DE29602754U1

DE29602754U1 - Kläranlage

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Publication number: DE29602754U1
Application number: DE29602754U
Authority: DE
Original assignee: Weiss & Co Leonhard GmbH
Current assignee: Weiss & Co Leonhard GmbH
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2006-02-17

Description

RÜGER, BARTHE LT"Ä?"A B'61

r, ■ i .. .*. r- &pgr;,&khgr;&khgr;&lgr;^ Dipl.-ing. H. P. Barthelt

Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr.-mg.T.Abei

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VAT DE 145 265

14. Februar 1996 Gm 1 abzk 15

Leonhard Weiss GmbH & Co., Fabrikstrasse 40, 73 03 7 Göppincren

Kläranlage

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Klärung von Abwässern, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Kläranlagen, insbesondere im SBR-Verfahren (Sequencing Batch Reactor) arbeitende Anlagen, enthalten ein oder mehrere SB-Reaktoren, die in der Regel einen kreisförmigen Grundriß aufweisen. Die SB-Reaktoren sind voneinander gesonderte, meist aus Beton errichtete Bauwerke. Zusätzlich zu den SB-Reaktoren ist ein Vorlagebehalter vorgesehen, der gegebenenfalls über Rechen zur Entfernung von Grobteilen mit einem Abwasserzufluß verbunden und von diesem gespeist ist. Der Vorlagebehälter dient dem Zwischenspeichern und dem Sammeln von aus dem Kanalnetz zufließendem Abwasser. Über Leitungen und Pump-

Konten: Deutsche Bank AG, Filiale Esslirlgfeti 30*4 01 V(BL?Si T TOO 7&dgr;) - Posfötink Stuttgart 62451-700 (BLZ 600 100 70)

aggregate wird dem SB-Reaktor das von Grobteilen und Sand vorgereinigte Abwasser bedarfsweise zugeführt.

Beim SBR-Verfahren arbeiten die einzelnen SB-Reaktoren unabhängig voneinander jeweils in einem diskontinuierlichen Prozeß, der mehrere Stunden in Anspruch nimmt. Der SB-Reaktor wird teilweise oder ganz mit Abwasser gefüllt, das mit bereits vorhandenem Belebtschlamm vermischt wird. Zunächst zersetzen im Belebtschlamm vorhandene Bakterien in dem Abwasser enthaltene Nitrate. In einer weiteren Stufe werden unter Sauerstoffzufuhr vorhandene Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen oxydiert. Nach mehrmaligen Wiederholen dieser Arbeitsfolge wird das soweit gereinigte Abwasser nicht weiter umgewälzt, so daß sich vorhandener Schlamm absetzen und das Abwasser klären kann. Danach werden zunächst das geklärte Abwasser und dann überschüssiger, am Boden abgesetzter Schlamm abgezogen. Zur Aufbewahrung des abgezogenen Schlammes kann ein weiteres Becken vorgesehen sein.

Entsprechende Rohrleitungen und Pumpaggregate verbinden die Becken, wobei zur Unterbringung der entsprechenden Pumpen, Rohrleitungen und anderweitigen Aggregaten ein gesondertes Maschinenhaus vorzusehen ist. Dadurch ergeben sich relativ lange Leitungswege. Außerdem ist der Flächenbedarf derartiger Anlagen relativ groß.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zur Klärung von Abwässern zu schaffen, die einen 0 übersichtlichen Aufbau aufweist, der verkürzte Leitungswege ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Klärung von Abwässern weist wenigstens einen Behälter (SB-Reaktor) auf,

dessen Grundriß ein mehreckiges Polygon ist. Einzelne SB-Reaktoren können dadurch derart aneinander anschließend aufgestellt werden, daß zwischen den SB-Reaktoren anderweitig nutzbare Räume verbleiben.
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Das von der jeweiligen Wandanordnung der SB-Reaktoren definierte Polygon ist vorzugsweise ein Achteck. Dieser Grundriß ist an den kreisförmigen Grundriß eines aus strömungstechnischer Sicht günstigen SB-Reaktors weitgehend angenähert. Insbesondere sind strömungsmäßig tote Ecken vermieden, in denen sich ansonsten Ablagerungen absetzen könnten. Der achtseitige SB-Reaktor ermöglicht somit eine Zirkularströmung, die der eines runden SB-Reaktors im wesentlichen entspricht. Die Grundform des SB-Reaktors als vorzugsweise regelmäßiges Achteck ermöglicht eine beliebige Erweiterung der Kläranlage durch Aneinanderreihung von einzelnen achteckigen SB-Reaktoren zu einer Wabenform bei geringem Platzbedarf und verkürzten Leitungswegen. Damit können in Verbindung mit entsprechend bemessenen Beckenhöhen beliebige Anlagengrößen durch Aneinanderreihung einer entsprechenden Anzahl von Einzelreaktoren erreicht werden. Es sind dabei lediglich wenige unterschiedliche Beckengrundrisse erforderlich. Das ermöglicht die Verwendung von Fertigschalungen, was wiederum die Investitionskosten senkt. Ebenso ist eine Verringerung der Bauzeit möglich.

Benachbarte SB-Reaktoren können so dicht beieinander aufgestellt sein, daß sich ihre Wandbereiche berühren oder miteinander vereinigt sind. Im letztgenannten Fall bildet der betreffende Wandbereich eine Zwischenwand, die vorzugsweise eine Wärmeisolationsschicht enthält. Diese ist ungefähr in der Mittelebene der betreffenden Zwischenwand angeordnet und verhindert Wärmespannungen zwischen SB-Reaktoren mit unterschiedlicher Temperatur. Diese können auftreten, wenn ein SB-Reaktor mit Abwasser gefüllt und aufgrund der ablaufenden Reaktionen erwärmt

ist, während der benachbarte SB-Reaktor leer steht. Durch die Wärmedämmung wird Rißbildung vermieden, die ansonsten infolge partieller Erwärmung einer Wandanordnung durch einen benachbarten, in Betrieb befindlichen SB-Reaktor auftreten könnte.

Die gesamte Wabenstruktur, d.h. alle vorhandenen achteckigen SB-Reaktoren, kann aufgrund der nahezu lükkenlosen Platzausnutzung auf einer gemeinsamen durchgehenden Bodenplatte angeordnet sein. Diese kann in einem Zug aus Stahlbeton gegossen werden, was den erforderlichen Aufwand senkt.

Ist aus mehreren SB-Reaktoren eine Wabenstruktur aufgebaut, bilden sich zwischen benachbarten SB-Reaktoren meist viereckige Zwischenräume aus, die als Maschinenräume nutzbar sind. Diese liegen zentral zwischen den SB-Reaktoren, was eine kurze Leitungsführung und damit einen relativ niedrigen Energieanschluß ermöglicht. Der Aufwand für ein zusätzliches Maschinenhaus entfällt. Bedarfsweise genügt das Überdachen des als Maschinenraum dienenden Zwischenraumes.

Durch die zentrale Anordnung der Maschinenräume können alle Leitungen sichtbar verlegt werden, was die Inspektion und die Wartung erleichtert und die Betriebskosten somit senkt. Außerdem steigt die Betriebssicherheit.

Weitere Merkmale sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

5 Fig. 1 eine Kläranlage mit einem Vorlagebehälter, der

ein Betriebsgebäude trägt, mit vier SB-Reakto-

ren und mit einem Schlammspeicher, in perspektivischer schematisierter Darstellung, und

Fig. 2 eine Kläranlage mit einem Betriebsgebäude, in dem ein Vorlagebehälter angeordnet ist, mit

zwei SB-Reaktoren und mit einem Schlammspeicher sowie optional errichtbaren SB-Reaktoren, in schematisierter Draufsicht.

Zu der in Figur 1 dargestellten, im ganzen mit "1" bezeichneten Kläranlage 1 gehört ein Betriebsgebäude 2, das einen achteckigen Grundriß aufweist. Das Betriebsgebäude 2 ist zweigeschossig und beherbergt in seinem Untergeschoß 3 einen Vorlagebehälter zur Aufnahme von aus einer nicht weiter dargestellten Kanalisation ankommendem Abwasser. Im Zulauf zu dem Vorlagebehälter ist ein Rechen angebracht. Über diesen werden Grobteile mechanisch aus dem ankommenden Abwasser entfernt. Das Betriebsgebäude enthält weitere, nicht dargestellte Einrichtungen zum Reinigen und Entwässern des Rechengutes.

Darüber hinaus beherbergt das Betriebsgebäude 2 in seinem Obergeschoß 4 die Schaltwarte, Aufenthaltsräume, Sanitärräume, Labor und Werkstatt sowie gerätetechnische Einrichtungen. Die Integration von Vorlagebehälter und weiteren Räumen für die Bedienungsmannschaft sowie für die Schaltwarte in dem Betriebsgebäude 2 ergibt eine kompakte Bauweise und ermöglicht die Errichtung der Kläranlage 1 mit geringem Platzbedarf.

Zur Klärung des in dem Vorlagebehälter (Pufferbekken) zwischengespeicherten Abwassers sind bei der in Figur 1 veranschaulichten Kläranlage 1 insgesamt vier SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d vorgesehen. Die SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d sind untereinander gleich aufgebaut. Es wird deshalb im folgenden der SB-Reaktor 6a stellvertretend für die übrigen SB-Reaktoren 6b, 6c, 6d beschrieben. Be-

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zugnahmen auf einen SB-Reaktor 6 sowie auf Teile desselben mit Bezugszeichen ohne Buchstabenindex beziehen sich auf alle SB-Reaktoren und deren Teile.

Die SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d sind auf einer durchgehenden gemeinsamen Betonplatte 7 errichtet, die in mehr oder weniger großer Tiefe in den umgebenden Boden eingelassen ist. Die Betonplatte 7 bildet den Boden der SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d und dichtet diese nach unten hin ab.

Der auf der Betonplatte stehende SB-Reaktor 6a weist eine ringförmige Wandanordnung 8 mit insgesamt acht jeweils eben ausgebildeten Wandbereichen 11a bis 18a auf.

Die Wandbereiche 11 bis 18 sind untereinander gleich groß und erstrecken sich im rechten Winkel zu der den Boden bildenden Betonplatte 7. Benachbarte Wandbereiche 11 bis 18 schließen bei einer senkrechten Kante aneinander an, wobei sie jeweils einen Winkel von 13 5° miteinander einschließen. Die Wandbereiche 8 definieren mit dem jeweiligen Abschnitt der Betonplatte 7 einen Beckenraum 21, der zur Aufnahme von zu klärendem Abwasser dient.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die SB-Reaktoren 6 5 auf der Betonplatte 7 zu einem regelmäßigen Wabenmuster angeordnet, was eine besonders wirtschaftliche Konfiguration darstellt. Der SB-Reaktor 6a schließt mit seinem Wandbereich 15a an den Wandbereich 11b des SB-Reaktors 6b an. Außerdem schließt er mit seinem Wandbereich 17a an 0 den Wandbereich 13d des SB-Reaktors 6d an. Mit seinem Wandbereich 13c schließt der SB-Reaktor 6c an den Wandbereich 17b des SB-Reaktors 6b an. Der SB-Reaktor 6bd berührt mit seinem Wandbereich 15d den Wandbereich lic des SB-Reaktors 6c. Auf diese Weise wird zwischen den SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d ein im Grundriß quadratischer Zwischenraum 22 eingeschlossen, der von den Wandbereichen 16a, 17b, 12c und 14d begrenzt wird. Der Zwischenraum 22

hat eine deutlich kleinere Grundfläche als die SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d und dient als Maschinenraum. Er ist durch ein Dach 23 abgedeckt.

Weichen die SB-Reaktoren 6 von der Achteck-Form ab, können sich ausbildende Zwischenräume sowohl einen quadratischen, rechteckigen als auch anderweitigen Grundriß aufweisen. Ein quadratischer Zwischenraum ist beispielsweise auch mit fünfeckigen SB-Reaktoren möglich, deren Grundriß jeweils einem Quadrat mit einer schräg abgeschnittenen Ecke entspricht.

In dem Zwischen- oder Maschinenraum 22 sind die zum Betrieb der SB-Reaktoren 6 erforderlichen Aggregate, wie Pumpen, Gebläse, Schieber, Ventile, Regler und dergleichen, untergebracht. Zur Verbindung dieser Aggregate mit in dem Betriebsgebäude 2 angeordneten Anlageteilen sind ein oder mehrere Leitungen 24 vorgesehen, die aus dem Betriebsgebäude 2 in den Maschinenraum 22 führen.

Jeder SB-Reaktor 6 ist mit einem etwa mittig angeordneten Rührwerk 26 versehen, das mittels eines Elektromotors angetrieben ist und eine gezielte Zwangsumwälzung des in dem betreffenden SB-Reaktor 6 vorhandenen Abwas-5 sers bewirkt. Zum Lufteintrag {d.h. zur Druckbelüftung) sind an dem Boden jedes SB-Reaktors 6 entsprechende Luftleitungen 27 mit Ausströmöffnungen angeordnet.

Zur Aufnahme von Klärschlamm, der dem SB-Reaktor 6 0 periodisch entnommen wird, ist ein Schlammspeicherbecken 28 vorgesehen, das wie die SB-Reaktoren 6. ausgebildet sein kann. Bedarfsweise kann es jedoch auch größer oder kleiner gehalten sein und insbesondere eine von der Höhe des SB-Reaktors 6 abweichende Höhe aufweisen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform stimmt es in seinem Grundriß mit den Grundrissen des SB-Reaktors 6 überein und gliedert sich somit in das gebildete Wabenmuster ein.

Jedoch kann es bedarfsweise auch davon abweichen. Die Wahl gleicher Grundrisse hat den Vorteil, daß mit einer Einheitsschalung gearbeitet werden kann, was beim Errichten der SB-Reaktoren 6 und des Schlammspeicherbeckens 2 8 aus Stahlbeton Investitionskosten spart.

Die aneinander anliegenden Wandbereiche benachbarter SB-Reaktoren 6 sowie des Schlammspeicherbeckens 28 sind mittels einer Isolierschicht 31 thermisch voneinander getrennt. Die Isolierschicht enthält ein wärmedämmendes Material, wie geschäumten Kunststoff, Steinwolle oder dergleichen.

Bedarfsweise können die aneinander anliegenden Wandbereiche auch mechanisch voneinander entkoppelt sein. Dies kann durch einen mehr oder weniger engen spaltartigen Zwischenraum geschehen, der einige Zentimeter groß sein kann. Zu dem Maschinenraum 22 hin ist dieser Spalt jedoch abgedichtet. Die thermische Isolierung mittels der Isolierschicht 31 und der bedarfsweise vorgesehene Abstand oder Spalt verhindern die Entstehung von thermisch oder anderweitig verursachten Spannungen.

Die Kantenbereiche der Beckenräume 21a bis 21d sind wenig oder nicht verrundet, wobei die sich in den Beckenräumen 21 ausbildende Strömung aufgrund der stumpfen Innenwinkel nicht behindert wird und sich kein Schlamm in unzugänglichen Eckenbereichen ablagert. Die SB-Reaktoren 6 sind aus Stahlbeton gegossen, jedoch können sie be-0 darfsweise auch aus anderen Materialien, wie rostfreiem Stahl oder Kunststoff, hergestellt sein.

Die insoweit beschriebene Kläranlage 1 arbeitet nach dem SBR-Verfahren wie folgt:
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Die Beckenräume 21a, 21b, 21c, 21d der SB-Reaktoren Sa, 6b, 6c, Sd werden mit Abwasser aus dem in dem Unter-

geschoß 3 des Betriebsgebäudes 2 untergebrachten Vorlagebehälter oder Vorklärbehälter teilgefüllt. Mittels des eingebauten Rührwerkes 26 wird das frische Abwasser mit dem bereits vorhandenen Belebtschlamm vermischt und es findet ein Denitrifikationsprozeß statt. Dabei wird der vorhandene Sauerstoff der Stickstoffverbindungen von den Bakterien unter anoxischen Bedingungen veratmet. Das Nitrat wird zu gasförmigem Stickstoff reduziert und entweicht in die Atmosphäre. Ist diese Phase abgeschlossen, geht die Druckluftbelüftung in Betrieb. Dazu werden die Luftleitungen 27 mit Druckluft beaufschlagt. Das Abwasser wird mit Sauerstoff angereichert, wobei das Rührwerk 2 6 die Verweilzeit des Sauerstoffs in dem Abwasser erhöht. Unter aeroben Bedingungen werden nun durch den Belebtschlamm die Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen aufoxydiert (Nitrifikation).

Die genannten drei Vorgänge, nämlich Befüllen, Denitrifikation und Nitrifikation, werden je nach gefordertem Reinigungsgrad wiederholt.

Sollte zusätzlich das Entfernen von Phosphorverbindungen erforderlich sein, wird beim letzten Nitrifikationsvorgang ein Fällmittel beigemengt. Ein gegebenenfalls erforderlicher Fällmittelbehälter und die zugehörige Dosierstation können zweckmäßigerweise in dem Zwischen- oder Maschinenraum 22 untergebracht sein.

Im nächsten Schritt findet die sogenannte Sedimentation statt. Hier erfolgt die Dekantierung zwischen Klärwasser und Belebtschlamm-Masse in einer Absetzphase. die Dauer derselben ist vom Schlammgewicht abhängig. Nach abgeschlossener Sedimentation wird das entstandene Klarwasser von der Oberfläche abgezogen und der Vorflut zu-5 geführt. Danach bzw. zeitversetzt dazu wird vom Beckenboden der Überschuß-Schlamm entfernt und dem Schlammspeicher zugeleitet.

Durch den zeitlichen Versatz der genannten Vorgänge in den einzelnen SB-Reaktoren 6a, 6b, 6c, 6d wird erreicht, daß der infolge des diskontinuierlichen Betriebes der einzelnen SB-Reaktoren 6 erforderliche Vorlagebehälter nicht allzu groß ausfallen muß.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Kläranlage 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Es sind lediglich zwei SB-Reaktoren 6a, 6b sowie ein Schlammspeicherbecken 28 vorgesehen. Der Zwischen- oder Maschinenraum 22 ist zwischen den SB-Reaktoren 6a, 6b, dem Schlammspeicher 28 und dem Betriebsgebäude 2 ausgebildet. Es ist ersichtlich, daß diese Kläranlage 1 durch Anbauen weiterer SB-Reaktoren 6c, 6d erweiterbar ist, die in Fig. 2 gestrichelt dargestellt sind. Es entsteht dadurch ein weiterer Zwischenraum 22' mit quadratischem Grundriß, der ebenfalls als Maschinenraum nutzbar ist. Die zentrale Anordnung der Maschinenräume 22, 22' ermöglicht eine kurze Rohrleitungsführung bei sichtbarem Rohrverlauf. Die sichtbare Rohrführung erleichtert deren Inspektion. Die von den SB-Reaktoren 6 und dem Schlammspeicherbecken 28 definierte Wabenstruktur kann bedarfsweise erweitert werden, um die Kapazität der Anlage auszubauen.

Bedarfsweise kann die Wandanordnung 8 auch mit einander abwechselnden langen und kurzen Wandbereichen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, den Maschinenraum 22 ohne Veränderung des jeweiligen Volumens der SB-Reaktoren größer oder kleiner auszubilden.

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Claims

Ansprüche:

1. Anlage zur Klärung von Abwässern, insbesondere von kommunalen Abwässern, im SBR-Verfahren,

mit wenigstens einem SB-Reaktor, der einen im wesentlichen horizontalen Boden und eine von dem Boden aufragende Seitenwandanordnung mit geraden Wandbereichen aufweist,
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dadurch gekennzeichnet,

daß die geraden Wandbereiche (11, 12, 13, 14, 15, 116, 17, 18) der Seitenwandanordnung (8) in einer zu dem Boden (7) parallelen Ebene ein Polygon mit fünf, sieben oder mehr Ecken definieren.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Seitenwandanordnung (8) definierte PoIygon achteckig ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Wandbereiche (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) derart angeordnet sind, daß einander ge-5 genüberliegende Kanten des Polygons paarweise parallel zueinander sind.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Wandbereiche (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) derart angeordnet sind, daß das Polygon ein regelmäßiges Polygon ist.

5. Anlage nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Wandbereiche (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) untereinander gleich groß sind.

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6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere SB-Reaktoren (6a, 6b, 6c, 6d) aufweist, deren Wandanordnungen (8a, 8b, 8c, 8d) aneinander anschließend ausgebildet sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die SB-Reaktoren (6a, 6b, 6c, 6d) untereinander gleich groß sind.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander anschließende SB-Reaktoren (6a, 6b, 6c, 6d) einen gemeinsamen Wandbereich aufweisen.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Wandbereich eine Wärmeisolationsschicht (31) enthält.

10. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden der SB-Reaktoren (6) durch eine gemeinsame durchgehende Bodenplatte (7) gebildet sind.

11. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wandanordnungen (8a, 8b, 8c, 8d) aneinander anschließender SB-Reaktoren (6) wenigstens ein Zwischenraum (22) mit rechteckigem Grundriß festgelegt ist.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wandanordnungen (8a, 8b, 8c, 8d) aneinander anschließender SB-Reaktoren (6a, 6b, 6c, 6d) wenigstens ein Zwischenraum (22) mit quadratischem Grundriß festgelegt ist.

13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zwischenraum (22) als Maschinenraum ausgebildet ist.

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14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den SB-Reaktoren (6a, 6b, 6c, 6d) ausgebildete Zwischenraum (22) mit einem Dach (23) versehen ist.

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