PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4409884C1 13.04.1995
Titel Verfahren zur vorgeschalteten Denitrifikation bei Abwasserteichanlagen
Anmelder Werner, Jürgen, Dipl.-Ing., 12683 Berlin, DE
Erfinder Werner, Jürgen, Dipl.-Ing., 12683 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 18.03.1994
DE-Aktenzeichen 4409884
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.1995
IPC-Hauptklasse C02F 3/28
IPC-Nebenklasse C02F 3/00   C02F 3/30   
Zusammenfassung Die zielgerichtete Stickstoffentfernung durch Denitrifikation wurde bei Abwasserteichanlagen nur vereinzelt und mit geringem Wirkungsgrad durchgeführt, da mit der Rückführung des Sauerstoffträgers keine Optimierung der Milieubedingungen für die Denitrifikation erfolgte. Durch das neue Verfahren wird eine Optimierung dieser Bedingungen erreicht, in deren Ergebnis eine Steigerung der Denitrifikationsleistung eintreten soll.
Um eine mengen- und zuflußproportionale Zusammenführung von Zulauf- und Rücklaufwasser zu ermöglichen, werden sowohl Zufluß als auch Rücklauf jeweils in eine Stauhaltung geführt (1 bzw. 2).
Beide Haltungen enden in einem Schacht (3) mit separaten Heberkammern für den Zufluß (4) und den Rücklauf (5). Der Abwurf beider Chargen wird durch einen Doppelheber in Abhängigkeit vom Zulaufwasserstand ausgelöst. Die mengen- und zeitproportionale Zusammenführung der erforderlichen Menge von Zuflußwasser und Rücklaufwasser in der Mischkammer (6) sowie die Aufzehrung des restlichen Gelöstsauerstoffs in der Stauhaltung des Rücklaufs führt zur Optimierung der Denitrifikationsbedingungen.
Erhöhung des Wirkungsgrades der zielgerichteten Denitrifikation bei kleinen Abwasserteichanlagen.

Beschreibung[de]

Abwasserteiche sind einfache insbesondere im ländlichen Raum angewandte Anlage zur Abwasserbehandlung.

Die Bemessung und der Bau der Anlagen erfolgt nach den Orientierungen des Arbeitsblattes A 201. [1]

Auf Grund zunehmender Verschärfung der Abwasserverwaltungsvorschriften und ökologischer Erfordernisse wird versucht, auch bei derartigen Anlagen weitergehende Reinigungsleistungen insbesondere in Form der Nitrifikation und Denitrifikation zu erreichen.

So wird in verschiedenen Quellen über Teildenitrifikation durch Rückführung von nitrathaltigem Wasser des Ablaufs in den Einlaufbereich berichtet. [2;3;4;5;6]

Der Rücklauf wird dabei über einen Mischschacht oder direkt in das erste Becken geführt.

Diese Methode ist durch folgende Mängel gekennzeichnet:

  • - In der Nitrifikationsstufe der Anlage muß zur Erzielung eines ausreichenden Ammoniumumbaus mit einem relativ hohen Gehalt an Gelöstsauerstoff des Wassers gearbeitet werden (etwa 2 mg/l). Bei Rückführung des Wassers mit einem demzufolge noch relativ hohen Restgehalt an gelöstem Sauerstoff wird die Denitrifikation eingeschränkt oder in Abhängigkeit von weiteren Bedingungen vollständig unterbunden, da fehlender Gelöstsauerstoff eine reaktionskinetische Grundvoraussetzung für den Ablauf der biologischen Denitrifikation in nennenswertem Umfang ist.
  • - Die für eine zielgerichtete Denitrifikation erforderliche Rücklaufwassermenge kann überschläglich berechnet werden und liegt zwischen dem 1 bis 4-fachen des Zulaufes.

    Bei der bisher üblichen Rückführung erfolgt dies nicht zuflußproportional bezüglich der Zuflußmenge und der Zeit des Zuflusses.

    Damit werden bei der Wasserrückführung in den ersten Teich Volumina mit bereits verminderten Substratdruck zusammengeführt, da der Abbau leicht abbaubarer und für die Denitrifikation notwendiger Kohlenstoffverbindungen in diesem Milieu bereits eingesetzt hat.

    Bei der Rückführung über einen Mischschacht ist wenigstens teilweise eine Zusammenführung des Rücklaufwassers mit frischen Abwasser gegeben (maximaler Substratdruck).

    Eine Mengenproportionalität mit dem Zufluß ist nur ganz grob gegeben.


Das mit dem Patentanspruch dargestellte Verfahren ermöglicht

  • - eine für praktische Verhältnisse ausreichend genaue zuflußproportionale Bereitstellung von Rücklaufwasser entsprechend dem vorgegebenen Rücklaufverhältnis.
  • - eine Vermeidung bzw. mindestens eine Reduzierung des Restgehalts an Gelöstsauerstoff im Rücklaufwasser durch weitergehende Sauerstoffzehrung während des Warteprozesses in der Stauhaltung,
  • - durch die chargenweise Zusammenführung von ausschließlich Zulaufwasser und Rücklaufwasser die Gewährleistung eines hohen Substratdruckes in der Mischungsphase.


Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, durch Optimierung der Millieubedingungen und Mengenverhältnisse eine erhöhte Denitrifikation bei Teichanlagen zu realisieren.

Der erforderliche Aufwand für die Stauhaltung und den automatisch arbeitenden lieber ist als gering einzuschätzen.

Anwendungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der bei liegenden Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Dabei wird beispielhaft von einer Teichanlage für 500 Einwohner ausgegangen.

Die Mengen betragen ohne Berücksichtigung von Fremdwasser ect.:

Abwasseranfall 75,0 m³/d mittlerer Stundenanfall 1/24 3,1 m³/h = 0,86 l/s maximaler Stundenanfall 1/10 7,5 m³/h = 2,1 l/s


Das Stau- und Mischsystem besteht aus zwei Rohrhaltungen, die anfangs jeweils getrennt mit Frischabwasser bzw. Rücklaufwasser über einen Schacht beschickt werden.

Beide Leitungen führen in den Heberschacht (3) mit jeweils getrennter Heberkammer.

In diesem Schacht ist ein Heber nach dem System Reppert (Patent P 31 08 005 installiert, der als Doppelheber ausgebildet ist.

Die Inbetriebsetzung des Heberbetriebes erfolgt nur über den Heber der Zulaufwasserseite (4), der dann den Heber der Kammer des Rücklaufwassers (5) mitnimmt.

Beide Systeme werden damit gleichzeitig in die Ablaufkammer (6) des Heberschachtes entleert und fließen über die Ablaufleitung in das erste Becken der Teichanlage.

Es ist anzustreben, die Ablaufleitung möglichst weit unter dem Wasserspiegel des Teichbeckens anzuordnen und einen Auslauf unterhalb des Wasserspiegels zu realisieren.

Für den vorliegenden Fall wird die Haltung des Zulauf als DN 300 mit 15 m Länge bemessen und ergibt unter Einbeziehung des Anfangsschachtes sowie des Abschnittes der Heberkammer ein Speichervolumen von ≈ 1,4 m³. Dies entspricht etwa 2 Pumpenspielen des Zulaufsystems.

Die parallel angeordnete Stauhaltung des Rücklaufwassers, Länge 19 m, wird als DN 400 ausgeführt und verfügt unter Einbeziehung des Anfangsschachtes sowie des Abschnittes der Heberkammer und Zugrundelegung gleicher Sohlenordinaten um ein Speichervolumen von rd. 2,8 m³.

Eine Veränderung des Speichervolumens ist problemlos durch Variation der Stauebene im Anfangsschacht möglich, da der Zulauf durch ein Druckrohr erfolgt.

Es wäre anstelle des Staukanals auch der Bau eines Schachtes mit entsprechender Aufstauhöhe möglich.

Unter der Annahme eines erforderlichen Rücklauffaktors von 2,0 wäre somit über die Rücklaufwasserpumpstation und dem im Anfangsschacht oder Heberschacht installierten Niveaugeber eine Aufstauhöhe bis zum Scheitel der Haltung DN 400 je Vorgang zu realisieren.

Es sind bei vollem Einstau somit folgende Mengen enthalten:

  • - Zulaufwasserhaltung: 1,4 m³, bei weiterem Zufluß geht Heber in Betrieb
  • - Rücklaufwasserhaltung: 2,8 m³


Die Zulaufwasserhaltung benötigt folgende Füllzeiten:

  • - bei max. Stundenanfall: 1400 l / 2,1 l/s ca. 11 Minuten
  • - bei mittlerem Abwasseranfall: 1400 l/ 0,86 l/s ca. 27 Minuten


Die Leistung der beiden Heber muß auf diese Füllbedingungen ausgelegt werden und die Haltungen in einer gegenüber der Füllzeit wesentlich reduzierten Zeit entleeren.

Es werden für den vorliegenden Fall 6 Minuten als Entleerungszeit vorgesehen.

Damit ergibt sich die erforderliche Heberleistung der Zulaufwasserseite zu 3,9 l/s (1400 l/ 360 s) und die der Rücklaufwasserseite zu 7,8 l/s (2800 l/ 360 s).

Die Ablaufleitung zum ersten Becken der Teichanlage, die nicht mehr Gegenstand der Erfindung ist, ist dieser Gesamtleistung von rd. 12 l/s entsprechend auszulegen.

Die Füllung der Rücklaufwasserhaltung erfolgt durch eine bei jeder vorgeschalteten Denitrifikation ohnehin erforderlichen Pumpstation, die in diesem Fall jedoch niveauabhängig entsprechend dem vorgegeben Füllstand in der Stauhaltung geschaltet wird.

Die Einschaltung der Station darf erst bei Erreichen des Entleerungsstandes im Zulaufschacht erfolgen, damit eine Rückstellung des Hebers in die Staufunktion nicht behindert wird.

Die Füllung durch die Druckleitung muß dagegen in sehr kurzer Zeit wieder erfolgt sein.

Es wird in diesem Fall eine Füllzeit von ca. 4 Minuten vorgesehen. Dies entspricht einer Pumpenleistung von ca. 42 m³/h.

Literaturnachweise

[1] Arbeitsblatt A 201: Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Abwasserteichen für kommunales Abwasser

Regelwerk der Abwassertechnischen Vereinigung Oktober 1989,

Herausgegeben von der Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Postfach 1160, Markt 71, 53757 St. Augustin

[2] L. Fuchs, H. Bubinger, T. Ebers in:

"Belüftete Teiche, ein bewährtes Verfahren für die Abwasserreinigung im ländlichen Raum."

Zeitschrift: Abwassertechnik; Abfalltechnik + Recycling, Heft 5, Oktober 1990, Seite 40, Bauverlag Wiesbaden - Berlin

[3] K.Voss in: "Kläranlagenplanung und -betrieb unter Beachtung höchster Reinigungsanforderungen bei der Ableitung des gereinigten Abwassers in Binnenseen in Schleswig-Holstein."

Berichte der Abwassertechnischen Vereinigung e.V. Nr. 41 1991, Seite 753

Herausgegeben von der Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Postfach 1160, Markt 71, 53757 St. Augustin

[4] Lorch, Ottow, Gerhards in: "Nitrifikation und Denitrifikation in belüfteten Abwasserteichen mit zwischengeschalteter technischer Stufe.

Zeitschrift Korrespondenz Abwasser Nr. 1, Januar 1992, Seite 65 bis 69,

Herausgegeben von der Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Postfach 1160, Markt 71, 53757 St.Augustin

[5] Sonnenburg, Hungen in: "Verfahrensentwicklung zur Nitrifikation und Denitrifikation an einer belüfteten Abwasserteichanlage"

Zeitschrift Korrespondenz Abwasser Nr. 10 Oktober 1991, Seite 1380 bis 1386,

Herausgegeben von der Gesellschaft zur Förderung, der Abwassertechnik e.V., Postfach 1160, Markt 71, 53757 St. Augustin

[6] Schönhuber in: "Abwasserteichanlagen mit dem Reinigungsziel Nitrifikation"

Zeitschrift Wasser, Luft und Boden Nr. 5, Mai 1991, Seite 36

Herausgeber: Vereinigte Fachverlage Mainz und Verlag Technik GmbH Berlin.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur vorgeschalteten Denitrifikation bei Abwasserteichanlagen, bei dem die Art der Rückführung des nitrathaltigen Wassers und dessen Mischung mit dem Zufluß derart erfolgt, daß
    1. a) der Zulauf des Frischabwassers zunächst in eine Stauhaltung mit festgelegtem Volumen geleitet wird,
    2. b) der Rücklaufwasserstrom ständig in einer parallelen Stauhaltung mit einer dem Rücklauffaktor entsprechenden Menge vorgehalten wird
  2. und
    1. c) nach Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes der Stauhaltung des Zulaufs durch selbsttätige Inbetriebsetzung eines Doppelhebers beide Chargen gleichzeitig über einen Mischschacht in den Abwasserteich entwässert werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com