Klärtank, insbesondere für die Abwasserreinigung
Die Erfindung betrifft einen Klärtank, der insbesondere für die Abwasserreinigung bestimmt ist.
Um eine gute Trennung der in der Flüssigkeit schwebenden Feststoffe zu erzielen, muss der Tank einheitlich beschickt, d. h. die Strömung über den gesamten Tank gleichmässig verteilt werden.
Die Strömung muss im ganzen Tank in horizontaler wie auch in vertikaler Richtung gleichmässig sein, um eine grösstmögliche Verweilzeit der Flüssigkeit zu erreichen und den suspendierten Feststoffen Gelegenheit zu geben, entweder an die Oberfläche der Flüssigkeit zu schwimmen oder sich am Tankboden abzusetzen.
Die richtige Verteilung der Strömung im Tank zur Erzielung der bestmöglichen Wirkung hängt von der Art ab, in der die Roliflüssigkeit in den Tank eingeleitet wird und verlangt, dass die eintretende Rohflüssigkeit ein Mindestmass an Turbulenz aufweist. Diese Turbulenz verkörpert die unverteilte Geschwindigkeitsenergie der eintretenden Flüssigkeit und hat dadurch Wirbelungen zur Folge, die eine Mischung der bereits im Tank geklärten Flüssigkeit mit den teilweise abgesetzten Feststoffen verursacht.
Derartige Strömungen verursachen fernerhin Kurzschlüsse, bei denen beträchtliche Teile der Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch den Tank unmittelbar zum Auslass strömen, ohne dass eine Trennung der Feststoffe stattfindet.
Der erfindungsgemässe Klärtank für die Abscheidung von in Flüssigkeiten suspendierten Feststoffen, mit einer Überlaufeirrrichtung zur Entnahme der geklärten Flüssigkeit, einer Dispersionszone, die, durch eine vertikale Trennwand gebildet, in der Nähe der Tankwandung angeordnet ist und an ihrem unteren Ende durch eine Öffnung mit dem unteren Teil des Tankinnenraums in Verbindung steht, sowie einem offenen Kanal, von dem eine Anzahl von Durchlässen in den oberen Teil der Dispersionszone unterhalb des Flüssigkeitsspiegels führen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des über der Dispersionszone angeordneten Kanals vom Eintrittsende für die Rohflüssigkeit in Richtung zu dem entgegengesetzten Ende abnimmt, zum Zweck,
die Feststoffe in der Rohflüssigkeit vor dem Einleiten der Flüssigkeit in den unteren Teil des Tankinnenraums gleichmässig über den gesamten Tankumfang zu verteilen.
Die beiliegenden Zeichnungen stellen zwei vorteilhafteAusführungsbeispiele der Erfindung dar,wel- che nachstehend beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Grundriss eines Klärtanks in Betonkonstruktion zur Behandlung von Abwässern, bei dem die rotierende Einrichtung zur Entnahme des abgesetzten Schlamms vom Tankboden teilweise dargestellt ist;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Tank entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 1 in vergrössertem Masstab, wobei der Boden des Kanals dargestellt ist;
Fig. 4 einen quadratischen Tank im Grundriss, ausgerüstet mit einer aushebbaren Sararnelvorrich- tung nach USA-Patent Nr. 2863564 ;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 des Tanks nach Fig. 4 unter Darstellung der Sammelvorrichtung sowie der Zufluss- und Abflussvorrichtung im Teilschnitt;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 nach Fig. 4, und
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 nach Fig. 4.
Der in Betonkonstruktion ausgeführte Tank 1, wie er in den Fig. 1-4 der Zeichnungen dargestellt ist, besteht aus einer kreiszylindrischen Wand 2, die auf den Fundamenten 3 ruht. Der Boden 4 des Tanks ist in Richtung auf die Tankmitte geneigt. Das Entleerungsrohr 5 ist um die Welle 6 drehbar im Tank angeordnet und steht mit einer (nicht gezeigten) hydraulischen Einrichtung in Verbindung, mit deren Hilfe der im Tank abgesetzte Schlamm entfernt wird.
Das Zuflussrohr 7 mündet in der Eingangskammer 8, die mit den angrenzenden, tiefgelegenen Enden der beiden in entgegengesetzten Richtungen um den Tank verlaufenden Kanälen 9 in Verbindung steht.
Die halbkreisförmigen Kanäle 9 des in den Zeichnungen dargestellten Tanks sind ebenfalls in Beton ausgeführt und ruhen auf der Wand 2. Jeder Kanal 9 besteht aus einer Innen- und Aussenwand 10 und 11 sowie dem Boden 12. Die gegenüberliegenden Enden der Kanäle 9 führen in den Schaum kasten 14, in dem das Ablassrohr 15 zur periodischen Entfernung des Schaums aus dem Kasten und aus den Kanälen angeordnet ist.
Die ringförmige Verteilungskammer 16, die im Innern längs der Tankwand 2 verläuft, wird durch ein Stahlblech 17 gebildet, das mit Hilfe der Konsolen 18 an der Innenwand 10 oberhalb des Wasserspiegels des Tanks befestigt ist. Die Höhe des Was serspiegeis wird durch den in der Mitte des Tanks angeordneten Überlauftrog 19 geregelt. Der Trog 19 hängt an den Trägern 20 und ist, im Grundriss gesehen, symmetrisch zum Tankmittelpunkt ausgebildet. Das geklärte Oberflächenwasser strömt in der Tankmitte über die Seiten des Troges 19 und das Abflussrohr 21a, das vom Trog 19 durch die Tankwand 2 unterhalb der Kanäle 9 führt, ab.
Beim Betrieb des Klärtanks tritt die Rohflüssig- keit von der Einlasskammer 8 in die Kanäle 9 ein und fliesst zu den entgegengesetzten Enden der Kanäle 9. Die in der inneren Wand 10 jedes Kanals angebrachten Durchlässe 23 gehen vom Kanal in den oberen Teil der Verteilungskammer 16 (Dispersionszone), in den sie die Rohflüssigkeit leiten. Der abnehmende Querschnitt der Kanäle 9 sorgt für eine im wesentlichen gleichbleibende Fliessgeschwindig keit innerhalb der Kanäle, um Unterschiede in der Flüssigkeitsabgabe durch die Einlässe auf ein Mindestmass zu reduzieren, die sonst auf Grund der verschiedenen Geschwindigkeiten, mit denen sich die Flüssigkeit den Durchlässen nähert, auftreten könnten.
Die Durchlässe 23 führen von den unteren, inneren Kanten der Kanäle 9 und unterhalb des Wasserspiegels in den Tank und lenken unter der Wasseroberfläche verlaufende Strömungen in horizontaler Richtung gegen das Blech 17. Die innen liegenden Kanten der Kanäle 9 entsprechen der Krümmung der um den Tank herumführenden Kanäle. Wenn die Strömung das untere Ende der Kammer 16 erreicht, hat sie praktisch eine über den gesamten Tankumfang gleichmässige Geschwindigkeit. Die entlang der gesamten Wand 2 verminderte Strömungsgeschwindigkeit vermeidet weitgehendst eine Störung der am Boden 4 abgesetzten Feststoffe durch die Flüssigkeit, wenn diese beim Austritt aus der Kammer 16 ihre Richtung ändert und nach innen in den Tank fliesst.
Die Wirbelbildungen in der Strömung, die von den aus den Durchlässen 23 austretenden Strahlen erzeugt werden, werden vernichtet, bevor sie den Auslass der Kammer 16 erreichen, so dass die Flüssigkeit beruhigt in den Tank eintritt und die Wirkungsweise der Einrichtung nicht beeinträchtigt.
Dadurch, dass die Strömung ohne Störung der sich auf dem Boden bildenden oder bereits gebildeten Schlammablage in den Tank gelangt, kann das untere Ende des Bleches weit oberhalb des Tankbodens liegen, um somit eine grosse Öffnung zwischen der Kammer 16 und dem Tank zu bilden, wodurch der Vorteil einer grossen Absetzzone am Tankumfang unter Einschluss der Fläche unmittelbar unterhalb der Kammer erzielt wird.
Dieser Vorteil beruht auf der Strömungsverteilung in der Kammer 16 zwischen der Wand 2 des Tanks und dem Blech 17. Wie in Fig. 2 mit Hilfe von Pfeilen gezeigt ist, ist die Abwärtsgeschwindigkeit in der Kammer 16 in der Nähe des Bleches grösser als entlang der Tankwand 2. Hierdurch gelangt die Strömung in der Weise in den Tank, dass sich die am Tankboden absetzenden Feststoffe gleichmässig zwischen Tankumfang und Tankmittelpunkt zur Erzielung eines bestmöglichen Verlaufes des Absetzvorganges verteilen und die Entleerung durch das Rohr 5 oder mit Hilfe irgend einer anderen geeigneten Vorrichtung wirksam durchgeführt werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 4 bis 7 gezeigt, bei dem der Tank 21 ebenfalls in Betonkonstruktion, jedoch mit quadratischem Grundriss ausgeführt ist. Der auf dem flachen Betonboden 22 abgesetzte Schlamm wird hydraulisch durch das verlängerbare Entleerungsrohr 23a entfernt, welches mit dem Tragrohr 24 drehbar ist. Eine solche Entleerungsvorrichtung für Klärtanks ist im USA-Patent Nr. 2863564, Erfinder A. C. Lind, G. W. Quast und T. J. Koeske, unter Schutz gestellt.
Der den Abfluss bildende Sammeltrog 25 ist am Ende der Brücke 26 in der Tankmitte befestigt und leitet die überlaufende Flüssigkeit durch das Rohr 27, das unter der Brücke angeordnet ist und durch die Tankwand geht, aus dem Tank.
Das Rohr 29, das die Rohflüssigkeit dem Tank 21 zuführt, mündet in der ebenfalls aus Beton bestehenden Kammer 30 an einer Tankecke. Die Seitenwände der Kammer 30 verlaufen unter einem Winkel von 1350 zu den beiden benachbarten Tankseiten. Die Kammer steht mit den beiden Kanälen 31 und 32 in Verbindung, die aussen am Tank zu der gegenüberliegenden Tankecke führen.
Der Boden 33 und die Seitenwände 34 der Kanäle 31 und 32 sind in Stahlkonstruktion hergestellt und werden in Abständen von den aus den Seitenwänden des Tanks 21 unter dem Kanal vorstehenden senkrechten Stahlplatten 35 getragen. Die Bleche 36 sind ebenfalls an den vorstehenden Platten 35 sowie dem Boden 33 befestigt und bilden die Dispersionszone 37, die um den ganzen Tankumfang verläuft.
Die von der Kammer 30 in die Kanäle 31 und 32 strömende Rohflüssigkeit tritt durch die Durchlässe 38 im Boden 33, die in zwei Gruppen und im Abstand zueinander bis zu der an der gegenüberlie- genden Tankecke befindlichen Kammer angeordnet sind, in die Dispersionszone 37. Das Blech 39 ist entlang des Umfangs des Tanks 21 an den Tankseitenwänden in einem bestimmten Abstand zur unteren Kante des Bleches 36 befestigt und dient dazu, die Strömung von der Dispersionszone 37 in die mittlere Klärzone 40 des Tanks ohne Aufwirbelung des auf dem Boden 22 abgesetzten Schlammes umzulenken.
Der Boden 33 jedes Kanals 31 und 32 verläuft ansteigend von der Kammer 30 zur Kammer 41, die an der dem Einlass gegenüberliegenden Tankecke angeordnet ist. Der Boden der Kammer 41 und der Boden 33 der Kanäle liegen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, der durch den Überlauftrog 25 eingestellt ist.
Die Abmessungen der Kanäle 31 und 32 und der Eintrittskammer 30 müssen so ausgelegt sein, dass bei der grössten zulässigen Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer die grösste zulässige Geschwindigkeit in den Kanälen vorliegt, und die Böden 33 müssen in der Weise ansteigen, dass der Querschnitt sowie die Strömungsmenge in der Weise abnimmt, dass eine im wesentlichen gleiche Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der gesamten Kanallänge herrscht.
Die meisten Tanks, die gegenwärtig nach dem Beispiel des Tanks 21 gebaut werden, sind im Querschnitt kreisförmig, wobei die Abstände zwischen den Durchlässen 38, wie bei dem weiter oben be- schriebenen Erfindungsbeispiel, untereinander gleich sind. Der Abstand der Zone 37 vom Uberlauftrog 25 ist bei dem dargestellten Tank 21 jedoch infolge der rechteckigen Tankform nicht stets der gleiche, so dass die an verschiedenen Stellen des Tanks mit gleicher Geschwindigkeit strömende Flüssigkeit verschiedene Verweilzeiten hat. Zur Erzielung einer bestmöglichen Wirkungsweise des Tanks wird eine geringe Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von den Tankecken aus dadurch erzielt, dass der Abstand zwischen den Durchlässen, wie in Fig. 4 dargestellt ist, vermindert wird.
Wenn der Abstand zwischein den Einlässen 38 umgekehrt proportional zur Entfernung zum Überlauftrog 25 bemessen wird, ist die Verweilzeit der Flüssigkeit in allen Abschnitten des Tanks annähernd die gleiche.
Bei grossen bekannten Tanks zur Behandlung von Abwässern besteht ein wichtiges Problem darin, dass sich die eine Vielzahl von Öffnungen enthaltenden Verteilungseinrichtungen verstopfen. Diese Öffnungen liegen unterhalb des Wasserspiegels und können nicht beobachtet werden, so dass sie, es sei denn, der Tank wird entleert, nicht zu überwachen sind.
Die Durchlässe 38 des Tanks 21 liegen jedoch in der Nähe des Tankumfangs und sind dadurch leicht zugänglich, um festzustellen, ob irgendeine Verstopfung eingetreten ist, die dann leicht beseitigt werden kann. Die Öffnungen neigen jedoch nur wenig zum Verstopfen, mit Ausnahme etwa durch grössere Objekte, z. B. Holzstücke oder Lumpen, die auf irgend eine Weise durch die vorgesohalteten Siebe hindurchgegangen sind.
Die Anordnung der Dispersionszone 37, in der die einzelnen, starken Strömungen in eine einheitliche Strömung verwandelt werden, die um den ganzen Tankumfang herum verläuft, gestattet die Anbringung von Öffnungen mit grossem Querschnitt und in weiten Abständen voneinander.
Das Blech 39 des Tanks 21 ist überflüssig, wenn die Strömungsgeschwindigkeit so gering ist, dass die abgesetzten Feststoffe durch die zufliessende Flüssigkeit nicht aufgewirbelt werden.
Der Schaum, der sich an den Enden der Kanäle 31 und 32 sammelt, kann von Zeit zu Zeit über das Wehr 42 in die Kammer 41 abgestreift werden. Das Rohr 43 steht mit dem Sumpf 44 der Kammer 41 in Verbindung und dient dazu, den Schaum aus der Kammer 41 zu entfernen. Das Rohr 43 ist normalerweise durch den Verschluss 45 abgedeckt und wird dadurch geöffnet, dass der Verschluss mittels der Stange 46 abgehoben wird, wenn der in der Kammer 41 gesammelte Schaum abgezogen werden soll.
Der lange und verhältnismässig enge Kanal 31, 32 sorgt für eine wirksame Entfernung des Schaums und sonstigen schwimmenden Materials, weiches auf diese Weise an eine am Kanalende gelegene Stelle gebracht wird, von der es bequem und auf irgendeine Weise entfernt werden kann. Der Kanal wirkt daher sowohl als Verteilungs-wie auoh als Trenneinrichtung, indem er schwimmendes Material abtrennt und die Flüssigkeit mit den abzusetzenden Feststoffen verteilt.
Die Anzahl und die Grösse der Durchlässe hängt von der Flüssigkeitsmenge und der Länge des Kanals bzw. der Grösse des Tanks ab und soll so bemessen sein, dass eine genügend gedrosselte Strömung zur Erzielung der gewünschten gleichmässigen Verteilung in die Dispersionszone gelangt.