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Verfahren und Vorrichtung zur Filtration und Entschlammung von bei der Neutralisation in der Galvanotechnik anfallenden Abwässern
In der industriellen Abwassertechnik fallen grössere Mengen Abwässerschlämme an, die nicht in die Kanalisation, Vorfluter od. dgl., abgeleitet werden dürfen, sondern beispielsweise in sogenannten Absetzbecken od. dgl. sedimentiert werden. Die Beseitigung dieser industriellen Abwasserschlämme erfordert infolge ihres ausserordentlichen hohen Wassergehaltes (ca. 97 bis 98%) einen grossen Aufwand an Transportkosten. Der Schlamm muss oft über weite Entfernungen in Kesselwagen transportiert werden.
Beim Entschlammen der sogenannten Absetzbecken wird häufig der Schlamm beim
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des wässerigen Zustandes der meistens aus Schwermetallhydroxyden bestehenden Schlämme kaum noch geeignete Abfuhr- und Ablagerungsmöglichkeiten. Wegen dieser Schwierigkeiten sind in den vergangenen Jahren die Behörden teilweise dazu übergegangen, nur noch stichfesten Schlamm zu verlangen, da er nur einen Bruchteil des Dünnschlammvolumens hat.
Für diesen Zweck ist man bestrebt, Direktfiltrationsanlagen, welche unmittelbar das aus der Neutralisation abfliessende Wasser filtrieren, und/oder Filterpressen, Zentrifugen und Vakuumfilter, welche manuell oder vollautomatisch in aufwendigen Absetzbecken angesammelte Schlämme nachträglich eindicken, zu verwenden.
Nun haben sehr viele Betriebe Absetzbecken, die in ihrer Grösse nicht ausreichen, um eine so weitgehende Sedimentation zu erreichen, dass das abfliessende und geklärte Wasser den behördlichen Reinheitsvorschriften entspricht. Vielfach müssen äusserst kostspielige Flockungsmittel zugesetzt werden, um diesen Erfolg annähernd erzielen zu können. Ausserdem gibt es verschiedene Schwermetallhydroxyde und auch Aluminiumschlämme, die in technisch nennenswertem Masse nicht sedimentieren, so dass in diesen Fällen Absetzbecken wirkungslos bleiben.
Die Erfindung ist dort besonders geeignet einsetzbar, wo bereits Absetzbecken bestehen, die unzureichend arbeiten oder bei denen die Produktionserweiterung eine Vergrösserung verlangt, und hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass mit der gleichen Druck-oder Saugfilteranlage bzw.
Zentrifuge sowohl eine Direktfiltration des bei der Neutralisation anfallenden Wassers als auch eine Entschlammung des vorhandenen Absetzbeckens entweder während der Direktfiltration durch Zudosierung oder in Betriebspausen der Direktfiltration, z. B. über Nacht, vorgenommen werden kann, wobei gleichzeitig stichfester Schlamm entsteht.
Eine Variante der Erfindung verhindert, dass infolge Anfalles an zu dickem Schlamm im Absetzbecken oder Schlammeindickbecken eine vorzeitige Verstopfung und ein unzulässig hoher Druckanstieg bzw. Behinderung des Vakuums auftritt. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Teil des aus dem Absetzbecken gewonnenen Schlammwassers nach der Filtration nicht der Kanalisation, sondern wieder dem Absetzbecken zugeführt wird, wobei es nicht nur eine Aufwirbelung des Dickschlammes bewirkt, sondern auch eine laufende Verdünnung, so dass der Filtrationsvorgang begünstigt wird.
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Ausserdem wird durch diese Behandlung des Dickschlammes dem ganzen System eine hohe Sicherheit gegen Schwermetalldurchbrüche verliehen, die sich störend auf Kanalisation und Vorfluter auswirken würden.
Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass z. B. in den Betriebspausen geklärte Abwässer im Absetzbecken unmittelbar für untergeordnete Spülzwecke während der Betriebszeit der Galvanik in die Galvanisieranlage zurückgegeben werden können, wodurch die Wasserkosten erheblich reduziert werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist eine besondere apparative Ausführung der Filteranlage in Kombination mit einer oder mehreren Pumpen und Ventilen. Durch Einsatz einer Pumpe in Verbindung mit einem oder mehreren Ventilen kann man zur Direktfiltration Wasser ansaugen und demselben in dosierten Mengen Dickschlamm aus dem Schlammeindickbecken oder aus dem Absetzbecken vor dem Filter zugeben. Die Vermischung findet entweder in der Druckleitung zum Filter, die zu diesem Zweck einen etwas grösseren Durchmesser als für den Durchsatz der zu filternden Flüssigkeiten ohne Beimischung von Dickschlamm erforderlich erhält, oder innerhalb des Filterkessels oder bereits innerhalb der normalen Rohrleitung zum Filterkessel statt. Das Verfahren ist auch dann brauchbar, wenn Schlamm, der in Kiesfiltern bei der Aufbereitung von Flusswasser anfällt, filtriert werden soll.
Es ist gemäss der Erfindung z. B. möglich, bei vorhandenen Kiesfiltern im normalen Durchlauf das Flusswasser direkt zu filtrieren und diesem zu filtrierenden Flusswasser Rückspülwasser in dosierten Mengen zuzugeben, das beim Reinigen von Kiesfiltern anfällt und beispielsweise in einem Pufferbehälter gespeichert wurde oder direkt aus einem andern Filter zufliesst. Die Ventil-und Pumpensteuerung kann manuell aber auch automatisch unter Benutzung von Füllstandsgebern, Sonden zur Messung der Trübung, der Leitfähigkeit, Druckwächtern usw. geschehen. Der ganze Vorgang lässt sich gemäss der Erfindung auch programmieren.
Bei diesem Verfahren ist es möglich, stoss-oder chargenweise anfallende Abwässer in einem Pufferbecken zu speichern, wo Schwermetallhydroxyde ganz oder teilweise sedimentieren, woraufhin das Schlammwasser und der Schlamm der Direktfiltrationsanlage kontinuierlich in dosierten Mengen zugegeben werden.
Ein weiterer erfinderischer Vorteil liegt darin, dass in den zu entschlammenden Becken Vorsteuerungseinrichtungen bekannter Bauart (elektrisch, hydraulisch, mechanisch, pneumatisch) eingebaut sind, die die automatischen und manuellen Dosierventile steuern, wodurch eine stossweise Zudosierung vermieden wird, die zu Trübedurchbrüchen führen könnte.
Ein besonderer Vorteil dieser Schaltung ist, dass die Pumpen in der Maximalleistung auf den Filterdruck ausgelegt sind, so dass die gesamte Anlage ohne Kontrolle und benötigtes Bedienungspersonal z. B. in den Betriebspausen der Galvanik laufen kann.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit erhält die Filteranlage einen Trübungsmesser und Sonden zur Messung der Giftkonzentrationen und des PH-Wertes. Bei einem Trübedurchbruch oder bei unzulässig hohen Giftkonzentrationen oder falschem PH-Wert wird Alarm signalisiert und das Filtrat in Kreislauf gesteuert, in Katastrophenbecken umgeleitet, der Abfluss zur Kanalisation abgesperrt, der Frischwasserzulauf unterbrochen und die Pumpen abgeschaltet.
Die Erfindung betrifft ausserdem Sicherheitseinrichtungen für mit einer Pumpe und einem Filter, beispielsweise einem Blattfilter, versehene Anlagen zur Entgiftung und Neutralisation von Abwässern, mit denen eine unzulässige Verschmutzung der Gewässer usw. verhindert werden soll.
Die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit von Anlagen zur Entgiftung, Neutralisation und Klärung von Abwässern hat in den letzten Jahren grösste technische Bedeutung gewonnen, da durch unzuverlässig arbeitende Abwasseranlagen stets die Gefahr einer Vergiftung und unzulässigen Verschmutzung von Gewässern und Abwasserleitungen besteht. Aus diesem Grunde sind derartige Anlagen bereits in den letzten Jahren mit verschiedenen Sicherheitseinrichtungen und kontinuierlich arbeitenden sogenannten Endkontrolleinrichtungen ausgerüstet worden. Derartige, an sich bekannte Sicherheitseinrichtungen lösen beim überschreiten bestimmter vorgegebener Messwerte Alarm aus oder unterbrechen den Abwasserstrom.
Nun finden zur Filtration und Klärung von Abwässern galvanischer Betriebe und von Härtereien in neuester Zeit in zunehmendem Umfang Druck-und Saugfilter, insbesondere Blattfilter, Verwendung. Derartige Filter sind an sich in der chemischen Verfahrenstechnik schon lange bekannt und haben sich dort vielfach bewährt. Bekannte chemische Anlagen werden meistens mit zwei Filtereinheiten von jeweils voller Filtrationsleistung ausgerüstet, so dass bei Betriebsstörungen oder beim Auslösen eines Alarms nur auf die andere Filtereinheit umgeschaltet zu werden braucht, ohne dass eine Störung der Filtration oder des Stoffflusses eintritt.
Bei Anlagen zur Entgiftung von galvanischen
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Abwässern oder in Härtereien stellen jedoch häufig die Investitionskosten für zwei derartige verhältnismässig teure Filter eine untragbare Belastung dar.
Aus diesem Grunde hat man trotz der offensichtlichen Vorteile, die moderne Filter für die Klärung von Abwässern bieten, vielfach vom Einsatz derartiger Filter abgesehen.
Die Erfindung bietet nun einen Weg, auch bei Anlagen, die nur mit einer Filtereinheit ausgerüstet sind, eine völlig zuverlässige und betriebssichere Arbeitsweise für die Direktfiltration zu gewährleisten.
Deshalb wird in Weiterbildung der Erfindung eine Sicherheitsvorrichtung vorgeschlagen, die beim Auslösen von Alarm durch die an sich für Anlagen zur Entgiftung und Neutralisation von galvanischen Abwässern bekannte Endkontrolleinrichtung die Zufuhr der trüben Lösung zum Filter beispielsweise unterbricht und den zu filtrierenden Abwasserstrom in einen Pufferbehälter oder ein Reservebecken, eine sogenannte an sich bekannte Katastrophengrube, umleitet. Das Volumen einer derartigen Katastrophengrube ist so gross bemessen, dass die Zeit bis zur Füllung dieses Pufferbehälters ausreicht, um die aufgetretenen Störungen zu beheben.
Als Messgrössen, die bei überschreiten eines bestimmten vorher eingestellten Messwertes den oben erwähnten Alarm auslösen, kommen für Anlagen zu Entgiftung von Härtereiabwässern und von galvanischen Abwässern der PH-Wert, der Cyanidgehalt, der Chromatgehalt, der Anstieg des Pumpendruckes vor dem Filter, die Durchflussmenge und die Turbidität in Betracht. Der Endkontrollschacht oder eine andere Sicherheitsmessstelle einer derartigen Abwasseranlage ist mit kontinuierlich arbeitenden Messgeräten für die Messung von einer oder mehreren der oben angeführten Grössen ausgerüstet.
Wird nun durch überschreiten eines vorher eingestellten Grenzwertes für eine der eben erwähnten Messgrössen Alarm ausgelöst, so wird erfindungsgemäss beispielsweise automatisch die Filterpumpe ausgeschaltet und/oder ein Ventil auf der Druckseite der Filterpumpe geschlossen.
Die aufgestauten Abwässer steigen in einer vor dem Ansaugstutzen der Filterpumpe befindlichen überlaufleitung hoch und fliessen über diesen überlauf in den normalerweise leeren Pufferbehälter ab.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass beim Auslösen von Alarm durch eine nachgeschaltete Sicherheitsmessstelle oder durch die Endkontrolleinrichtung die Filterpumpe nicht abgeschaltet, sondern lediglich der Zulauf zum Filter mit Hilfe eines in die Druckleitung der
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der Druckseite der Filterpumpe geöffnet. Die Filterpumpe fördert nunmehr über die Abzweigleitung in das Reservebecken so dass ein ausreichender Zeitraum für die Beseitigung der aufgetretenen Störung zur Verfügung steht.
Störungen können insbesondere durch Verstopfung des Filters auftreten. Bekanntlich nimmt während des Arbeitens der Filterwiderstand zu, und die Leistung der gesamten Filteranlage geht dementsprechend zurück. Ein kontinuierliches Arbeiten ist deshalb mit den bekannten Anlagen besonders dann kaum möglich, wenn für grössere Zeit grössere Abwassermengen zu verarbeiten sind.
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung dadurch vermieden, dass das überschüssige bzw. nicht richtig gereinigte Abwasser in das Reservebecken geführt wird, wenn die aktive Filterpumpe infolge erhöhten Filterwiderstandes die Wassermenge nicht mehr bewältigen kann. Ist die Betriebszeit zu Ende, was beispielsweise nachts der Fall ist, oder wurde das Filter neu angeschwemmt, so dass es eine höhere Wasserfiltrationsleistung vollbringt, wird das in das Reservebecken gelangte Abwasser beispielsweise in den Filtersumpf oder an einer sonstigen Stelle in den Kreislauf zurückgeführt.
Diese Rückführung kann über Handsteuerung oder auch über eine Programmsteuerung erfolgen.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Sicherheitsvorrichtung werden die Filteranlagen kaum verteuert, da die Reservebecken bzw. Katastrophenbecken sowieso vorhanden sein müssen und häufig auch von alten nicht mehr verwendungsfähigen Anlagen vorhanden sind.
Bei der Filtration industrieller Abwässer als eines der schwierigsten Filtrationsverfahren, aber auch bei der Filtration anderer schwer zu filtrierender Lösungen, insbesondere solcher, deren Filterkuchen sich schwer von den Filterblättern entfernen lässt, kann der gesamte Filtrationsprozess wegen der Schwierigkeiten beim Entfernen des Filterkuchens unwirtschaftlich und dementsprechend praktisch undurchführbar werden.
Die Erfindung bezweckt deshalb ferner, auch diese Nachteile zu vermeiden. Aus diesem Grund wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche ein einwandfreies wirtschaftliches Entfernen des Filterkuchens ausserhalb des eigentlichen Filterkessels zulässt. Ausserdem wird durch diese Vorrichtung der Schlamm in einen solchen Zustand versetzt, dass er in einer Verbrennungsanlage geglüht oder in unlösliche Oxyde überführt werden kann.
Bekannt ist ein Trockentunnel, in welchem die Filterkuchen durch Infrarotheizung aufgeheizt
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werden und anschliessend z. B. durch Vibratoren abgeschüttelt werden können.
Durch die Erfindung wird eine Lücke geschlossen, die sich dadurch ergibt, dass bei der Infrarottrocknung nicht alle Flächen der Filterpakete von der Wärmestrahlung getroffen werden, also keine gleichmässig verteilte Trocknung des Filterkuchens erzielt wird. Ein weiterer technischer Fortschrittt der vorgeschlagenen Vorrichtung ist darin zu erblicken, dass entsprechend angebrachte Düsen ein Abspülen des Schlammes mit Druckluft oder Wasser gestatten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, die schematisch Ausführungsbeispiele der Vorrichtungen gemäss der Erfindung darstellen, u. zw. zeigt : Fig. l bis 3 Schaltpläne von Anlagen zum Durchführen der Erfindung, Fig. 4 eine Seitenansicht einer Reinigungsvorrichtung der Filterblätter und Fig. 5 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 4.
Gemäss Fig. l wird einer Filterpumpe--l--von einer nicht dargestellten Entgiftungsanlage über
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und das Filter --3-- ein Sicherheitsmessgerät --4-- und ein elektrisch gesteuertes Ventil-5eingeschaltet, so kann der Abwasserstrom bei überschreiten eines vorher bestimmten Sicherheitswertes umgeleitet werden. Das Sicherheitsmesserät --4-- löst bei überschreiten eines vorher entsprechend den jeweiligen behördlichen Bestimmungen eingestellten pH-Wert-Bereiches oder beim Ansteigen des Pumpendruckes vor dem Filter über ein vorgegebenes Maximum hinaus Alarm aus und setzt die erfindungsgemäss vorgeschlagene Sicherheitsvorrichtung in Tätigkeit. Über den Filterauslauf-6-- fliessen die normalerweise völlig geklärten Abwässer in den Endkontrollschacht-7--.
Von dort kann das saubere Abwasser über eine Leitung --8-- in den nicht dargestellten Vorfluter oder die Kanalisation weitergeleitet werden.
An den Eindkontrollschacht --7-- sind Sicherheitsmessgeräte --9a und 9b--angeschlossen, die nach den geltenden Bestimmungen jeweils notwendig sind. Diese Geräte lösen ebenfalls beim überschreiten vorgegebener Maximal-und Minimalwerte Alarm aus und setzen die erfindungsgemäss vorgeschlagene Sicherheitsvorrichtung in Tätigkeit. Die Messgeräte--4 bzw. 9a und 9b-- betätigen im Alarmfall jeweils ein Relais --10 bzw. 11--, von denen jedes das Schliessen des Ventiles --5-- und das Abschalten der Filterpumpe--l--bewirkt. Die Abwässer fliessen dann durch eine Überlaufleitung --12-- in ein Reservebecken-13--. Dieses Becken --13-- stellt die sogenannte Katastrophengrube dar.
Die überlaufleitung --12-- ist auf der Saugseite der Pumpe--l-an die Leitung--2--angeschlossen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 wird ebenfalls entgiftetes und neutralisiertes Abwasser der Filterpumpe--l-über eine Leitung --2-- zugeführt. Von der Pumpe--l--gelangt das Abwasser in das Filter-3-, wobei in die Zwischenleitung entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 messgeräte --4-- und ein Ventil --5-- eingebaut sein können. Aus dem Filter-3-
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--6-- in--11-- elektrisch verbunden ist.
Im Normalbetrieb läuft das geklärte Abwasser über das Überlaufwehr --15-- in den Endkontrollschacht --7-- und von dort durch die Leitung --8-- weiter. Es hat sich als besonders zweckmässig erwiesen, das am Filtersumpf vorgesehene Messgerät--9--für die Messung der Turbidität vorzusehen.
Durch diese Anordnung wird bei Durchlauf von trübem Filtrat durch den Filtersumpf sofort Alarm ausgelöst. Durch einen derartigen Alarm wird über das Relais --11-- ein Magnet- oder Motorventil --16-- geöffnet, das in eine in den Boden des Filtersumpfes mündende Abflussleitung --17-- eingebaut ist. Die Abflussleitung--17--führt zu einer weiteren Pumpe-18-, die
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--18-- hebtReservebecken--13-. So ist es möglich, ohne Betriebsunterbrechungen und ohne die Zufuhr von gefährlichen Abwässern in die Kanalisation oder den Vorfluter die aufgetretenen Störungen zu beseitigen.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Unterbrechung der Filtration besonders bei überschreitungen des zulässigen pH-Wert-Bereiches von 7 bis 8, 5 sehr zweckmässig ist. Zu saure oder zu alkalische Abwässer können sehr leicht die im Filterkuchen eingebauten Schwermetallhydroxyde
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wieder auflösen und so zu einer starken Vergiftung der Abwässer Anlass geben.
Es ist deshalb sehr empfehlenswert, eine Sicherheitsmessstelle mit einer PH-Wert-Messelektrodenkette bereits vor dem Filter--3--anzuordnen wie beispielsweise das Messgerät --4-- aus Fig.1 In diesem Falle ist es auch möglich, zwischen der Pumpe-l-und dem Messgerät--4-die die Zulaufleitung zu dem Reservebecken --13-- znzuschliessen, damit die Pumpe--l--bei geschlossenem Ventil--5--die Abwässer in das Becken --13-- fördern kann. Auf die Anordnung einer zweiten Pumpe, wie
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in die Filteranlage zurückgefördert werden oder aber durch ein unmittelbar an das Becken-13anzuschliessendes, langsam arbeitendes kleines Filter abfliessen, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die im Prinzip in Fig. 4 und 5 der Zeichnungen in Seitenansicht bzw.
Stirnansicht dargestellte
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unten, von den Seiten und von oben. Das gesamte Filterpaket kann von einer an der Vorrichtung befindlichen, mit der Welle --26-- des Filterpaketes oder an anderer Stelle des Filterpaketes gekoppelten, manuell oder mechanisch bewegbaren (drehbaren) Einrichtung an den Wärmequellen --22-- vorbei gedreht werden. Hiedurch wird eine gleichmässige Trocknung bzw. Abspülung der Filterblätter mit Druckluft oder Wasser erreicht.
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zum Umlenken des Druckwasserstrahles, des Druckluftstrahles bzw. zur Reflektion der Wärmestrahlung, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen.
Bei dieser Vorrichtung wird der Filterkuchen ausserhalb, also vor dem Filterkessel-24-von den Filterblättern --25-- entfernt. Die Vorrichtung ist vor dem Filterkessel gleichachsig zu demselben angeordnet.
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aus einer Stahl-, Kunststoff-Konstruktion, an welchem die Wärmestrahler, die Düsen für Druckluft und für Wasserstrahlen starr oder mittels einer Zugstange verstellbar angebracht sind. Sie besitzt Auffangschalen oder-wannen-29 und 30-für den abgesprengten Filterkuchen bzw. für die Entwässerung des Dünnschlammes durch an der tiefsten Stelle angebrachte Abflussstutzen--31 bzw.
32--.
Besonders kennzeichnend für die Vorrichtung ist die Möglichkeit, das in die Anlage eingefahrene
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--33-- und- -31--, der eines oder mehrere Filterblätter erfasst und welcher durch Direktkoppelung oder durch eine Gelenkübertragung mit Hilfe eines elektrischen oder pneumatischen Vibrators --38-- gerüttelt werden kann.
Es ist aber auch möglich, eine Gummiwalze oder ein Messer vorzusehen, welche senkrecht zu den Filterblättern--25--angeordnet sind und bei Drehung derselben den Filterkichen kontinuierlich abnehmen. Auch kann eine Programmsteuerung mit Zeitwalzen, Schützensteuerung, Synchronuhr und Nockensteuerung vorgesehen sein, die durch eine kontinuierliche Folge der Arbeitsgänge (Trocknung, Drehung, Abblasen mit Druckluft, Abschaben oder Abnahme durch Gummiwalzen) eingesetzt wird.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit für eine besonders zuverlässige und betriebssichere Arbeitsweise von Filteranlagen zur Filtration von galvanischen Abwässern oder von Härtereiabwässern.
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und/oder einem Absetzbecken herstellen kann.
Parallel zur Pumpe--42--ist eine weitere Pumpe--46--angeordnet, deren Saugleitung
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mündet über ein Dreiwegeventil-50-- in die Druckleitung --43-- und ist somit ebenfalls mit dem Filter--44--zu verbinden.
Hinter dem Filter--44--ist eine zur Kanalisation oder in einen Vorfluter führende Leitung - -51-- angeordnet, die ein Absperrventil --52-- und ein Dreiwegeventil --53-- enthält. über das Dreiwegeventil--53-kann das filtrierte Wasser durch eine Leitung --54-- zurückgeleitet werden, u. zw. mit Hilfe eines weiteren Dreiwegeventils--55--in die Galvanik und/oder das Absetzbecken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Filtration und Entschlammung von bei der Neutralisation in der Galvanotechnik anfallenden Abwässern mit Vakuum-, Druck-oder Saugfiltem bzw. Zentrifugen, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Abwasserfluss vor dem Filter (3, 44) oder der Zentrifuge wenigstens eine Pumpe (1, 42, 46) mit vorgeschalteten Dosier-und Steuerventilen (45, 48) vorgesehen ist und das Abwasser wahlweise direkt aus der Galvanik oder über Schlammsammelbecken wie Absetzbecken, Schlammeindickbecken Pufferbecken oder Nachreaktionsbecken in das Filter gefördert wird, wobei das Zumischen des durch Schlammsammelbecken geführten Abwassers in den aus der Galvanik kommenden Abwasserstrom in dosierten Mengen erfolgt.
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