DE19737690B4

DE19737690B4 - Biologische Vertikal-Horizontal-Filteranlage zur Reinigung von Abwässern

Info

Publication number: DE19737690B4
Application number: DE1997137690
Authority: DE
Inventors: Joachim Boettcher; Andreas Dilly
Original assignee: Individual
Current assignee: Areal Vertriebs- und Service & Co Kg De GmbH
Priority date: 1997-03-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: DE19737690A1; DE29705686U1

Abstract

Biologische Vertikal-Horizontal-Filteranlage zur Reinigung von Abwässern, bestehend aus einer oberen Filterzone (5) aus einem mit Pflanzen bewachsenen Erdreich-Beet mit Zuführungen (2) für das Abwasser und darunter angeordneter Sandschicht (7) und einer unteren Filterzone (9) aus Kies und mindestens einer Entnahmestelle (11) für das gereinigte Wasser, wobei zwischen der oberen und unteren Filterzone eine Sperrschicht (8) mit Durchbrechungen (13) angeordnet ist und die Filteranlage an ihren Seiten und am Boden gegen das Erdreich abgedichtet ist, wobei die Durchbrechungen (13) der Sperrschicht (8) an deren Rand angeordnet sind und/oder die Sperrschicht (8) nicht vollständig an die Beetrandzone heranreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine biologische Vertikal-Horizontal-Filteranlage zur Reinigung von Abwässern.
Zum Stand der Technik ist festzuhalten, dass sich bei den Pflanzenkläranlagen schon seit längerem im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahrenstypen herausgebildet haben.
Man kennt 1. eine intermittierende Anlage, die im sauerstoffreichen Milieu arbeitet, für die sowohl gute BSB 5- und CSB-Abbauleistungen als auch hohe Ammoniumabbauraten charakteristisch sind.
(BSB 5 = Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen, CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf).
2. kennt man die kontinuierlich horizontal durchflossene Bauart von Pflanzenkläranlagen, die im sauerstoffärmeren Milieu arbeiten, wobei das durch Stickstoffeliminierung auftretende Nitrat denitrifiziert wird.
Allgemein ist zur gegenwärtigen Situation der Abwasserreinigungen in den Bereichen der städtischen Ballungsräume und den bezüglich der Ballungsräume naheliegenden Wohngebieten festzustellen, dass diese weitgehend an zentrale Kanalisationsnetze und große, technisch aufwändige Kläranlagen angeschlossen sind.
Im ländlichen Raum hingegen sind der Anschlussgrad und der technische Standard der Abwasserreinigungsanlagen bis jetzt weitaus geringer. War es bis vor kurzem ohne lange Diskussion selbstverständlich, den Weg des Baus immer größerer Abwassernetze mit Zentralkläranlagen zu gehen, so zeichnet sich heute ab, dass dezentrale Lösungen unter den Gesichtspunkten ökonomischer und ökologischer Optimierung sinnvoller sein können. Die Gründe hierfür sind neben den günstigeren Bau- und Betriebskosten auch die gute Einbindung als Feuchtbiotop in das Landschaftsbild sowie die höhere Umweltsensibilität der Bevölkerung, die nunmehr einen besonders hohen Aufmerksamkeitsgrad zugunsten naturnaher Abwasserreinigungsverfahren besitzt.
Pflanzenkläranlagen sind heute nach umfangreichen wissenschaftlichen und technischen Erprobungsprogrammen für Einzelanwesen und Siedlungen bis etwa 1000 Einwohnergleichwerten (sogenannter EW) geeignet und erfüllen aufgrund ihrer guten Reinigungsleistungen ohne weiteres die geforderten Ablaufwerte nach WHG (WHG = Wasserhaushaltsgesetz).

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Pflanzenkläranlagen bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit sprunghaft zu verbessern.

Zum nächstkommenden Stand der Technik wird auf die Europäische Patentanmeldung 243678 A2 und die Deutsche Patentschrift 195 20 733 hingewiesen.

Die Europäische Patentanmeldung 243678 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Flüssigkeitsreinigung mit durchflussgesteuertem bepflanzten Filterbett, wobei unterhalb des Filterbetts sich ein Schotterbett befindet, das durch eine Ablaufsperre abgeschlossen ist. Das Schotterbett besitzt insbesondere in der Entwicklungsphase der Pflanzen eine höhere hydraulische Leitfähigkeit als das bepflanzte Filterbett und bildet einen sogenannten Nebenströmungsweg zu dem bepflanzten Filterbett. Dabei sind die Ablaufrohre mit Einstellventilen verstehen, mit denen die anteilige Durchströmung durch den Nebenströmungsweg in Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen gesteuert wird.

Mit diesem Stand der Technik hat der Gegenstand vorliegender Anmeldung deshalb keine Berührungspunkte, da von einer nacheinander stattfindenden vertikalen und horizontalen Filterung mit keinem Wort die Rede ist.

Die Deutsche Patentschrift 195 20 733 beschreibt eine Pflanzenkläranlage, wobei der Bodenfilter sowohl horizontal oder vertikal oder kombiniert, d.h. gleichzeitig horizontal und vertikal durchströmt wird. Diese kombinierte Horizontal- und Vertikal-Durchströmung, die also gleichzeitig stattfindet, ist das Gegenteil einer nacheinander stattfindenden vertikal- und horizontalen Filterung.

Diese vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine biologische Vertikal-Horizontal-Filteranlage zur Reinigung von Abwässern vorgeschlagen wird, die aus einer oberen Filterzone aus einem mit Pflanzen bewachsenen Erdreich-Beet mit Zuführungen für das Abwasser und darunter an geordneter Sandschicht und einer unteren Filterzone aus Kies und mindestens einer Entnahmestelle für das gereinigte Wasser, wobei zwischen der oberen und unteren Filterzone eine Sperrschicht mit Durchbrechungen angeordnet ist und die Filteranlage an ihren Seiten und am Boden gegen das Erdreich abgedichtet ist, wobei die Durchbrechungen der Sperrschicht an deren Rand angeordnet sind und/oder die Sperrschicht nicht vollständig an die Beetrandzone heranreicht, besteht.

Im folgenden wird an Hand der beiliegenden 1, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, der Bau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen biologischen Filteranlage weiterhin erläutert: Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird mittels einer Tauchpumpe oder eines mechanischen Hebers intervallweise mehrmals täglich auf der Filterbeetoberfläche über ein Verteilersystem aus Kunststoffrohren ausgebracht.

Die Rohre sind mit Bohrungen versehen und zu mehreren, nebeneinander liegenden Strängen oder ringen zusammengefasst, die sich gleichmäßig auf der Beetoberfläche des Bodenfilters verteilen. Das Pflanzenbeet wird ganz oder teilweise in den Boden eingelassen und besteht aus einem mehrschichtigem rechteckigen oder runden Bodenkörper, der mit einer umweltverträglichen Folie gegen das Erdreich abgedichtet ist. Die obere Schicht bildet hierbei den sogenannten Vertikalteil der erfindungsgemäßen biologischen Filteranlage, die mit Schilfpflanzen (Phragmites communis) oder anderen Sumpfpflanzen bepflanzt ist. Die Oberfläche des Filterkörpers ist zum mechanischen Schutz und zur besseren Wasserverteilung mit einer Splitt-Gesteinsschicht bedeckt. Danach folgt ein Freibord, der ebenso wie die Beetrandzone mit Splitt abgedeckt ist. Darunter ist gesiebter und gewaschener Sand eingebaut, dem in der oberen Zone Tonmineralien und/oder Eisenspäne beigemischt sind.

In der unteren Filterzone befindet sich eine horizontale Foliensperrschicht, die die Grenze zwischen dem Vertikalfilter und dem Horizontalfilter darstellt.

Die Folie reicht jedoch nicht vollständig an die Beetrandzone heran und gewährleistet somit einen Übergang vom Vertikalteil zum darunter liegenden Horizontalteil des Filters. Hier ist als Filterkörper eine Schicht aus Feil-/Mittelkies eingebaut, dem im unteren Bereich kohlenstoffhaltige Zusätze beigemischt sind. In der Mitte des Filterkörpers befindet sich an dessen Boden ein Entnahmesystem. Dieses ist in einer Schoterpackung montiert und besteht aus einem geschlitzten Kunststoffschacht oder aus Drainagerohren, die mit senkrechten angebrachten Lüftungs- und Spülrohren verbunden sind.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen biologischen Vertikal-Horizontal-Filteranlage sickert nun das Abwasser zunächst senkrecht durch den Bodenkörper, wird an der Foliensperrschicht zu den Randbereichen geleitet und durchströmt anschließend horizontal die untere Filterzone zum Mittelbereich der erfindungsgemäßen Filteranlage.

Von hier aus wird das gereinigte Wasser in einen angeschlossenen Kontroll- und Regulierschacht geleitet, in dem Wasserproben entnommen und auch der Wasserstand in der Filteranlage reguliert werden kann.

Schließlich wird das gereinigte Wasser entweder direkt in einen Vorfluter oder einen Brauchwasserteich geleitet oder im Untergrund versickert oder verrieselt.

In der beiliegenden 1 ist mit der Bezugszahl 1 eine Tauchpumpe oder ein mechanischer Heber, mit 2 das Verteilersystem, mit 3 die Spezialfolie, mit 4 Schilfpflanzen, mit 5 der Vertikalteil der Anlage, mit 6 die Splittschicht, mit 7 die Sandschicht, mit 8 die Foliensperrschicht, mit 9 der Horizontalteil, mit 10 der Feinkies-Filterkörper des Horizontalteils, mit 11 das Entnahmesystem und mit 12 der Kontroll-Regulierschacht bezeichnet. Mit der Bezugszahl 13 sind Durchbrechungen der Foliensperrschicht 8 bezeichnet.

Claims

Biologische Vertikal-Horizontal-Filteranlage zur Reinigung von Abwässern, bestehend aus einer oberen Filterzone (5) aus einem mit Pflanzen bewachsenen Erdreich-Beet mit Zuführungen (2) für das Abwasser und darunter angeordneter Sandschicht (7) und einer unteren Filterzone (9) aus Kies und mindestens einer Entnahmestelle (11) für das gereinigte Wasser, wobei zwischen der oberen und unteren Filterzone eine Sperrschicht (8) mit Durchbrechungen (13) angeordnet ist und die Filteranlage an ihren Seiten und am Boden gegen das Erdreich abgedichtet ist, wobei die Durchbrechungen (13) der Sperrschicht (8) an deren Rand angeordnet sind und/oder die Sperrschicht (8) nicht vollständig an die Beetrandzone heranreicht.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiesschicht der oberen Filterzone (5) aus Feinkies besteht.
Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht zwischen der oberen und unteren Filterzone aus einer Folie besteht.
Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung an der Seite und am Boden der Anlage eine Folienabdichtung ist.
Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport des zu reinigenden Abwassers eine Tauchpumpe und/oder ein mechanischer Heber (1) angeordnet ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (2) für das zu reinigende Abwasser aus einem Rohr-Verteilersystem besteht, wobei die Rohre mit Bohrungen an der Unterseite versehen und zu mehreren nebeneinander liegenden Strängen und/oder Ringen zusammengefasst sind, die gleichmäßig auf der Oberfläche der oberen Filterzone verteilt sind.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest teilweise in das umgebende Erdreich eingelassen ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass rechteckig ausgebildet ist.
Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der oberen Filterzone mit einer Gesteinssplitschicht bedeckt ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Filterzone einen Freibord aufweist, der mit Gesteinssplit abgedeckt ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil der aus gesiebten und gewaschenen Sand bestehenden oberen Filterzone (5) Tonmineralien und/oder Eisenspäne enthalten sind.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Teil der aus Feinkies und/oder Mittelkies bestehenden unteren Filterzone (10) kohlenstoffhaltige Zusatzstoffe beigemischt sind.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnahmesystem (11) für das gereinigte Wasser aus Drainagerohrungen in einer Schotterpackung, wobei die Rohre mit senkrecht angebrachten Lüftungs- und Spülrohren verbunden sind und/oder aus einem geschlitzten Kunststoffschacht in einer Schotterpackung besteht.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Entnahmesystem (11) ein Kontroll-Regulierschacht (12) angeordnet ist.