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Dokumentenidentifikation DE102006015926A1 11.10.2007
Titel Kleinkläranlage
Anmelder LKT Lausitzer Klärtechnik GmbH, 15926 Luckau, DE
Erfinder Bischoff, Daniel, 03051 Cottbus, DE;
Schwarz, Jan, 03058 Neuhausen, DE
Vertreter Haschick, G., Dipl.-Ing. Faching. f. Schutzrechtswesen, Pat.-Anw., 03046 Cottbus
DE-Anmeldedatum 05.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006015926
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse C02F 3/02(2006.01)A, F, I, 20060405, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C02F 1/74(2006.01)A, L, I, 20060405, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage mit darin positionierten Aggregaten, insbesondere einem Belüfter und einer Klarwasserpumpe.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage mit darin positionierten Aggregaten, insbesondere einem Belüfter und einer Klarwasserpumpe.

Derartige Kläranlagen finden vorzugsweise dort Verwendung, wo der Anschluss an ein öffentliches Kanalnetz nicht möglich oder unwirtschaftlich ist. Dabei sind die Kläranlagen entsprechenden gesetzlichen Bestimmungen je nach Typ für eine maximale Einwohnerzahl dimensioniert, das heißt die Volumina der Kammern sowie die Leistungen der Aggregate sind vorgeschrieben.

Probleme ergeben sich jedoch in der Praxis dadurch, dass diese Kläranlagen auf Grund der genannten gesetzlichen Vorgaben vielfach überdimensioniert sind, nämlich dann, wenn Schmutzwasser von einer geringeren als der maximal möglichen Einwohnerzahl zugeführt wird.

Auf Grund der installierten Aggregate, die auf einem bestimmten Niveau positioniert sind, wird in jedem Fall eine vorgegebene große Menge an Schmutzwasser belüftet, unabhängig davon, wie viel tatsächlich zugeführt wird.

Diese verhältnismäßig große Menge des zu belüftenden Wassers führt durch den Betrieb des Belüfters zu einem hohen Energieverbrauch, der, da Kläranlagen im Dauerbetrieb stehen, eine signifikante Größe erreichen kann, mit den entsprechenden wirtschaftlichen Nachteilen.

Darüber hinaus führt die geringe Menge an zugeführtem Schmutzwasser bei reduzierter Benutzerzahl zu einer Unterbelastung, durch die sich größere Probleme hinsichtlich eines mikrobiologischen Abbaus ergeben. Dies vor allem deshalb, weil durch den verringerten Eintrag an Schmutzwasser gleichermaßen ein geringes Nahrungsangebot für die Mikroben vorliegt, was zu einer entsprechenden Ineffizienz des gesamten Verfahrens führt.

Bekannt ist ein Gebrauchsmuster DE 203 12 893 „Kleinkläranlage", wo die entsprechenden Aggregate in der Kleinkläranlage höhenverstellbar über Schellen an einer Zwischenwand montierbar sind. Die Kläranlage mit mindestens einer Kammer und mehreren darin positionierten Aggregaten, insbesondere einer Klarwasserpumpe und einem Belüfter, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregate höhenverstellbar über eine feste Halterung an einer Zwischenwand angeordnet sind. Der Nachteil dieser technischen Lösung ist dadurch gegeben, dass nur durch eine feste Installation der Höhenverstellbarkeit eines jeweiligen Aggregates ein Einfluss auf die Benutzergrößen genommen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kleinkläranlage der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass ihr Betrieb unabhängig von der zugeführten Schmutzwassermenge unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes optimal ausgeführt wird und die Nachteile des Standes der Technik ausgegrenzt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Kleinkläranlage gemäß des Anspruches 1 und seiner Unteransprüche signalisiert ist.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung besteht nun die Möglichkeit, die Kleinkläranlage den Gegebenheiten anzupassen, das heißt ihren Betrieb entsprechend einem veränderten Schmutzwasseranfall durch die jeweils optimierte Lage der Aggregate zu realisieren.

Mittels der schwimmenden Höhenverstellbarkeit der Aggregate, vorzugsweise jeweils separat, kann beispielsweise eine Verkleinerung der zu belüftenden biologischen Menge erreicht werden, so dass ein vermindertes Volumen in entsprechenden Zeitintervallen und entsprechend der tatsächlich angefallenen Schmutzwassermenge biologisch geklärt wird. Diese geringere Menge führt zu einer Optimierung des mikrobiologischen Abbaus, da für die Mikroben, bezogen auf das Volumen des zu reinigenden Wassers, eine ausreichende Nahrungskonzentration vorliegt.

Die Betriebsanpassung der Aggregate in Form der schwimmenden Ausführung an das als Optimum anzusehende Klärwasservolumen führt darüber hinaus zur Senkung der Betriebskosten, da beispielsweise auf Grund der geringeren Menge des zu belüftenden Abwassers ein entsprechend geringer Energieverbrauch des Aggregates Belüfter gegeben ist.

Da solche Kleinkläranlagen, wie erwähnt, praktisch im Dauerbetrieb arbeiten, kommt einer Anpassung der Betriebszeit bzw. der Betriebsdauer der eingesetzten Aggregate und die optimale Lage der Aggregate an die tatsächlichen Erfordernisse in wirtschaftlicher Hinsicht eine besondere Bedeutung zu.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass jedes Aggregat über eine separate Halterung mit einer Halteklemme und einer Gleitrohrführung und dem entsprechenden Gleitrohr in Verbindung mit einem Schwimmkörper befestigt ist und beispielsweise das jeweilige Aggregat klemmend über eine Halteklammer an der Haltevorrichtung der Kleinkläranlage angeordnet ist. Die Haltevorrichtung kann zum Beispiel bei Einkammerkläranlagen ein oberer Kreuzring oder eine Edelstahltraverse sein. Bei Mehrkammerkläranlagen ist eine Zwischenwand gegeben. Diese Halteklammer ist in Verbindung mit Befestigungsklemmen an der vorgegebenen Haltevorrichtung der Kleinkläranlage aufgesetzt. Über entsprechende Befestigungsschellen ist eine Gleitrohrführung angeordnet. In dieser Gleitrohrführung ist nun ein entsprechendes Gleitrohr angeordnet, welches sich höhenverstellbar beweglich je nach Inhalt der Kleinkläranlage verändert. Dabei ist das Gleitrohr in Verbindung mit dem Aggregat und dem aufgesetzten Schwimmkörper gegeben. Oberhalb des Gleitrohres an entsprechenden Formteilen ist die Aggregatezufuhr ausgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend im Rahmen eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 Seitenansicht schwimmender Belüfter mit Befestigungsaggregaten

2 Draufsicht auf eine entsprechende Aggregathalterung

3 Vorderansicht einer Aggregathalterung

4 Ausführung eines Schwimmkörpers SBR ist die Abkürzung von „sequencing batch reaktor", wörtlich übersetzt bedeutet das „aufeinander folgender Stapel-Reaktor". Die SBR-Kläranlage läuft in den Verfahrensschritten Vorklärung, Belebung und Nachklärung ab, wobei Belebungs- und Nachklärbecken nicht räumlich voneinander getrennt sind. In diesem kombinierten Becken (SBR-Reaktor) findet die eigentliche biologische Abwasserreinigung statt. Im SBR-Reaktor laufen die Funktionen von Belebungsbecken und Nachklärung zeitlich voneinander getrennt ab. Die entsprechende zeitliche und funktionale Abfolge wird als Zyklus bezeichnet.

Die Abwasserreinigung erfolgt in 5 Phasen:

  • – Beschickungsphase
  • – Belüftungsphase
  • – Schlammabzug
  • – Absetzphase, Sedimentationsphase
  • – Abzugsphase.

Während der Belüftungs-, Absetz- und Abzugsphase muss der Abwasserzulauf gespeichert werden. Dies kann systembedingt in der Vorklärung oder auch in einem gesonderten Pufferbehälter erfolgen. Die Belüftung erfolgt nach dem Injektorprinzip in einem so genannten Pausenlaufzeitintervall. Die Zykluszeit, in der jeweils die einzelnen Phasen ablaufen, beträgt 8 Stunden, so dass pro Tag 3 Zyklen stattfinden. Der anfallende Überschussschlamm im SBR-Reaktor wird mit einer Pumpe in die Vorklärung gefördert und in regelmäßigen Abständen mit dem Vorklärschlamm entsorgt.

In der nachfolgenden Aufzeichnung des Ausführungsbeispiels wird insbesondere die Möglichkeit der variablen Gestaltung der Gleitrohrführung und des Gleitrohres in Verbindung mit einem schwimmenden Belüfter dargestellt.

Die vollbiologische Abwasserreinigung im SBR-Verfahren erfordert zum Erreichen der vorgeschriebenen Reinigungswerte die Zuführung von Sauerstoff. Diese Sauerstoffzuführung im Abwasser wird in der Regel durch den Einsatz von Injektorbelüftern oder Kompressoren realisiert.

Der Stand der Technik zeigt auf, dass der Belüfter starr an der Kläranlagenwand zwar variabel aber nicht in jedem Fall auf den aktuellen Wasserstand aufgesetzt ist. Durch diese starre Konstruktion arbeitet der Belüfter bisher nicht in Abhängigkeit vom Wasserspiegelstand innerhalb der Kläranlage. Dies kann bei steigendem Wasserstand zu einer Reduzierung des einzutragenden Luftvolumenstromes und einer Verringerung der Reinigungsleistung der Kläranlage führen.

Um dieses Problem zu überwinden, wurde die erfinderische Lösung des schwimmenden Belüfters 1 entwickelt. Bei diesem System befindet sich die vorhergehende starre Konstruktion mit bestimmten Befestigungsstellen an der Zwischenwand in einer Gleitrohrführung 6 und wird mit Hilfe eines Schwimmkörpers 5 immer auf das gleiche Niveau des zu verändernden Wasserspiegels gehalten. Der einzutragende Luftvolumenstrom wird auf diese Weise sehr konstant ausgeführt. Die Vorteile dieser schwimmenden Anordnung eines Aggregates, zum Beispiel des schwimmenden Belüfters 1, sind dadurch wie folgt gegeben:

  • – Erhöhung des Luftvolumenstromes und dadurch höherer O2-Eintrag
  • – Steigerung der Abwasserreinigungsleistung
  • – verbesserte Konstanz der Reinigungsleistung
  • – Senkung der Betriebskosten durch Verringerung der Lüfterlaufzeit
  • – komfortablere und schnellere Einstellbarkeit des notwendigen Anlagenvolumens bei Inbetriebnahme der Kläranlage
  • – Reduzierung des Geräuschpegels bei Belüfterbetrieb

Wie aus den 1, 2 und 3 ersichtlich, ist der entsprechende schwimmende Belüfter 1 unterhalb an dem Gleitrohr 2 angeordnet. Auf dem schwimmenden Belüfter 1 ist ein Schwimmkörper 5, welcher in einer besonderen Ausführungsform gemäß 4 dargestellt ist, mit Hilfe einer Edelstahlschraube 8 und einer aufliegenden Kunststoffschiene 7 aufgesetzt. Das Gleitrohr 2, welches innerhalb einer Gleitrohrführung 6 beidseitig der Halteklammer 4 vorhanden ist, hat eine etwaige horizontale Bewegungsfreiheit von 280 mm. Dabei wird der schwimmende Belüfter 1 als Injektorbelüfter Oxy-Jet KD-180 der Firma DAB benutzt. Das Gleitrohr 2 verändert sich entsprechend des Wasserspiegels. Das erforderliche Volumen des Schwimmkörpers 5, bestehend aus Styrodur, wurde so berechnet, dass dieser die herkömmliche Belüftungskonstruktion im Wasser tragen kann. Die Befestigung des Schwimmkörpers 5 erfolgt mittels einer Kunststoffschiene 7, die mittig über den Schwimmkörper 5 gelegt und mit einer Edelstahlschraube 8 am Griff des schwimmenden Belüfters 1 verschraubt wird. Der schwimmende Belüfter 1 ist so konstruiert, dass er im eingebauten Zustand eine Bewegungsfreiheit von 280 mm aufweist. Mittels der Halteklammer 4 wird der Belüfter in Verbindung mit den Befestigungsschellen 3 an der Gleitrohrführung 6 auf die im Behälter befindliche Zwischenwand aufgesetzt.

Bei der Inbetriebnahme schwimmt der Belüfter durch die Antriebswirkung der Belüftungsschraube um x der Schwimmerbauhöhe auf und erreicht dabei die optimale Lufteintragshöhe. Diese Höhe wird mit steigendem Wasserstand, der sich durch die Beschickung aus der Vorklärung zwangsläufig einstellt, bis 280 mm gehalten, da der schwimmende Belüfter 1 nun in der Lage ist, mit dem Wasser aufzusteigen. Dabei bleibt der eingetragene Luftvolumenstrom immer konstant. Die Eintragung des Luftvolumenstroms erfolgt über das Formteil 12 an dem Gleitrohr 2.

Die 2 zeigt eine Draufsicht des schwimmenden Belüfters 1 mit dem aufgesetzten Schwimmkörper 5.

Das Gleiche gilt für die 3, wobei hier eine Vorderansicht ausgestaltet ist.

Wie aus der 4 ersichtlich, ist der Schwimmkörper 5 so angeordnet, dass er durch eine seitliche radiale Ausformung passgerecht an dem Gleitrohr 2 angefügt werden kann.

Diese konstruktiven Merkmale, wie in dem schwimmenden Belüfter 1 gemäß den 1 bis 4 dargestellt, können nun jeweils auch für andere Aggregate wie zum Beispiel einer Klarwasserpumpe oder einer Beschickungs- und Schlammpumpe ausgeführt werden. Der jeweilige konstruktive Zusammenhang zwischen dem Schwimmkörper 5 und einem entsprechenden Aggregat wird je nach Bauweise des Aggregats ausgeführt.

Grundsätzlich bleibt die konstruktive Ausgestaltung des Aggregats über ein Gleitrohr 2 innerhalb einer Gleitrohrführung 6 und einer Halteklammer 4 gegeben. Somit wird erreicht, dass das jeweilige Aggregat, wie zum Beispiel der schwimmende Belüfter 1, stets im optimalen Zustand zum Klärwasserstand ausgeführt ist.

1
schwimmender Belüfter
2
Gleitrohr
3
Befestigungsschellen
4
Halteklammer
5
Schwimmkörper
6
Gleitrohrführung
7
Kunststoffschiene
8
Edelstahlschraube
9
Gleitrohrführungsverbinder
10
T-Formteil
11
Formteil
12
T-Formteil


Anspruch[de]
Kleinkläranlage mit darin positionierten Aggregaten, insbesondere einer Pumpe und einem Belüfter, welche höhenverstellbar fest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aggregat oder mehrere Aggregate schwimmend angeordnet sind. Kleinkläranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Aggregat oder mehrere Aggregate mit einem Gleitrohr (2) verbunden sind und dieses Gleitrohr (2) in einer Gleitrohrführung (6) höhenverstellbar angeordnet ist. Kleinkläranlage nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitrohrführung (6) in einer Querverbindung mit einem Gleitrohrführungsverbinder (9) vorhanden ist. Kleinkläranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Aggregat, wie eine Pumpe und/oder ein schwimmender Belüfter (1), mit einem Schwimmkörper (5) fest verbunden sind. Kleinkläranlage nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitrohrführung (6) an einer Halteklammer (4) über Befestigungsschellen (3) an einer vorhandenen Haltevorrichtung aufgehängt ist. Kleinkläranlage nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung bei einer Einkammerkläranlage einen oberen Kreuzring oder eine Edelstahltraverse darstellen, wobei bei einer Mehrkammerkläranlage eine Zwischenwand gegeben ist. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (5) eines jeweiligen Aggregates mit Hilfe einer Edelstahlschraube (8) und einer Kunststoffschiene (7) befestigt ist. Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Befestigungen des Schwimmkörpers (5) an einem Aggregat möglich sind, wie zum Beispiel Klebung, Verzerrung, Aufsetzung des Schwimmkörpers (5). Kleinkläranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb an dem Gleitrohr (2) mit einem Formteil (11) und einem T-Formteil (12) das Gleitrohr (2) quer fest verbunden ist und an dem T-Formteil (12) eine Aggregatezufuhr gegeben ist.






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