DE19938818A1

DE19938818A1 - Kleinkläranlage

Info

Publication number: DE19938818A1
Application number: DE1999138818
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Basfeld
Original assignee: ENVICON KLAERTECH VERWALT
Current assignee: ENVICON KLAERTECH VERWALT
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2001-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage zur aeroben biologischen Reinigung von Abwasser mit einer einen Abwasser-Eingang aufweisenden Einlaufkammer, einer mit einem Festbett und einer Belüftungseinrichtung konfektionierten Zwischenkammer sowie einer strömungstechnisch der Einlaufkammer und der folgenden Zwischenkammer nachgeschalteten Ablaufkammer mit einem Abwasser-Ausgang.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage zur aeroben biologischen Reinigung von Abwasser mit einer einen Abwasser-Eingang aufweisenden Einlaufkammer, einer mit einem Festbett und einer Belüftungseinrichtung konfektionierten Zwischenkammer sowie einer strömungstechnisch der Einlaufkammer und der folgenden Zwischenkammer nachgeschalteten Ablaufkammer mit einem Abwasser-Ausgang. Der Begriff Kleinkläranlage umfaßt erfindungsgemäß alle Arten von Kläranlagen, die eine Abwassermenge von < 100 m³, insbesondere < 50 m³ beziehungsweise < 30 m³ aufnehmen können.

Eine solche Kleinkläranlage ist aus der DE 38 37 852 C2 bekannt.

Sie verbessert anaerob arbeitende Kleinkläranlagen durch Ausbildung der Zwischenkammer mit einem (vom Abwasser in allen Richtungen des Koordinatensystems durchströmbaren) Festbett und einer Belüftungseinrichtung zu einer biologischen Reaktionskammer.

Kleinkläranlagen der vorgenannten Art haben sich bewährt. Sie lassen sich an die Art der Wasserverschmutzung sowie an die Menge des anfallenden Abwassers anpassen und schaffen Anschlußmöglichkeiten bis zu mehreren hundert Einwohnern.

Ihre Grenze haben die vorgenannten Kleinkläranlagen jedoch dort, wo besonders einseitig belastete Abwasser anfallen.

Beispielsweise bei der Zubereitung von Mahlzeiten sowie bei der Reinigung von Küchengeräten und Küchenräumen in Schnellimbißrestaurants fällt Abwasser an, dessen Inhaltsstoffe überwiegend aus organischen Öl-, Fett- und Nahrungsmittelresten bestehen.

Bei den Reinigungsprozessen (zum Beispiel Entfernung des Fettbelages auf Böden und Küchengeräten, Reinigung der Friteusen) ist die Verwendung von Spül- und Reinigungsmitteln unvermeidbar, welche Öle und Fette lösen.

Diese Reinigungsmittel führen zur Emulsionsbildung der Fette und Öle im Abwasser. Aufgrund dieser Emulsionsbildung ist eine vollständige Trennung der Fette und Öle auch in Fettabscheidern (DIN 4040) nicht möglich.

Die Verschmutzung des Abwassers, dargestellt durch den Summenparameter "Chemischer Sauerstoffbedarf" (CSB) liegt zum Beispiel bei den genannten Schnellimbißrestaurants im Bereich CSB = 3.000 bis 6.000 mg/l. Der Anteil der sogenannten lipophilen Stoffe in entsprechenden Abwässern hat Werte zwischen 300 und 1.300 mg/l.

Ein weiteres Problem sind die teilweise relativ hohen Abwassertemperaturen, bedingt durch vorgeschaltete Spül- und Waschmaschinen. Bei Abwassertemperaturen von 60 bis 70°C werden abgelagerte Fett- und Ölbestandteile gelöst und können ebenfalls von Fettabscheidern allenfalls bedingt abgetrennt werden.

Die Folge der vorgenannten Effekte ist eine häufige Überschreitung der gültigen Grenzwerte bezüglich des Summenparameters CSB, des Anteils lipophiler Stoffe im Abwasser und des pH-Wertes.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kleinkläranlage anzubieten, die speziell auf Einsatzzwecke gerichtet ist, wo überwiegend einseitig belastete Abwässer wie die der vorgenannten Art anfallen (beispielsweise Abwässer von Schnellimbißrestaurants), mit der ein möglichst vollständiger Abbau der gelösten organischen (CSB) und lipophilen Inhaltsstoffe erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel mit einer Kleinkläranlage der eingangs genannten Art erreicht werden kann, wenn diese insbesondere in baulicher Hinsicht wie nachstehend beschrieben umgerüstet wird.

Dabei geht die Erfindung von folgender Überlegung aus: Es sind chemische Stoffe bekannt, die mit den genannten organischen Schmutzstoffen des Abwassers unter Flockenbildung reagieren, so daß diese von einer flüssigen Phase in eine feste Phase überführt und anschließend durch Sedimentation abgeschieden werden können. Diese Zusatzstoffe, insbesondere sogenannte Flockungsmittel, beeinflussen das ZETA-Potential von Teilchen in kolloidalen Suspensionen derart, daß sie zu Flocken aggregieren. Derartige Flockungsmittel wirken oft auch als Fällungsmittel. Hierzu gehören Metallsalze, beispielsweise Chloride und/oder Sulfate von Eisen und Aluminium, die in bestimmten pH-Bereichen voluminöse Niederschläge (Flocken) bilden, die anschließend leicht sedimentiert werden können. Das chemische Zusatzmittel kann alternativ oder kumulativ auch Neutralisationsmittel (wie Kalkmilch) zur pH-Wert- Regulierung umfassen.

Insoweit besteht ein wesentlicher Gedanke der Erfindung darin, neben der aeroben biologischen Reinigung des Abwassers in der mit dem Festbett und der Belüftungseinrichtung ausgebildeten Zwischenkammer eine zusätzliche physikalisch/chemische Reinigungsstufe in die Anlage zu integrieren, mit der insbesondere die genannten lipophilen Inhaltsstoffe auf die beschriebene Art und Weise entfernt werden können.

Dabei kann die entsprechende physikalisch/chemische Reinigungsstufe in der Einlaufkammer, in der Zwischenkammer und/oder in der Ablaufkammer ausgebildet werden.

Insoweit betrifft die Erfindung die nachfolgend beschriebenen drei grundsätzlichen Ausführungsformen A, B und C einer Kleinkläranlage, die bei Bedarf auch miteinander kombiniert werden können.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Kleinkläranlage der eingangs genannten Art ist die erste Ausführungsform (A) durch folgende zusätzliche Merkmale gekennzeichnet:

- die Einlaufkammer besteht aus zwei Teilkammern,
- einer, den Abwasser-Eingang aufweisenden Mischkammer mit einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einer Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers, und
- einer der Mischkammer strömungstechnisch nachgeschalteten Sedimentationskammer mit einem Übergang für das Abwasser in die Zwischenkammer.

Bei dieser Kleinkläranlage gelangt das zu reinigende Abwasser, beispielsweise von einem Schnellimbißrestaurant, über den Abwasser-Eingang in die erste Teilkammer der Einlaufkammer. Hier wird dem Abwasser ein chemisches Zusatzmittel, insbesondere ein Flockungsmittel zugegeben und das Abwasser wird gleichzeitig durchmischt, um das Zusatzmittel homogen im Abwasser zu verteilen. Dabei kommt es zu einer Flockungsreaktion zwischen dem Zusatzmittel und den organischen Schmutzstoffen, insbesondere den lipophilen Inhaltsstoffen des Abwassers.

Das Abwasser gelangt anschließend über eine Verbindung in die der Mischkammer strömungstechnisch nachgeschaltete Sedimentationskammer, die die zweite Teilkammer der Einlaufkammer bildet. Diese Kammer weist keine Einrichtungen auf, so daß sich die zuvor gebildeten Flocken absetzen (sedimentieren) können. Das Sediment wird von Zeit zu Zeit entfernt.

Von der Sedimentationskammer gelangt das physikalisch/chemisch vorbehandelte Abwasser in die mit dem Festbett und der Belüftungseinrichtung konfektionierte Zwischenkammer, in der das Abwasser einer aeroben biologischen (Nach)reinigung unterworfen wird.

Von der Zwischenkammer strömt das Abwasser in die Ablaufkammer, wo eine Rest-Sedimentation erfolgt, bevor das Abwasser die Ablaufkammer über den Abwasser-Ausgang verläßt.

Wiederum ausgehend von einer Kleinkläranlage der eingangs genannten Art ist die zweite Ausführungsform (B) durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

- die Zwischenkammer ist mit einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser ausgebildet.

Dabei treten die anhand es ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen chemischen Reaktionsvorgänge nunmehr in der belüfteten Festbett-Zwischenkammer auf, und zwar parallel zu dem aeroben biologischen Reinigungsprozeß in dieser Zwischenkammer.

Um die Durchmischung des Abwassers mit dem Zusatzmittel zu optimieren sieht eine Variante dieser Ausführungsform (B) vor, die Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels im Bereich eines Übergangs des Abwassers in die Ablaufkammer anzuordnen. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß die aufgrund der chemischen Flockungsreaktion gebildeten Flocken nicht in das vom Abwasser durchströmte Festbett gelangen und dieses möglicherweise zusetzen, sondern unmittelbar von der Zwischenkammer in die nachgeschaltete Ablaufkammer gelangen.

Eine andere mögliche Gestaltung innerhalb diesen zweiten Ausführungsform (B) sieht vor, die Zwischenkammer aus zwei Teilkammern zu gestalten, nämlich

- einer, den Übergang des Abwassers aus der Einlaufkammer umfassende, das Festbett und die Belüftungseinrichtung aufnehmende biologische Reaktionskammer, und
- eine, der biologischen Reaktionskammer strömungstechnisch nachgeschaltete physikalisch/chemische Reaktionskammer mit einem Festbett und einer Belüftungseinrichtung, einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einem Übergang für das Abwasser in die Ablaufkammer.

Bei dieser Ausführungsform arbeitet die der Einlaufkammer nachgeschaltete erste Teilkammer der Zwischenkammer auf konventionelle Art und Weise als aerob arbeitende biologische Reaktionskammer. Das Abwasser wird hier entsprechend vorgereinigt, bevor es in die zweite Teilkammer der Zwischenkammer gelangt, wo die gewünschte physikalisch/chemische Flockungsreaktion durch Zuführung des chemischen Zusatzmittels ausgelöst wird. Durch die biologische Vorreinigung des Abwassers besteht bei dieser Ausführungsform die Gefahr eines Zusetzens des Festbettes nicht mehr.

Die Durchmischung des Abwassers mit dem chemischen Zusatzmittel innerhalb der zweiten Teilkammer kann dadurch optimiert werden, indem die Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels mit einer Abgabeöffnung zwischen Festbett und Belüftungseinrichtung ausgebildet wird. Dabei wird das Zusatzmittel also unmittelbar oberhalb der Belüfter zugeführt und die Belüfter sorgen anschließend für eine gleichmäßige Durchmischung des Abwassers mit dem Zusatzmittel in dieser zweiten Teilkammer.

Die dritte Ausführungsform (C) basiert wiederum auf einer Kleinkläranlage der eingangs genannten Art und unterscheidet sich von dieser durch folgende zusätzliche Merkmale:

- die Ablaufkammer besteht aus zwei Teilkammern, nämlich
- einer, einen Übergang für das Abwasser aus der Zwischenkammer umfassende Mischkammer mit einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einer Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers und
- einer, der Mischkammer strömungstechnisch nachgestalteten, den Abwasser-Ausgang umfassenden Sedimentationskammer.

Die erste Teilkammer der Ablaufkammer übernimmt dabei die Funktion der ersten Teilkammer der Einlaufkammer bei der erstgenannten Ausführungsform (A), also die Funktion der Mischkammer. Die zweite Teilkammer der Ablaufkammer entspricht in ihrem Aufbau und ihrer Funktion im wesentlichen der zweiten Teilkammer der Einlaufkammer der ersten Ausführungsform (A), die die Funktion einer Sedimentationskammer hat.

Lediglich die Anordnung innerhalb der Kleinkläranlage ist unterschiedlich.

Während bei der ersten Ausführungsform (A) das Abwasser zunächst physikalisch/chemisch behandelt wird und anschließend die aerob arbeitende biologische Reinigungsstufe durchläuft gelangt das Abwasser bei der dritten Ausführungsform (C) über die Einlaufkammer zunächst in die rein biologische Zwischenkammer und wird anschließend physikalisch/chemisch nachbehandelt.

Bei allen Ausführungsformen kann die Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers aus einer Belüftungseinrichtung bestehen. Der Lufteintrag, beispielsweise über Membranbelüfter, sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Zusatzmittels im Abwasser.

Alternativ oder kumulativ kann die Einrichtung auch aus einem Rührwerk bestehen.

In beiden Fällen bietet es sich an, die Belüftungseinrichtung und/oder das Rührwerk insbesondere bodenseitig anzuordnen, wobei die Durchmischung optimiert ° wird.

Die Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels kann aus einer druckbeaufschlagten Rohrleitung bestehen, beispielsweise nach Art einer "Hochdruckleitung". Um eine möglichst optimale Verteilung des in der Regel flüssig zugegebenen Zusatzmittels (Flockungsmittels) zu erreichen sieht eine weitere Ausführungsvariante vor, die Rohrleitung mit einem Sprühkopf auszubilden, der das Zusatzmittel nach Art eines "Sprenklers" im Abwasser verteilt.

Die Menge der Zuschlagstoffe richtet sich nach der Belastung des Abwassers. Bei Abwässern der eingangs genannten Art liegt die Zugabemenge unter 2 Gew.-%, bezogen auf die Abwassermenge, in der Regel unter 1 Gew.-%.

Die Kombination der aus dem Bereich der Kleinkläranlagen bekannten Festbett-Technik mit einer physikalisch chemischen Trennstufe ermöglicht eine unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimierte Betriebsweise der Kleinkläranlage an die Besonderheiten einer gewerblichen Abwasserbehandlung, insbesondere der von Schnellimbißrestaurants.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur - in stark schematisierter Darstellung - eine erfindungsgemäße Kleinkläranlage.

Diese besteht aus einer Einlaufkammer 10, einer Zwischenkammer 12 und einer Ablaufkammer 14, die in Strömungsrichtung des Abwassers (Pfeil W) hintereinander angeordnet sind.

Die Einlaufkammer 10 ist mit einem Abwassereingang 10e ausgebildet und durch eine Zwischenwand 10z mit einem Durchgang 10d für das Abwasser in zwei Teilkammern 10.1, 10.2 unterteilt.

Die dem Abwassereingang 10e benachbarte Teilkammer 10.I weist bodenseitig eine Belüftungseinrichtung 16 auf, oberhalb der eine Zuführleitung 18 endet, über die ein Flockungsmittel (hier Eisen III Chlorid) in das Abwasser zugeführt wird.

Über die von der Belüftungseinrichtung 16 eingebrachte Luft erfolgt eine intensive Durchmischung des Abwassers mit dem Zusatzmittel unter gleichzeitiger Flockenbildung.

Das Abwasser mit den Flocken wird über den Durchgang 10d in die zweite Teilkammer 10.2 geführt, wo die Flocken sedimentieren (schematisch durch "S" dargestellt).

Das weitestgehend flockenfreie Abwasser gelangt anschließend über einen Überlauf 10u in die Zwischenkammer 12, die entsprechend der Kleinkläranlage gemäß DE 38 37 852 C2 mit einem Festbett 20 und einer darunter angeordneten Belüftungseinrichtung 22 ausgebildet ist.

Das mit Luft angereicherte Abwasser durchströmt das Festbett 20, und zwar aufgrund seiner Struktur in allen Richtungen des Koordinatensystems. Dabei kommt es zur Anlagerung sessiler Mikroorganismen auf dem Festbettmaterial und zur Ausbildung eines sogenannten biologischen Rasens.

Das derart aerob biologisch nachbehandelte, gereinigte Abwasser verläßt die Zwischenkammer 12 über eine Verbindungsleitung 12v und gelangt in die Ablaufkammer 14, wo etwaige noch vorhandene sedimentierbare Bestandteile absinken (schematisch durch "S" dargestellt).

Das Abwasser verläßt die Kleinkläranlage schließlich über einen Abwasserausgang 14a.

Claims

1. Kleinkläranlage zur aeroben biologischen Reinigung von Abwasser mit

1. 1.1 einer Einlaufkammer (10) mit einem Abwassereingang (10e),
2. 1.2 einer mit einem Festbett (20) und einer Belüftungseinrichtung (22) konfektionierten Zwischenkammer (12), sowie
3. 1.3 einer strömungstechnisch der Einlaufkammer (10) und der folgenden Zwischenkammer (12) nachgeschalteten Ablaufkammer (14) mit einem Abwasser-Ausgang (14a), wobei
4. 1.4 die Einlaufkammer (10) aus zwei Teilkammern (10.1, 10.2) besteht,
- 1. 1.4.1 einer den Abwasser-Eingang (10e) aufweisenden Mischkammer (10.1) mit einer Einrichtung (18) zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einer Einrichtung (16) zur Durchmischung des Abwassers und
- 2. 1.4.2 einer der Mischkammer (10.1) strömungstechnisch nachgeschalteten Sedimentationskammer (10.2) mit einem Übergang (10u) für das Abwasser in die Zwischenkammer (12).

2. Kleinkläranlage zur aeroben biologischen Reinigung von Abwasser mit

1. 2.1 einer Einlaufkammer (10) mit einem Abwassereingang (10e),
2. 2.2 einer mit einem Festbett (20) und einer Belüftungseinrichtung (22) konfektionierten Zwischenkammer (12), sowie
3. 2.3 einer strömungstechnisch der Einlaufkammer (10) und der folgenden Zwischenkammer (12) nachgeschalteten Ablaufkammer (14) mit einem Abwasser-Ausgang (14a), wobei
4. 2.4 die Zwischenkammer (12) mit einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser ausgebildet ist.

3. Kleinkläranlage nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels im Bereich eines Übergangs des Abwassers in die Ablaufkammer angeordnet ist.

4. Kleinkläranlage nach Anspruch 2, bei der die Zwischenkammer aus zwei Teilkammern besteht,

1. 4.1 einer, den Übergang des Abwassers von der Einlaufkammer umfassende, das Festbett und die Belüftungseinrichtung aufnehmenden biologischen Reaktionskammer, und
2. 4.2 einer, der biologischen Reaktionskammer strömungstechnisch nachgestalteten Reaktionskammer mit einem Festbett und einer Belüftungseinrichtung, einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einem Übergang für das Abwasser in die Ablaufkammer.

5. Kleinkläranlage nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels eine zwischen Festbett und Belüftungseinrichtung angeordnete Abgabeöffnung aufweist.

6. Kleinkläranlage zur aeroben biologischen Reinigung von Abwasser mit

1. 6.1 einer Einlaufkammer (10) mit einem Abwassereingang (10e),
2. 6.2 einer mit einem Festbett (20) und einer Belüftungseinrichtung (22) konfektionierten Zwischenkammer (12), sowie
3. 6.3 einer strömungstechnisch der Einlaufkammer (10) und der folgenden Zwischenkammer (12) nachgeschalteten Ablaufkammer (14) mit einem Abwasser-Ausgang (14a), wobei
4. 6.4 die Ablaufkammer aus zwei Teilkammern besteht,
- 1. 6.4.1 einer, einen Übergang für das Abwasser aus der Zwischenkammer umfassenden Mischkammer mit einer Einrichtung zur Zuführung eines chemischen Zusatzmittels in das Abwasser sowie einer Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers und,
- 2. 6.4.2 einer, der Mischkammer strömungstechnisch nachgeschalteten, den Abwasser-Ausgang aufweisenden Sedimentationskammer.

7. Kleinkläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 6, bei der die Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers eine Belüftungseinrichtung (16) ist.

8. Kleinkläranlage nach Anspruch 7, bei der die Belüftungseinrichtung (16) in Bodennähe der zugehörigen Kammer (10.1) angeordnet ist.

9. Kleinkläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 6, bei der die Einrichtung zur Durchmischung des Abwassers ein Rührwerk umfaßt.

10. Kleinkläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 6, bei der Einrichtung zur Zuführung des chemischen Zusatzmittels aus einer druckbeaufschlagbaren Rohrleitung (18) besteht.

11. Kleinkläranlage nach Anspruch 10, bei der die Rohrleitung (18) mit einem Sprühkopf ausgebildet ist.