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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zeitweisen Unterbrechung des Abflusses von Nachklärbecken von Abwasserreinigungsanlagen, insbesondere von biologischen Abwasserreinigungsanlagen.
Üblicherweise erfolgt in den Nachklarbecken derartiger Abwasserreinigungsanlagen das Absetzen des sich am Boden sammelnden Klärschlammes mittels Sedimentation. Der abgesetzte Schlamm wird zumeist regelmässig in das Belebtschlammbecken rückgefördert, während das sich im Oberflächenbereich des Nachklärbeckens ansammelnde Klarwasser kontinuierlich abgezogen wird
Durch verschiedene restliche Reaktionen im absinkenden Klärschlamm kommt es im Nachklarbecken immer wieder dazu, dass Schlammteilchen durch anhaftende Gasblasen (zumeist Stickstoff, da noch eine restliche Denitrifikation stattfindet) aufsteigen und an der freien Oberfläche eine Schwimmschlammschicht bilden, die den Abzug des Klarwassers direkt von der Oberfläche unmöglich macht,
sodass das Klarwasser von einem Bereich knapp unterhalb der freien Oberfläche abgezogen werden muss.
Bei grossen Kläranlagen wird die genannte Schwimmschlammschicht durch umlaufende oder hin-und hergehende Absaugeinrichtungen, Oberfiächenräumeroder auch durch Skimmerrinnen, in die der oberste Bereich der Wasserschichte, der die Schwimmschlammschicht enthält, überfliesst, entfernt. Bel kleineren Abwasserreinigungsanlagen begnügt man sich damit, von Zeit zu Zeit, üblicherweise täglich oder nur ein-oder zweimal in der Woche, diese Schichte manuell zu entfernen.
Um nicht durch die Ausbildung von Turbulenzen doch Schlammteilchen auszubnngen, ist es fast immer notwendig, mehrere Abzugsöffnungen vorzusehen, die In eine gemeinsame Abzugsleitung münden, sodass das Einströmen vom Becken in jede einzelne Abzugsoffnung mit geringer Geschwindigkeit erfolgt Dies bnngt es mit sich, dass Abzugsöffnungen oft auch im Beckeninneren vorgesehen werden, beispielsweise durch waagrecht knapp unter der freien Wasseroberfläche angeordnete Rohre.
Es stellt nun In Anbetracht der Tatsache, dass der Klarwasserabzug nicht einfach von der Oberflache erfolgen soll, sodass ein normales Uberlaufwehr nur als zusätzliche Noteinrichtung vorgesehen werden kann, die Regelung der Ablaufmenge ein gewisses Problem dar, da zur Justierung von Schiebern oder Ventilen Fremdenergie notwendig ist, bei deren Ausfall keinerlei Regelung mehr möglich ist und in vielen Fällen das angesteuerte Stellorgan entweder voll öffnet oder voll schliesst, was beides unerwunscht ist Dazu kommt noch, dass all diese Stellglieder teuer in der Anschaffung und aufwendig im Unterhalt sind und auch entsprechender Wartung und Kontrolle bedürfen.
Erfindungsgemass ist zur Vermeidung dieser Nachteile vorgesehen, dass zwischen der Klarwasserabzugseinnchtung und dem Abfluss aus dem Nachklärbecken in der Abflussleitung zumindest ein flexibler Abschnitt vorhanden ist und dass mittels zumindest eines flutbaren Schwimmers ein Bereich des flexiblen Abschnittes uber die freie Oberfläche im Nachklärbecken angehoben ist
Es wird bei dieser Art der Abflussregelung der freie Querschnitt und die Querschnittsform der Klarwasserleitung praktisch nicht verändert Das Heben bzw Senken erfolgt bevorzugt mit Druckluft Diese steht bei jeder Abwasserreinigungsanlage in ausreichendem Ausmass zur Verfügung und ist kein korrosives Medium, wie es das auch geklarte Abwasser darstellt Zur Regelung und Steuerung ist (sind) nur ein bzw zwei Druckluftventil (e) zu betätigen,
was deutlich weniger Fremdenergie benötigt als die vorbekannten Vorrichtungen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwimmer entlang einer Führung beweglich ist Auf diese Weise wird seine Lage auf der Wasseroberflache fixiert, ohne dass seine vertikale Beweglichkeit behindert wäre
In einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass ein Anschlag die unterste Lage des Schwimmers bzw des Bereiches des flexiblen Abschnittes bestimmt Damit kann sichergestellt werden, dass auch bei volligem Ausbleiben des Zuflusses und der Regelung ein vorgegebenes Volumen im Becken verbleibt
In einer Variante erfolgt das Fluten bzw. Lufteinbringen des Schwimmers stufenlos. Damit ist eine gewisse Regelbarkeit des Ablaufes möglich ist, die wiederum ein gezieltes Erreichen eines "Stauzieles" Im Becken erlaubt.
Die Erfindung erlaubt es, auch bei einer automatischen Regelung der Vorrichtung ohne zusatzliche Fremdenergie (Druckluft ist ja in Kläranlagen stets verfügbar) auszukommen, indem dem flutbaren Schwimmer über einen Steuerschwimmer und einen Hebelmechanismus in der flexiblen
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Leitung Druckluft zugeführt oder Luft abgelassen wird. Es funktioniert sodann die erfindungsgemä- sse Vorrichtung, solange nur genügend Druckluftvorrat vorhanden ist.
Einen vollkommen anderer Zweck kann das beschriebene System bei sogenannten Aufstauanlagen nach dem Belebtschlammverfahren erfüllen. Bei Aufstauanlagen werden die Aufgaben von Belebung und Nachklärung in zeitlicher Abfolge innerhalb eines Zyklus erfüllt. Das heisst : Auf die Belüftungs und Umwälzphase folgt die Sedimentation (Belüftung und Umwälzung abgestellt). In der anschliessenden Abzugsphase wird gereinigtes Wasser oberflächennah abgezogen. Ein Ablauf aus der Anlage erfolgt nur während der Abzugsphase.
Die Ablaufregelung kann durch das gegenständliche Verfahren gesteuert bzw. betrieben werden, indem während der Belüftungs- und Absetzphase die Ablaufkonstruktion in gehobener Stellung verbleibt (drucklufterzwungener Auftrieb, kein Abfluss). In der Folge wird während der Ablassphase die Konstruktion abgesenkt und eine entsprechende Menge gereinigten Wassers aus der Anlage abgezogen.
Es sind aber auch weitere Anwendungen denkbar, bei denen die zeitweise Unterbindung des Ablaufes einer Nachklärvorrichtung erwünscht ist : Beispielsweise kann die erfindungsgemässe Abflussregelungsvorrichtung auch bei einem Verfahren zur Beseitigung von an der Wasseroberfläche schwimmenden Verunreinigungen verwendet werden.
Dabei wird zuerst der Schwimmkörper in die Schwimmlage gebracht, somit der Abfluss aus dem Nachklärbecken unterbrochen, dann wird die Schwimmschlammschicht durch Einblasen von Druckluft knapp unter die Wasseroberfläche zerschlagen bzw. werden von den schwimmenden Schlammteilchen die anhaftenden Gasbläschen entfernt, sodass sie zusammenklumpen und absinken und nachdem dieser abgesenkte Zustand erreicht und die Schichte, aus der das Klarwasser abgezogen wird, wieder klar ist, wird der Schwimmer in der flexiblen Abflussleitung wieder geflutet, wodurch nach kurzer Zeit die Regelhöhe im Nachklärbecken wieder erreicht ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Abschnitt einer erfindungsgemäss ausgebildeten Abflussleitung in seitlicher Ansicht und die Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss Fig. 1.
Aus Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung rein schematisch in seitlicher Ansicht dargestellt. Ein zumindest abschnittweise flexibler Schlauch 1 verläuft von einer nicht dargestellten Klarwasserabzugsvorrichtung knapp unter der Wasseroberfläche 2 eines Nachklärbeckens 3 zu einem Auslass 4. In einem Bereich, in dem der Schlauch 1 zufolge seiner Flexibilität vertikal beweglich ist, ist er mit zwei Schwimmern 5 verbunden, die im gefluteten Zustand (strichliert eingezeichnet) den Schlauch im wesentlichen horizontal unter der Wasseroberfläche 2 verlaufen lassen. In dieser Position fliesst Klarwasser durch den Schlauch 1 zum Auslass 4 in einer Beckenwand 7.
Wenn in die Schwimmer 5 Luft über eine Zufuhrleitung 9 (Fig. 2) eingeblasen wird und das in ihnen enthaltene Wasser verdrängt, so heben sich die Schwimmer 5 und mit ihnen der entsprechende Bereich 6 des Schlauches 1 (durchgezogene Linien) über die Wasseroberfläche 2, der Durchfluss ist gesperrt.
Wenn der Durchfluss wieder geöffnet werden soll, so Ist es nur notwendig, die Zufuhrleitung 9 mittels eines Ventils (nicht dargestellt) mit der Umgebung zu verbinden, worauf die Luft durch das Wasser des Nachklärbeckens ausgetrieben wird und die Schwimmer 5 samt dem Bereich 6 in die Durchflussposition kommen. Es ist selbstverständlich möglich, durch einen Anschlag 10 (gegebenenfalls auf einer Führung 8 der Schwimmer 5 angeordnet) ein zu tiefes Absinken des Wasserspiegels 2 zu verhindern. Es ist weiters möglich, durch teilweises Fluten der Schwimmer 5 den Durchfluss durch den Schlauch 1 zumindest grob zu regeln.
Der Schlauch und alle anderen Bauteile der erfindungsgemässen Vorrichtung können aus den Materialien hergestellt werden, die im Kläranlagenbau üblicherweise verwendet werden. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So können die Schwimmer 5 anders ausgebildet sein, es kann der Abfluss 4 an anderer Stelle angeordnet sein, es müssen keine Führungen 8 für die Schwimmer 5 vorhanden sein, wenn die Vorrichtung insgesamt stabil genug ist, es kann die Zufuhrleitung 9 für die Druckluft anders ausgebildet sein, und es kann statt der erwähnten Ventile eine mechanische Regelvorrichtung nach Art einer Toilettenspülkastenregelung vorgesehen sein
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The invention relates to a device for the temporary interruption of the outflow of secondary clarifiers from wastewater treatment plants, in particular from biological wastewater treatment plants.
Usually, the sewage sludge that collects on the floor is settled in the post-clarification basin of such wastewater treatment plants by means of sedimentation. The settled sludge is usually returned to the activated sludge basin regularly, while the clear water accumulating in the surface area of the secondary clarification basin is continuously drawn off
Due to various remaining reactions in the sinking sewage sludge, it always happens in the secondary clarification tank that sludge particles rise due to adhering gas bubbles (mostly nitrogen, since there is still a residual denitrification) and form a layer of floating sludge on the free surface, which removes the clear water directly from the surface makes impossible
so that the clear water has to be drawn from an area just below the free surface.
In the case of large sewage treatment plants, the above-mentioned floating sludge layer is removed by circumferential or reciprocating suction devices, surface clearers or also by skimmer channels into which the uppermost area of the water layer, which contains the floating sludge layer, overflows. In smaller wastewater treatment plants, one is content with manually removing this layer from time to time, usually daily or only once or twice a week.
In order not to exhaust sludge particles due to the development of turbulence, it is almost always necessary to provide several discharge openings that open into a common discharge line, so that the inflow from the basin into each individual discharge opening takes place at a low speed.This is due to the fact that discharge openings often occur can also be provided in the interior of the pool, for example by pipes arranged horizontally just below the free water surface.
In view of the fact that the clear water is not to be drawn off from the surface, so that a normal overflow weir can only be provided as an additional emergency device, the regulation of the flow rate is a certain problem, since external energy is required to adjust the slide valves or valves , in the event of failure of which no further regulation is possible and in many cases the actuating element either opens fully or closes fully, which is undesirable in addition to that, in addition, all of these actuators are expensive to purchase and complex to maintain, as well as corresponding maintenance and control require.
In order to avoid these disadvantages, it is provided according to the invention that at least one flexible section is present in the drain line between the clear water discharge device and the outflow from the secondary settling tank and that an area of the flexible section is raised above the free surface in the secondary settling tank by means of at least one floodable float
With this type of discharge control, the free cross-section and the cross-sectional shape of the clear water pipe are practically not changed.Lifting or lowering is preferably carried out with compressed air.This is available to a sufficient extent in every wastewater treatment plant and is not a corrosive medium, as is also the case with cleared wastewater Regulation and control is (are) only one or two compressed air valve (s) to be operated,
which requires significantly less external energy than the previously known devices.
In a further development of the invention, it is provided that the float can be moved along a guide. In this way, its position on the water surface is fixed without its vertical mobility being impaired
In a further embodiment it is provided that a stop determines the lowest position of the float or the area of the flexible section. This can ensure that a predetermined volume remains in the pool even if the inflow and the control system are completely absent
In one variant, the float is flooded or air is introduced continuously. This makes it possible to regulate the process to a certain extent, which in turn allows targeted achievement of a "storage target" in the basin.
The invention makes it possible to manage even with automatic control of the device without additional external energy (compressed air is always available in sewage treatment plants) by providing the floodable float with a control float and a lever mechanism in the flexible
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Line is supplied with compressed air or air is discharged. The device according to the invention then works as long as there is only sufficient compressed air supply.
The system described can serve a completely different purpose in so-called impoundment systems using the activated sludge process. In the case of impoundment systems, the tasks of revitalization and clarification are carried out in chronological order within a cycle. That means: The aeration and circulation phase is followed by sedimentation (aeration and circulation switched off). In the subsequent withdrawal phase, cleaned water is drawn off close to the surface. The system only runs during the withdrawal phase.
The drain control can be controlled or operated using the method in question, in that the drain construction remains in the raised position during the ventilation and settling phase (compressed air-forced buoyancy, no drainage). As a result, the construction is lowered during the drain phase and a corresponding amount of purified water is withdrawn from the system.
However, other applications are also conceivable in which the interruption of the course of a secondary clarification device is desired: for example, the discharge control device according to the invention can also be used in a method for removing contaminants floating on the water surface.
First the float is brought into the floating position, thus the discharge from the secondary clarifier is interrupted, then the layer of floating sludge is broken up by blowing in compressed air just below the water surface or the adhering gas bubbles are removed from the floating sludge particles so that they clump together and sink and then this lowered state is reached and the layer from which the clear water is drawn is clear again, the float in the flexible drain line is flooded again, whereby the standard height in the secondary clarifier is reached again after a short time.
The invention is explained below with reference to the drawing. 1 shows a section of a drain line designed according to the invention in a side view, and FIG. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1.
From Fig. 1, an inventive device is shown purely schematically in a side view. An at least partially flexible hose 1 runs from a clear water drainage device, not shown, just below the water surface 2 of a secondary clarifier 3 to an outlet 4. In an area in which the hose 1 is vertically movable due to its flexibility, it is connected to two floats 5, which in the flooded state (shown in dashed lines) allow the hose to run essentially horizontally below the water surface 2. In this position, clear water flows through the hose 1 to the outlet 4 in a basin wall 7.
If air is blown into the floats 5 via a feed line 9 (FIG. 2) and displaces the water contained in them, the floats 5 and with them the corresponding area 6 of the hose 1 (solid lines) rise above the water surface 2, the flow is blocked.
If the flow is to be opened again, it is only necessary to connect the feed line 9 to the surroundings by means of a valve (not shown), whereupon the air is expelled through the water of the secondary settling tank and the float 5 together with the area 6 into it Flow position come. It is of course possible to prevent the water level 2 from sinking too deeply by means of a stop 10 (possibly arranged on a guide 8 for the floats 5). It is also possible to at least roughly regulate the flow through the hose 1 by partially flooding the floats 5.
The hose and all other components of the device according to the invention can be produced from the materials that are usually used in sewage plant construction. The invention is not limited to the exemplary embodiment shown, but can be modified in various ways. Thus, the floats 5 can be designed differently, the drain 4 can be arranged elsewhere, there must be no guides 8 for the floats 5 if the device as a whole is stable enough, the supply line 9 for the compressed air can be designed differently be, and instead of the valves mentioned, a mechanical control device in the manner of a toilet cistern control can be provided