansprüchen zur Ausführung des Verfahrens ist ein dem Verfahren spezifisch angepaßtes Pumpen- und Rohr¬ leitungssystem angegeben, durch welches die Entleerung der Kammern bzw. Behälter der Entwässerungseinheit in kurzer Zeit mit relativ wenig Bau¬ teilen und in kompakter Anordnung der letzteren zueinander erreicht wer- den kann. Dies gilt sinngemäß für die Anordnung der Steinfalle in einer Schlammzuleitung. Eine Anpassung sieht vor, daß ein Bereich der Stein¬ falle auch in einer Schlammrückleitung vorgesehen wird. Die Bestrahlung durch UV- odgl. Licht wird durch zweckmäßige Anordnung der Bestrahlungs¬ kammer in einer vorbestimmten Filtratrückleitung und/oder durch Anbrin- gung von Reflektoren für den Strahler verstärkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Eine den besten Ausführungsweg angebende Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht die Entwässerungsvorrich¬ tung, im wesentlichen bei der Entleerung einer Kammergrube, wobei die Bezeichnung S für den Schlamm, L für Luft und weiter Dreiecke für die Schlammbildung verwendet sind; Fig. 2 die gleiche Vorrichtung, aber im wesentlichen während des Aufpumpens des Schlammes aus der Kammergrube, der Flockungsmittelzugäbe sowie der Rückführung des gereinigten Filtratwassers in die Kammergrube, wobei der Buchstabe R das Filtratwasser, P das Polymer, S den Schlamm und der wellige Strich oder R in den Behältern das Filtratwasser be- zeichnet;

Fig. 3 die gleiche Vorrichtung, jedoch für die Darstellung der Ar¬ beitsweise, als auch Stellung der Bauteile bei der Entleerung des Auf¬ pumprohres der ersten Entwässerungskammer;

Fig. 4 die Vorrichtung, bei der die am Ende des ersten Arbeits- Schrittes erfolgenden Reinigungsvorgänge veranschaulicht werden, wobei unter S neben dem Schlamm auch Steine bezeichnet sind;

Fig. 5 eine Steinfalle;

Fig. 6 eine UV-Kammer.

Beschreibung der Einzelheiten

Die Vorrichtung weist eine Vakuumpumpe 1, vgl. Fig. 1, auf, die in einem anderen Schaltzustand als Kompressor, vgl. Fig. 4, arbeiten kann. Über einen Strömungsteiler, der als Klappenventil 3 ausgebildet sein kann, steht die Druck- bzw. Saugseite der Vakuumpumpe über ein Anschlußrohr 3a und einen Luftverteiler pneumatisch mit dem oberen Bereich des Schlamm- tankes 30 in Verbindung.

Ist eine Abwassergrube, z. B. Kammergrube la, vgl. Fig. 2, zu leeren, wird das Ende eines Saugschlauches lb einer nicht dargestellten Schlauch- haspel in die Kammergrube eingeführt. Nun wird die Vakuumpumpe 1 ge¬ startet, ein erstes Schlamm- (nachfolgend S-) Ventil 13 geöffnet, und der Inhalt der Kammergrube sowohl hochgesaugt, als auch durch eine Stein¬ falle 4 geführt, die so ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß sie Steine und größere Fremdkörper aussortiert, die in ihren tieferen Bereich _s z. B. eine Mulde abfallen, wie Fig. 1 - 4 zu entnehmen. Dadurch wird eine Zerstörung einer ersten Schlammpumpe (nachfolgend S-Pumpe) 5wirk¬ sam vermieden. Über ein Aufpumprohr 30a gelangt das Gemisch aus Schlamm und Schlammwasser in den Schlammtank 30, wobei das Reinigungs-Schlamm- ventil, nachfolgend RS-Ventil 9 geschlossen gehalten wird; der Schlamm sammelt sich zunächst am Boden des Tanks an. Ist die Kammergrube in vor¬ bestimmter Weise leergesaugt, stellt man die Vakuumpumpe 1 ab und schließt das erste S-Ventil 13, so daß auch eine Teilmenge des Schlammes im Rohr 30a nicht zurückfließen kann. Die Offenstellungen der Ventile werden durch ein Rechteck, die Schließstellungen jeweils durch ein im Rechteck angebrachtes x angegeben. Vor diesem Arbeitsschritt war mit der Vorrichtung bereits gearbeitet worden, was durch eine kleine Menge Restschlamm im ersten Entwässerungsbehälter 26 und eine größere Menge gleichen Restschlammes in dem zweiten Entwässerungsbehälter 23 angedeu¬ tet ist (schwarze Darstellung).

Der nachfolgende Arbeitsschritt, vgl. Fig. 2, veranschaulicht die Poly¬ merzugabe und das Rückpumpen des Filtratwassers, was gleichzeitig ge¬ schehen kann. Die Polymerzugabe kann auch gleichzeitig mit dem Aufpum¬ pen selbst erfolgen. Beim geschlossenen RS-Ventil 9 wird die erste Schlammpumpe 5 sowie eine Polymerpumpe 6 gestartet, der Schlamm S und das Polymer P entsprechend vermischt und im Aufpumprohr 2 nebst dem Schlammtank 30 hochgepumpt, wobei notwendigerweise ein zweites Schlamm¬ ventil, nachfolgend S-Ventil 19, geöffnet war. Das Aufpumprohr ist in den oberen Bereich des Entwässerungsbehälters 26 eingeführt, in den der Schlamm nun eingepumpt wird. Währenddessen wird gleichzeitig durch die Polymerpumpe das Flockungsgemisch in den Schlamm S dosiert, als auch optimiert, so daß die Flockung und Entwässerung des Schlammes S in einer Schlammkammer 26a beginnt. Der Entwässerungsbehälter 26 ist von einer Anzahl von Filterwänden, vorzugsweise Siebwänden, umfaßt, die den festeren Bestandteil des Schlammes in der Kammer 26a zurückhalten, den wässrigen Anteil jedoch durch die Siebmaschen in eine erste Filtrat¬ kammer 25 übertreten lassen. Am Bodenbereich der Kammer 26a befindet sich ein zweites Schlammventil 14, nachfolgend S-Ventil genannt, während das Restfiltrat aus der Filtratkammer25 auch durch ein Rohrleitungsstück, welches ein Reinigungsfiltratventil 16, nachfolgend RF-Ventil genannt, aufweist, abgelassen werden kann, wenn vorher die Filtrathauptmasse durch eine Filtratpumpe 8 in eine erste Rückleitung 7b weggepumpt worden war. Fig. 2 veranschaulicht, daß gleichzeitig mit dem Aufpumpen, vgl. Auf- pumprohr 2, das Rückpumpen des in der Filtratkammer 25 abgeschiedenen Filtratwasser geschehen kann. Hierfür wird ein weiteres Filtratventil 12, das mit der Kammer 25 in Verbindung steht, geöffnet, etwa gleich¬ zeitig das Schlammventil 13 geschlossen, so daß das Filtratwasser R, da die Filtratpumpe 8 eingeschaltet ist, in die Kammergrube la zurückge- pumpt wird. Hierbei ist wichtig, eine Bestrahlungskammer, nachfolgend Kammer 21, die einen oder mehrere Bakterien und Keime tötende Strahler, insbesondere Ultraviolettstrahler mit der Wellenlänge 253,7 Nanometer vorzusehen. Das Filtratwasser durchsetzt einen Teil der Kammer und wird dabei von den benachbarten Strahlern keimtötend beeinflußt.

Ist der Inhalt des Schlammtankes 30 in den ersten Entwässerungsbehäl¬ ter 26 geleert, als auch die erste Filtratkammer 25 leer, indem das Filtratwasser in die Kammergrube la zurückgepumpt wurde, werden die erste Schlammpumpe 5, die Polymerpumpe 6 sowie die rückfördernde Filtrat-

pumpe 8 stillgesetzt als auch das RS-Ventil 9, das Filtratventil 12 sowie ein drittes Schlammventil 19 geschlossen. Insoweit ist die erste Hauskläranlage bearbeitet und der Saugschlauch kann aufgerollt werden. Der eingedickte Schlamm verbleibt in der Schlammkammer 26a des Ent- wässerungsbehälters 26, wie schwarz angedeutet. Das Fahrzeug steht. Nun schaltet die Bedienungsperson, vgl. Fig. 3, zwecks Entleerung des Auf¬ pumprohres 2, nachdem das Schlammventil 19 geöffnet und das RS-Ventil 9 in Richtung zum Boden des Schla mtankes 30 umgeschaltet war, die Schlammpumpe 5 ein. Wie den Pfeilen der Fig. 3 zu entnehmen, wird das Aufpumprohr im Inneren gründlich dadurch gereinigt und entleert, daß sein Schlamminhalt in den Schlammtank 30 überführt wird. Ist dieser Arbeitsschritt beendet, wird die Schlammpumpe 5 stillgesetzt und die Ventile 19 und 9 geschlossen. Es wird darauf hingewiesen, daß dieser Reinigungsschritt auch einzeln für sich ausgeführt werden kann bzw. in sinngemäß gleicher Weise bei anderen Rohren und Aufpumprohren, in welchen Schlammrückstände verblei¬ ben können und welche mit einer hydraulischen oder pneumatischen Schlammförderpumpe über eine Leitung verbindbar sind bzw. eine solche Pumpe in der eigenen Rohrleitung selbst aufweisen.

Die Reinigungsvorgänge in Bezug auf den Schlammtank 30 undden ersten Entwässerungsbehälter 26, seine Filtratkam-mer 25 sowie einer zweiten Rückleitung IS zwischen Aufpumprohr 30a und der Steinfalle bzw. Beginn des Saugrohres (bei Schlammventil 13) wird weiter anhand der Fig. 4 er- läutert.

Hier ist die Pumpe 1 als ein Kompressor 1 zur Abgabe von Druckluft in das Anschlußrohr 3a geschaltet, welches im anderen Falle, vgl. Fig. 1, als Saugrohr diente. Hierfür ist die Ventilklappe des Klappenventils 3 entsprechend umgestellt. Die Preßluft gelangt in den Sammeltank 30 und erhöht den Luftdruck hier sowie gleichzeitig im Aufpumprohr 30a, aus welchem Stein- und Schlammreste im Sinne der Pfeile entlang der Rücklei¬ tung IS in Richtung der Steinfalle 4 transportiert werden. Dieser Be¬ reich der Rohrleitung wird somit gründlich geleert und gesäubert. Gleichzeitig wird das RS-Ventil 9 in Richtung zur dritten Rückleitung 17a geöffnet, so daß Schlammreste, Steine udgl. aus dem Bodenbereich des Schlammtankes 30 ebenfalls zur Steinfalle 4 befördert werden. Da das erste Schlammventil 13 vorher geschlossen war, werden die Steine und Schlammreste S, vgl. linke Seite der Fig. 4, über ein Zulaufrohr 24b in Richtung zum zweiten Entwässerungsbehälter 23 befördert.

Das Ende des Zulaufrohres endet vorzugsweise in einer, einen Sammelrost odgl. aufweisenden Kammer 24. Durch den perforierten Rostboden können kleinere Schlammteile fallen, grobe Fremdkörper und Steine werden aber in der Kammer 24 zurückgehalten. Gleichzeitig oder zur unterschiedlichen Zeit erfolgt aber auch die Über¬ führung des eingedickten Schlammes aus der ersten Schlammkammer 26a in die zweite Schlammkammer 23a. Hierfür wird das zweite S-Ventil 14 geöff¬ net, die zweite RS-Schlammpumpe 7 gestartet und der Schlamm über ein Ver¬ bindungsrohr 29 in die Schlammkammer 23a des zweiten Entwässerungsbehäl- ters 23 umgepumpt. Somit ist der erste Entwässerungsbehälter 26 weit¬ gehend geleert und gereinigt. Der beim späteren Arbeitsschritt aus einer anderen Kammergrube in den ersten Entwässerungsbehälter 26 neu herange¬ führte Schlamm- bzw. das Schlammwasser können sich nicht mehr mit dem in diesem Bereich verbliebenden Schlamm vermischen, weil im Behälter 26 überhaupt kein Schlamm von einem früheren Arbeitsvorgang verblieben ist.

Sinngemäß gleiches wird für das Filtratwasser ausgeführt: Die RF-Pumpe 15 wird gestartet und das in der gleichen Filtratleitung befindliche RF- Ventil 16 geöffnet. Der Eingang der Pumpe 15 steht mit dem Bodenbereich der ersten Filtratkammer 25 in Verbindung. Der Filtratwasserrest wird also über die Bauteile 25-15-16 in die zweite Filtratkammer 22 des zweiten Entwässerungsbehälters 23 überführt. Nunmehr ist die Entwässe¬ rungsanlage geleert, gereinigt und das Fahrzeug wird in der Regel zur nächsten Hauskläranlage fahren, um diese in gleicher Weise zu reinigen.

Am Ende des Arbeitstages wird das in dem zweiten Entwässerungsbehälter 23 angesammelte Filtratwasser als auch der dort angesammelte Schlamm auf eine Deponie gefahren oder in ähnlicher Weise ausgeleert. Hierfür ist nur beispielsweise ein Entleerungsventil 11 für das Filtratwasser dargestellt. Die Erfindung ist auf die beschriebenen Verfahrensschritte und auf die beschriebenen bzw. dargestellten Vorrichtungsteile nicht beschränkt. Je nach Einzelfall sind entsprechend angepaßte abgewandelte oder ergänzende Verfahrensschritte vorgesehen. Die Vorrichtung kann ferner mit Sicherheitsventilen, Niveaukontrolle, Probestutzen 20 udgl. entsprechend ausgerüstet sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Steinfalle 4 ergibt sich anhand der Fig. 5: Aus der Rückleitung IS gelangt der steinhaltige Schlamm zum oberen Teil der Steinfalle 4, in der eine zylindrische Trommel 4a vor¬ handen ist, die von einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor über die

Achse 4b in Rotation versetzt wird sowie nur schematisch dargestellte Perforationen 4c und ferner zwischen Außenwand der Trommel und der Innen¬ wand 4e der Kammer Schabeelemente 4d. Letztere erstrecken sich schräg, also teilweise radial zur Wand 4e und weisen eine scharfe Schabekante auf, in der Regel ein separat aufgesetztes messerartiges Werkzeug aus Hartmetall. Die Achse 4b soll exzentrisch angeordnet sein. Somit drückt die Trommel den sie durchsetzenden Schlamm in die Ausgangsleitung IS', die Schabeelemente reinigen die Innenwand 4e und rücken gleichzeitig die restlichen Steine in den unteren Bereich.

Die Bestrahlungskammer 21 kann ein, insbesondere aus Quarz bestehendes Rohr 21a, vgl. Fig. 6, aufweisen, entlang dessen Filtratwasser R fließt. Mit Abstand und etwa parallel sind vorzugsweise längliche Leuchten 21b am Umfang des Rohres 21a angeordnet, so daß, vgl. Pfeile, der Rohrin¬ halt intensiv bestrahlt wird, insbesondere mit UV-Licht. Die Strahlung wird mit Hilfe von am Umfang verteilt angeordneten Reflektorelementen 21c flächenmäßig verdichtet. Die Leuchten 21b befinden sich etwa im Brenn¬ punkt der insbesondere parabolisch ausgebildeten, insbesondere aus Metall bestehenden Reflektoren 21c.