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Dokumentenidentifikation DE69924984T2 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001060133
Titel VERFAHREN UND ANLAGE ZUR BIOLOGISCHEN REINIGUNG VON ABWASSER
Anmelder Micro Activities A/S, Kolding, DK
Erfinder Pedersen, Bjorn, 6000 Kolding, DK
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 24105 Kiel
DE-Aktenzeichen 69924984
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.02.1999
EP-Aktenzeichen 999025083
WO-Anmeldetag 01.02.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/DK99/00050
WO-Veröffentlichungsnummer 0099038811
WO-Veröffentlichungsdatum 05.08.1999
EP-Offenlegungsdatum 20.12.2000
EP date of grant 27.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse C02F 3/08(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C02F 3/10(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      C02F 3/30(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.

Das Abwassersystem von vielen alten Gebäuden ist schlecht. Das Abwasser wird so nach der Sedimentation in einem Klärbehälter oft direkt in einen Fluss, einen See oder einer Versickerung entsorgt.

Das Erstellen eines Abwassersystems ist teuer, der lange Transport zu einer großen Abwasserbehandlungsanlage führt zur Erzeugung von Schwefelwasserstoff.

Es werden heute jedoch ständig zunehmende Anforderungen an die Abwasserbehandlung gestellt, die üblicherweise in großen zentralen Anlagen in dem umliegenden Abwassergebiet abgeschlossen wird. Zunächst setzt sich das Wasser beispielsweise in einem Klärbecken ab, bevor es zur weiteren Behandlung durch aktive Schlammverfahren in großen Behandlungsanlagen weitergeleitet wird.

Eine Anlage und ein Verfahren zur Behandlung von städtischem Abwasser ist aus dem deutschen Patent DE 195 11 159 bekannt. Unbehandeltes Abwasser wird nacheinander zur Oberseite einer Behandlungskammer geführt und tropft durch die Behandlungskammer zur Klärung, hauptsächlich durch Sedimentation und nachfolgende Entfernung des abgesetzten Schlamms. Bei hohen Belastungen wird, wenn nötig, Luft mittels eines Luftkompressors an vertikalen Orten zugeführt, um zusätzlich eine mikrobiologische Behandlung des Abwassers zu erlauben.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der Art, wie sie eingangs genannt worden ist, zu schaffen, das effektiver als bisher bekannt arbeitet, wenn die Erfindung im freien Land verwendet wird.

Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, das Erfordernis für eine Nachklärung des Abwassers zu minimieren und die gesamte Schlammerzeugung zu reduzieren.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, die räumlichen Anforderungen an den Behandlungsprozess zu minimieren und ihn in einer einfachen Weise in Verbindung mit einem Klärbecken eines Haushalts zu verwenden.

Dadurch wird eine effektive Verwendung der Tragelemente erreicht, die innerhalb des Verfahrens immer einen aktiven Teil in dem biologischen Prozess haben.

Die neuen und einzigartigen Merkmale der Erfindung, durch die dieses erreicht wird, ist die Tatsache, dass das Abwasser während eines ersten Zeitraum in Strömung durch das Standrohr gebracht wird, ein Luftstrom unter dem Standrohr eingebracht wird und die Luft verteilt wird, während eines zweiten Zeitraums das Abwasser in Umwälzung gehalten wird durch Einbringen von Abwasser in einer Strömung unter und durch das Standrohr mittels eines Antriebsmittels, etwa einer Pumpe oder eines Propellers, und die Luft- und Wasserumwälzung die Tragelemente veranlasst, gleichförmig in dem Standrohr verteilt zu bleiben.

Die Tragelemente können in der Form von dünnen Scheiben mit einer sehr großen Fläche zwischen 80.000 und 150.000 m2/m3 als eine Haltefläche für den Biofilm sein, wodurch der biologische Behandlungsvorgang mit einem beschränkten Bereich fortschreiten kann.

Das Abwasser wird hierdurch in Kontakt mit dem Biofilm gebracht und gibt seinen sich ändernden Gehalt aerober heterotropher Bakterien, die organisches Material verdauen, autotrophen Bakterien, wie Nitrosomonas und Nitrobacter, die Stickstoffverbindungen zu Nitrat verdauen und fakultative Bakterien, die unter guten Verdauungsbedingungen Nitrat in freien Stickstoff verdauen.

Zusätzliches Abwasser kann dem Behälter von einem einleitenden Absetztank, etwa einem Klärtank, gleichzeitig mit der Zuführung von behandeltem Wasser zu einer Aufnahme zugesetzt werden. Das Verfahren kann daher einfach zu dem Zeitpunkt, an dem ein Bedarf zur Behandlung einer Menge Abwassers besteht, angewendet werden.

Die Erfindung betrifft weiter eine Kläranlage zur biologischen Abwasserbehandlung wie in Anspruch 5 beschrieben.

Bei einem besonders dienlichen Ausführungsbeispiel der Kläranlage können die Tragelemente lediglich in dem Standrohr angeordnet sein, wo sie in vorteilhafter Weise mittels eines Netzes an jedem Ende des Rohes angeschlossen bleiben und dadurch eine optimale Effizienz erhalten.

Wenn die Tragelemente auf diese Weise eingeschlossen gehalten werden, erscheint das Standrohr mit Inhalt als eine kompakte Einheit, die einfach in einem mit Abwasser gefüllten Behälter angeordnet oder aus diesem entfernt werden kann. Die Kläranlage kann daher vorteilhafterweise alleine oder gemeinsam mit mehreren identischen Einheiten in schon bestehenden Behältern angeordnet werden, wo ein Erfordernis für eine Abwasserbehandlung besteht.

Das Abwasser wird in Strömung durch das Standrohr mittels einer Luftpumpe zum Blasen von Luft in die Bodenöffnung des Standrohres über ein Luftrohr gebracht.

Durch Belüften des Abwassers auf diese Weise während eines vorgegebenen Zeitraums können auf einfache Weise aerobe Wachstumsbedingungen in dem Abwasser aufrecht erhalten werden, während anaerobe Bedingungen wenigstens teilweise aufrechterhalten werden, wenn die Luftzufuhr gestoppt wird. Der Luftstrom trägt weiter dazu bei, das Trägermaterial mit dem Biofilm fluide zu halten.

Durch Bewirken einer Strömung des Abwassers durch das Standrohr mittels beispielsweise einer Wasserpumpe oder eines Propellers wird eine Rezirkulation erreicht, die konstant zusätzliches Abwasser in Kontakt mit dem Biofilm bringen wird.

Wenn das Trägermaterial auf diese Weise in Bewegung gehalten wird, werden die gesonderten Tragelemente ständig aneinander reiben. Der Biofilm kann dadurch dünn und damit biologisch aktiv gehalten werden.

Die Luftpumpe und die Wasserpumpe werden auf einfache Weise mittels eines elektrischen Steuersystems, das einen Zeitgeber hat, gesteuert, so dass der Zeitraum der Luftzufuhr und der aeroben Bedingungen und der Zeitraum ohne Luftzufuhr und anaeroben Bedingungen jeweils in Zeiträumen bestimmt werden, die zu einer optimalen biologischen Umsetzung der Menge und der Art des vorliegenden Abwassers führen und dadurch die Schlammmenge minimieren.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Beschreibung zusätzlicher vorteilhafter Eigenschaften und technischer Effekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

1 eine vertikale Schnittansicht einer Kläranlage nach der Erfindung,

2 eine horizontale Schnittansicht der Kläranlage, und

3 eine horizontale Schnittansicht an einem anderen Ort der Kläranlage.

In dem Folgenden wird eine Kläranlage nach der Erfindung unter der beispielhaften Annahme beschrieben, dass das Abwasser von einem gewöhnlichen Haushalt stammt und dass es zunächst einen Klärtank passiert hat, in dem grobe Teile abgesetzt sind.

1 ist eine schematische Ansicht einer Kläranlage 1, die hauptsächlich aus einem Behälter 2 mit einem Einlassrohr für Abwasser 3, einem Auslassrohr für Wasser 4, einer Biozone 20, die von einem Standrohr 5 mit einem oberen Netz 6 und einem unteren Netz 7, beispielsweise aus einem rostfreien Stahl, abgeschlossen wird, besteht. Das Standrohr, das eine große Anzahl von separaten Tragelementen 8 beinhaltet, kann, in diesem Beispiel, ein Glasfasergehäuse sein.

Luft wird dem Standrohr 5 während eines ersten Zeitraums mittels einer Luftpumpe 12, beispielsweise einem Membrangebläse, über ein Ludtrohr 13, das an dem unteren Netz 7 endet, zugeführt. Die Pumpe verteilt die Luft durch eine Membran 14, beispielsweise einem Membrandiffuser.

Das Wasser wird während eines zweiten Zeitraums mittels einer Pumpe 9, beispielsweise einer Tauchpumpe, in Umwälzung gehalten, die über ein Wasserrohr 10 in einer Anzahl von Ventilen 11 endet und Wasser unterhalb des Bodennetzes 7 einpumpt.

Die Belüftung und die Wasserströmung wird mittels eines Zeitgebers 15 gesteuert, der mit einer (nicht gezeigten) Spannungsversorgung über einen Draht 18 verbunden ist. Der Zeitgeber an die Wasserpumpe, beispielsweise einer Tauchpumpe, über ein Kabel 16 und an die Luftpumpe über ein Kabel 17 angeschlossen.

Das abgesetzte Abwasser wird durch das Einlassrohr 3 zu dem Behälter 2 geführt, der in dem gezeigten Fall ein Betonrohr ist, und wird in dem Standrohr mit den Tragelementen 8 verteilt. Die Tragelemente sind mit einem Biofilm bedeckt, in dem während einer ersten Zeitraums durch Pumpen von Luft und damit Sauerstoff durch die Biozone in dem Standrohr 5 aerobe Wachstumsbedingungen erzeugt werden.

Durch Stoppen der Luftzufuhr werden während eines zweiten Zeitraums anaerobe Bedingungen erzeugt. Das Abwasser fließt jetzt durch die Düsen 11 und darauf durch das Standrohr 5 und wird hierdurch in guten Kontakt mit dem Biofilm gebracht.

Sowohl die Luftströmung als auch die Wasserumwälzung verursachen, dass die Tragelemente gleichförmig verteilt in dem Standrohr gehalten werden.

2 ist eine schematische horizontale Schnittansicht durch die Anlage auf einer Ebene mit der Wasserpumpe 9, wo diese oberhalb des oberen Netzes 6 angeordnet ist.

3 ist eine schematische horizontale Schnittansicht, in der die Wasserpumpe 12 und der Zeitgeber 15 gemeinsam oberhalb des Standrohrs 5 in einem Kasten 19 angeordnet sind.

Da die Zeiträume der Luft- und Wasserzufuhr elektrisch mittels eines Zeitgebers 15 gesteuert werden, werden Bedingungen für eine effektive biologische Umsetzung erzeugt und behandeltes Wasser kann aus dem Behälter über das Auslassrohr 4 austreten, das beispielsweise auf einer Ebene angeordnet ist, die tiefer als das Einlassrohr 3 ist.

Der konstante biologische Katabolismus des zugeführten organischen Materials reduziert die Belastung erheblich und reduziert das Erfordernis für eine weitere biologische Behandlung in großen Kläranlagen.

Es ist weiter möglich, die Anlage in Verbindung mit dem Rekonditionieren oder dem Zusammenbauen vorhandener Anlagen zu verwenden, beispielsweise Tropffiltern, in denen nach allem Stickstoff nicht ausreichend eliminiert wird.


Anspruch[de]
  1. Ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser, bei dem eine große Anzahl von einzelnen Tragelementen (8) in eine Menge von Abwasser, das durch ein Standrohr (5) mit einem oberen Netz (6) und einem unteren Netz (7) umgewälzt wird, eingefüllt wird, wobei das Standrohr (5) vertikal in einem Behälter angeordnet ist und die Trageelemente (8) nur in das Standrohr (5) eingefüllt sind und in diesem während des Verfahrens eingeschlossen bleiben,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das Abwasser dazu veranlasst wird, durch das Standrohr zu fließen (5), wobei

    – während eines erstes Zeitraums ein Luftstrom unten in das Standrohr (5) eingebracht und die Luft verteilt wird,

    – während eines zweiten Zeitraums das Abwasser durch Einbringen des Abwassers in einer Strömung unterhalb und durch das Standrohr mittels eines Antriebsmittels, etwa einer Pumpe oder eines Propellers, in Umwälzung gehalten wird, und

    – der Luftstrom und die Wasserumwälzung die Tragelemente dazu veranlasst, gleichförmig in dem Standrohr verteilt zu bleiben.
  2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (8) in Form von dünnen Scheiben mit einer großen Gesamtfläche sind.
  3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Tragelemente (8) zwischen 80.000 und 150.000 m2/m3 ist.
  4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit zusätzlichem Abwasser von einem vorgeschalteten Absetztank, etwa einem septischen Tank, gleichzeitig mit der Führung des behandelten Abwassers zu einer Aufnahme gespeist wird.
  5. Eine Anlage (1) zur biologischen Behandlung von Abwasser, mit einem Behälter (2) mit einer Menge des Abwassers, das eine große Anzahl an einzelnen Tragelementen (8) beinhaltet, einem Standrohr (5), das vertikal in dem Behälter angeordnet ist und Mitteln, die eine Luftpumpe (12) aufweisen, um über ein Luftrohr (13) Luft in eine Bodenöffnung des Standrohrs (5) zu blasen, um das Wasser zum Strömen durch das Standrohr dazu veranlassen, so das Abwasser in dem Behälter in Umwälzung gebracht wird, wobei die Tragelemente nur in dem Standrohr sind und in dem Standrohr (5) mittels eines Netzes (6, 7) an jedem Ende des Rohres eingeschlossen bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftpumpe (12) in einem ersten Zeitraum Luft in das Abwasser in dem Standrohr (5) einbläst und verteilt und während eines zweiten Zeitraums das Abwasser in Einbringen des Abwassers in einer Strömung unter und durch das Standrohr (5) mittels einer Pumpe oder eines Propellers in Umwälzung gehalten wird, so das der Luftstrom und die Wasserumwälzung die Tragelemente gleichförmig in dem Standrohr verteilt halten und dass die Anlage ein Steuersystem mit einem Zeitgeber (15) zum alternierenden Anschließen der Luftpumpe (12) und der Wasserpumpe (9) aufweist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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