DE2348175B2 - Trennbecken zum Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Trennbecken zum Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten mil Hilfe einer flüssigen Filterschicht, insbesondere aus Schwebeteilchen, die mit den Feststoffen koaguliert und einen Schlamm bildet, der in einem Schlammtrichter konzentrierbar und in Abhängigkeit vom Füllgewicht des Schlammtrichters über eine Auslaßleitung ablaßbar ist.

In senkrecht durchflossenen Klärbecken, die hauptsächlich als Nachklärbecken biologischer Klärstufen zur Reinigung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten Verwendung finden, wird üblicherweise eine flüssige Filterschicht aus Schwebeteilchen, die eine flockige Struktur haben können, aufrechterhalten, die beispielsweise durch Hydrolyse eines Aluminium- oder Eisensalzes gebildet wird. Derartige Teilchen haben eine sehr geringe spezifische Dichte, die vielfach in einem Bereich liegt, der nur 1 bis 5 · 10-³ größer als die Dichte von Wasser ist. Das einströmende, zu klär, nde Wasser

ίο enthält suspendierte Feststoffe, die mit den Eisen- oder Aluminiumsalzen koagulieren, so daß ein ständiger Zufluß von Feststoffmaterie in die flüssige Filterschicht stattfindet.

Die bekannten Trennbecken arbeiten derart, daß sauberes Wasser von der Oberseite des Trennbeckens abgezogen werden kann. Deshalb müssen die Feststoffe in Form eines Schlammes von der flüssigen Filterschicht entfernt werden, um das Feststoffgleichgewicht in der Filterschicht zu erhalten. Üblich ist, die Filtersuspcnsion aus dem Trennbecken abzuziehen. Wenn die Festkörperkonzentration in den einströmenden Was: er beispielsweise ein halbes Volumprozent beträgt und die Filterschichtkonzentration zwanzig Prozent, dann muß die Entleerungsgeschwindigkeit für den Schlamm 2'Λ % des Hauptflusses betragen, um die Filterverhältnisse im Trennbecken im Gleichgewicht zu halten. Der Schlamm kann dann in einem gesonderten Behälter weiter konzentriert und das überstehende Wasser in den Hauptfluß zurückgeführt werden.

JO Es ist auch bekannt, derartige Behälter zur weiteren Konzentration des Schlammes in Abhängigkeit von ihrem Füllgewicht automatisch zu entleeren. Der Trenntrichter nach der US-PS 14 68 374 ist im wesentlichen dazu geeignet. Sand oder Kies von Wasser zu trennen. Er wird mit dem Sand-Wasser-Gemisch von oben beschickt. Das Wasser kann seitlich aus einer Öffnung in der Wand des Trichters austreten, während der sich am Boden des Trichters absetzende Sand durch eine in der Spitze des Trichters angeordnete, automa-

■to tisch betätigbare öffnung entleerbar ist. Die Öffnung und Schließung dieses Auslasses wird in Abhängigkeit vom Füllgewicht des Trichters automatisch bewirkt.

Bei den aus der US-PS 19 79 168 bekanntgewordenen Anordnungen, sind die Trichter außerhalb eines Absetzbeckens für Sand, Kies usw. oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Beckens angeordnet. Von oben strömt Frischwasser in den Trichter, dessen in der Trichterspitze angeordnete Auslaßleitung in den Absetzbehälter, und zwar in dessen unteren Bereich führt.

Die Trichteranordnung hat den Zweck, einen bestimmten Füllgrad des Absetzbehälters mit dem an seinem Boden abgesetzten Sand oder Kies zu signalisieren. Steht vor der Einlauföffnung der Auslaßleitung des Trichters nämlich Sand an, so bildet sich in dieser Auslaßleitung ein Wasserrückstau, dessen Höhe Vorrichtungen steuert, die eine Auslaßöffnung für den Sand im Absetzbehälter öffnen bzw. schließen. Hier erfolgt also das Absetzen der Feststoffteile nicht im Trichter, sondern im Behälter.

μ Diese bekannten Anordnungen ermöglichen also zwar eine automatische Entleerung der Absetzbehälter.

Sie sind aber aufgrund ihrer speziellen Ausgestaltung für Klärbecken biologischer Klärstufen nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Trennbecken der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß es mit höherer Durchflußgeschwindigkeit, also wirtschaftlicher betrieben werden kann, daß der Entleerungstakt für die Schlammtrichter

verlängert werden kann und daß die automatische Entleerung des Schlammtrichters zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erflndungsgemäO dadurch gelöst, daß der Schlammtrichter innerhalb des Trennbeckens angeordnet ist und sein oberer Rand mit dem Spiegel der Filterschinht Obereinstimmt.

Durch die Konzentration des Schlammes in einem Behälter innerhalb des Trennbeckens ist es möglich, den Schlamm in wesentlich größeren ZeitabstSnden aus dem Trennbecken abzuziehen oder die Durchflußgeschwin- to digkeit für die Gesamtanlage wesentlich zu erhöhen bei gleichbleibenden Entleerungstakt für den Schlamm.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung, die sich insbesondere aiif die Art und Weise beziehen, wie der Schlammtrichter innerhalb des Trennbeckens gehaltert ist und wie die automatische Entleerung des Schlammtrichters erfolgt, sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch die schematische Darstellung eines erfindungsgemä^en Trennbekkens mit zwei unterschiedlichen Ausführungsformen von Steuervorrichtungen für die Schlammtrichter;

F i g. 2 einen vertikalen Schnitt durch die schemati- 2s sehe Darstellung eines Auslaßventiles am unteren Ende eines jeden Schlammtrichters in dem Trennbecken gemäß F ig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Steuervorrichtung für die jo Schlammtrichter und

F i g. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch die sche.natische Darsteilung eines weiteren erfindungsgemäßen Trennbeckens mit einer weiteren Ausführungsform für die Steuervorrichtung des Schlammtrichters.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zeigt ein Trennbecken 1 mit einer üblichen konischen Form, das ein Einlaßrohr 2 für die zu klärende Flüssigkeit mit einer Mündung 3 in unmittelbarer Nähe des Trennbeckenbodens anweist. Die zu klärende Flüssigkeit fließt vertikal -to nach oben durch eine flüssige Filterschicht und nach der Klärung aus dem Trennbecken 1 über Austrittströge 5. Zwei konische Schlammsammeltrichter 6 und 7 sind so in der Filterschicht gehalten, daß ihre Ränder auf derjenigen Höhe liegen, auf der die Oberfläche der ίϊ Filterschicht 4 gehalten werder soll. Die beiden Trichter 6 und 7 stellen alternative Konstruklionsausführungen dar und werden üblicherweise nicht zusammen verwendet.

Der Trichter 6 ist an Seilen 8 aufgehängt, die über eine Rolle 9 geführt sind und mit einem Gegengewicht 10 versehen sind, das aurreichend schwer ist, den Trichter in seiner oberen Lage zu halten, wenn der Schlamm aus ihm abgezogen ist. Zum Abziehen des Schlammes aus dem Trichter ist eine Auslaßleitung 11 vorgesehen, die « bis nahe an den Boden in den Trichter hineinragt. Dort ist ein Ventil 12 vorgesehen, das mit der offenen Endfläche der Auslaßleitung Il zusammenwirkt. Wenn sich der Trichter 6 in seine höchste Lage erhoben hat, ist die Auslaßleitung 11 geschlossen, und wenn er sinkt, öffnet sie sich und ermöglicht damit, den gesammelten Schlamm über die Auslaßleitung aus dem Trichter abzupumpen. Eine Führungsstange 13 verhindert, daß sich das Ventil 12 seitlich verkantet. Ein Stopfen 14 aus Beton verleiht dem Trichter 6 ein zusätzliches Gewicht. Um zu verhindern, daß der Trichter 6 zu weit absinkt, wenn er mit Schla-nm gefüllt ist, sind Stangen 55 mit Ankerleinen 16 vorgesehen, an denen der Trichter hängt, wenn das Ventil 12 vollständig geöffnet ist. Der Trichter 6 besitzt vorzugsweise eine konische Form, aber er kann selbstverständlich jede andere Form haben, wenn es gewünscht wird. Die Auslaßleitung 11 ist ortsfest starr verlegt, um dem Aufwärtsdruck des Ventiles 12 Widerstand leisten zu können.

Damit der Trichter 6 auch dann von seinem Inhalt befreit werden kann, wenn das Trennbecken leer ist, besitzt er an seinem Boden ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Auslaßventil.

Rechts in Fig. 1 ist ein Trichter 7 dargestellt, der durch Schwimmer 17 gehaltert wird, die an dem Rand des Trichters durch Seile oder Ketten 18 befestigt sind. Die Schwimmfähigkeit, d. h. der Auftrieb der Schwimmer 17 ist so eingestellt, daß der Trichter 7 ausreichend angehoben wird, um das Ventil 12 zu schließen, wenn die erforderliche Menge Schlamm aus dem Trichter herausgepumpt worden ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zielt ebenfalls darauf ab, den Trichter 7 schwimmfähig zu machen. Hierzu ist der Rand des Trichters 7 in Form eines Kragens aus einer um den Umfang herumlaufenden Röhre 19 ausgebildet, die in drei oder mehr gleiche Teilabschnitte durch radiale Zwischenwände 20 unterteilt ist, wobei jeder Teilabschnitt unabhängig mit einer D.ückluftquelle 22 über einen flexiblen Schlauch 24, ein Abschaltventil 23 und ein Druckregulierventil 24 verbunden ist. Die Teilabschnitte sind in ihrer Bodenfläche mit je einem Loch 21 für den Austrit der Luft versehen. Der Trichter 7 ist wiederum konisch, die Teilabschnitte der Röhren 19 sind so angeordnet, daß die Druckregulierventile 24 eine genaue Einstellung der Schwimmfähigkeit des Trichters ermöglichen.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 weist ein Trennbecken 31 ein Einlaßrohr 32 mit einer Mündung 33 und eine flüssige Filterschicht 34 auf. Die zu klärende Flüssigkeit strömt aus der Mündung 33 aus. und steigt durch die Filterschicht 34 nach oben. Über der Filterschicht 34 sammelt sich die gesäuberte Flüssigkeit, die durch Tröge 34 abgezogen wird.

Ein konischer Trichter 36 ist an einem Seil 37 aufgehängt, so daß sein oberer offener Querschnitt horizontal in einer Höhe angeordnet ist, die dem gewünschten Oberflächenspiegel der Fik;rschicht 34 in dem Trennbecken 31 entspricht. Dis untere Ende des Trichters 36 ist über einen flexiblen Schlauch 38 mit einer Austrittsstopfbüchse 39 in der Wand des Trennbeckens 31 verbunden. Ein Rohr 40 führt von der Stopfbüchse 39 zu einem Magnetventil 41, das öffnet, wenn eine Entleerung des in dem Trichter 36 gesammelten Schlammes stattfinden soll. Das Magnetventil 31 wird durch eine Vorrichtung 42 gesteuert, die auf die Spannung in dem Seil 37 und somit auf das (jewicht des Trichters 36 und seines Inhaltes anspricht.

Die Vorrichtung 42 weist einen Hebel 43 tut einer Drehachse 44 auf, die an der Unterseite an einer Halteplatte 45 befestigt ist, die ihrerseits mit einem sich über dem Trennbecken erstreckenden Träger fest verbunden ist \n einem seiner beiden Enden trägt der Hebel 43 eine Rolle 46, über die das eine Ende des Seiles 45 horizontal zu einem Festpunkt 47 an der Wand des Trennbeckens 31 führt, während an dem anderen Ende des Seiles der Trichter 36 an einem Bügel 48 aufgehängt ist. Der Hebel 43 trägt an seinem anderen Ende einen aufwärts geric'.teten Schaltstift 50, der auf einem druckempfindlichen Schaltsr 49 wirkt, welcher ein Schaltdifferential betätigt und die Erregung des Magnetventil 41 steuert.

Wenn sich beim Betrieb die Filterschicht 34 hebt und Teile ihrer Oberfläche in den Trichter 36 als Schlamm überlaufen, steigt das Gewicht des Trichters an. Sobald genügend Schlamm in dem Trichter 36 gesammelt ist, drückt der Hebel 43 aufgrund des an ihm hängenden Trichtergewichtes die Schaltstange 50 nach oben, die wiederum den Schalter 49 betätigt. Das Magnetventil 41 wird dann geöffnet und die Entleerung des Trichters 46 über den Schlauch 38 kann stattfinden bis das Ti'ichtergewicht auf einen Wert vermindert worden ist, bei dem der Schalter 49 das Magnetventil 41 wieder schließt. Da der Schalter 49 mit einem Schaltdiffereniial, also unterschiedlichen Ansprechschwellen arbeitet, besteht keine Gefahr, daß Regelschwingungen auftreten.

Die beschriebenen Beispiele zeigen Wege, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Zahllose Modifikationen sind selbstverständlich möglich. Beispielsweise kann das Signa!, das er/.cugi »»u, um an/u/eigen, daß eine Entleerung des Trichters stattzufinden hat, auch zur Steuerung der Betätigung anderer Schlammtrichter verwendet werden, die in geringeren Niveaus im Trennbecken angeordnet sind, als derjenige, von dem das Signal stammt. Eine derartige Batterie von Nebentrichtern kann gleichzeitig unter der Steuerung

'> eines Haupttrichters entleert werden, dessen Gewicht die gesamte Entleerungsopcration auslöst. Der Entleerungszyklus der Nebentrichter kann gleichzeitig mit demjenigen des Haupttrichters gesteuert werden. Alternativ können die Entleerungszyklen aller Trichter

ίο zwar durch den Haupttrichter ausgelöst werden, aber durch getrennte Zeitschalter begrenzt werden, clic den einzelnen Nebentrichtern zugeordnet sind und die zu laufen beginnen, wenn der Hauptlrichter mit seinem Entleerungszyklus beginnt. Auf diese Weise können die

υ Vorteile der Erfindung durch geringfügige Modifikationen auf bestehende Trennbecken angewendet werden, die Schlammtrichter zur Konzentration des Schlammes enthalten. Die Erfindung kann auch auf andere Formen von Trennbecken als den beschriebenen lypcn mn vertikalem Durchfluß angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Trennbecken zum Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten mit Hilfe einer flüssigen Filterschicht, insbesondere aus Schwebeteilchen, die mit den Feststoffen koaguliert und einen Schlamm bildet, der in einem Schlammtrichter konzentrierbar und in Abhängigkeit vom Füllgewicht des Schlammtrichters über eine AuslaOleitung ablaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammtrichter (6, 7,36) innerhalb des Trennbeckens (1) angeordnet ist und sein oberer Rand mit dem Spiegel der Filterschicht (4,34) übereinstimmt

2. Trennbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (7) von Schwimmern (17) gehalten ist, die in der über der Filterschicht (4) angesammelten Flüssigkeit schwimmen, und daß die Auslaßleitung (11) in Abhängigkeit von der vertikalen Stellung des Trichters im Trennbecken (1) offenbar und schließbar ist.

3. Trennbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter einen schwimmfähigen Kragen (20) aufweist, der Bodenöffnungen (21) besitzt und über flexible Schläuche (25), Druckregulierventile (24) und Abschaltventile (23) mit einer Druckluftquelle (22) verbunden ist.

4. Trennbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (36) an einem Seil (37) hängt, das über einen Hebe! (43) geführt ist, der an einen druckempfindlichen Schalter (49) mit Differentialbetätigung eine Kraft weitergibt, die vom Fül.gewicht des Trichters (36) abhängt, und daß der Schalter ein Ventil '*1) steuert, durch das der Trichterinhalt aus dem Trennbecken (1) ablaßbar ist.

5. Trennbecken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (37) mit seinem einen Ende an einem Festpunkt (47) betätigt ist und über eine Rolle (46) läuft, die derart an dem Hebel (43) angeordnet ist, daß die Seilspannung als Kraft und der Schalter (49) als Last wirkt.

6. Trennbecken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Schlammtrichter im Trennbecken vorgesehen ist, dessen Schlammeinströmniveau unterhalb desjenigen des ersten Schlammtrichters (6, 7, 36) liegt und bei dem das Ablassen des Trichterinhaltes über seine Auslaßleitung durch die gleiche Vorrichtung (8, 10; 17, 18; 21 bis 25; 37, 41, 42) einleitbar ist, die die Entleerung des ersten Schlammtrichters steuert.

7. Trennbecken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied zur Steuerung der Länge der Entleerungszeitspanne für den zweiten Schlammtrichter vorgesehen ist, dessen Einschaltung von der Vorrichtung (8, 10; 17,18; 21 bis 25; 37, 41,42) auslösbar ist.