Absetzanlage zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Fliissigkeitsstrom und Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Absetzanlage zur Abtrennung von Feststoffen einer einen Grenzwert überschreitenden Wichte aus einem mittels Stauschilden in seiner Geschwindigkeit regulierbaren Flüssigkeitsstrom und ein Verfahren zu deren Betrieb.
Zur Abscheidung mineralischer Feststoffe aus Wasser oder Abwasser werden Sandfänge verwendet, die meist als offene Rinnen ausgebildet sind, bei denen es angestrebt wird, ihnen einen solchen Querschnitt zu geben, dass bei jeder Wassermenge im Zufluss eine annähernd konstante Fliessgeschwindigkeit erreicht wird. Sie soll bei städtischem Abwasser nach Imhoff etwa 0,3 m/sec. betragen, um z. B. Sandkörnungen von 0,1-1 mm abzuscheiden und Schlamm weiterfliessen zu lassen.
Die seither bekannten Abscheidegerinne haben alle den Nachteil, dass sie in ihrem Gerinnequerschnitt nur kleinen Schwankungen in der Wassermenge, z. B. zwischen 10 und 12 Uhr und der Nachtwassermenge zwischen 24 und 2 Uhr bei städtischen Kläranlagen, anpassbar sind, nicht aber den Schwankungen zwischen dem Trockenwetterabfluss und dem 5-fachen Trockenwetterabfluss bei Starkregen. Auch beim Anfall industrieller Schlämme entstehen Wasserstösse von erheblichem Ausmass, die durch die Form des Abscheidegerinnes allein nicht aufgefangen werden können.
Man hat versucht, die Mängel der Gerinne durch Anwendung fest einstellbarer Ablaufschilde oder durch bewegliche Ablauf- oder Drosselorgane am Ende des Gerinnes zu beheben. Man verwendete Pegelmessgeräte oder Venturigerinne und bewegte das Stauschild über ein gesteuertes Getriebe. Jedoch wurde auch damit keine befriedigende Lösung gefunden. Es wurde immer wieder ein grosser Teil des Sandes in die Kläranlage weitergeschwemmt. Es traten dann Schwierigkeiten bei der Schlamm- und Sandentfernung aus den Schlammtaschen der Absetzbecken oder aus den Faulbehältern auf. Nicht minder unangenehm waren die Störungen an den Pumpen, Absperrventilen, Rohrleitungen, Schlammvorwärmeeinrichtungen u. dgl.
Man hat vielfach drei Gerinne angeordnet, eines für Trockenwetterabiluss, ein zweites für das Mehrwasser bei maximaler Wasserführung und das dritte als Reservebecken und auch für Katastrophenregen.
Diese Anlagen werden teuer und verlangen viel Bedienung. Man hat auch vorgeschlagen, nur die sandführenden Schichten seitlich abzuführen und zu behandeln, um so die Wassermenge zu verringern.
Nach der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile aller bekannten Absetzanlagen dadurch beseitigt, dass in einem Gerinne von z. B. mindestens 10 m Länge ein der Strömungskraft und einer entgegengesetzten Kraft unterworfener Steuerkörper angeordnet ist, der seine vom Sollwert der Fliessgeschwindigkeit abweichenden Bewegungsvorgänge mittels elektrischer Mittel in eine sich ändernde elektrische Grösse umwandelt, die ihrerseits als Steuergrösse für einen Regler dient, der den elektromotorischen Antrieb der Stauschilde öffnend bzw. schliessend regelt.
Dabei wird der Regler erfindungsgemäss so eingestellt, dass er die Fliessgeschwindigkeit im Abscheidegerinne auf einen Wert einreguliert, der die abscheidenden Feststoffe - während des Fliessvorganges absinken und zur Sammeltasche gelangen lässt.
Die Erfindung ist im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Abscheidegerinne,
Fig. 2 eine Variante der Gewichtsbelastung,
Fig. 3 eine Seitenansicht,
Fig. 4 eine Draufsicht, und
Fig. 5 einen Querschnitt eines Steuerkörpers,
Fig. 6 das elektrische Schaltschema der Steuerung,
Fig. 7 und 8 zwei Ausführungsbeispiele der Abflussreglerorgane,
Fig. 9 bis; 13 eine ganze Sandfanganlage mit einem Stau- bzw. Rückhaltebecken, und zwar
Fig. 9 einen Längs schnitt,
Fig. 10 eine Draufsicht,
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 10,
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig.
10, und
Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie CC in Fig. 10,
Fig. 14 ein zweites Beispiel einer Sandfanganlage mit Stau- und Rückhaltebecken, und
Fig. 15 und 16 im Längsschnitt zwei weitere Beispiele von Absetzbecken.
Die Fig. 1 zeigt als Anordnungsprinzip einen Längsschnitt durch ein Abscheidegerinne. In Fig. 1 ist 1 der Boden des Gerinnes 2 und 3 ein tiefer als der Boden des Gerinnes 2 liegender Sandsammel- raum; 4 ist das Stauschild, 5 die Antriebssäule mit dem Getriebe 6 und 7 der am Getriebe angeflanschte Antriebsmotor. Auf der Wasseroberfläche des Gerinnes 2 schwimmt ein Steuerkörper 8, der an einem Seil 9 befestigt ist, welches unter Zwischenschaltung eines Eisenkernstabes 10, einer Selbstinduktionsspule 11 und einer Feder 12 über Umlenkrollen 13/14 an einem Hebelarm 15 des mit Gewichten 16/17 belasteten Hebelsystems 18 angehängt ist. Die am Steuerkörper 8 angreifende Strömungskraft und die durch das Hebelsystem 18 ausgeübte Gegenkraft sind auf die Sollfliessgeschwindigkeit im Gerinne 2 abgeglichen.
Das Seil 9 trägt Anschlagscheiben 19, 20. Mit 21 ist die komplette Steuereinrichtung bezeichnet, die aus einer Wechselstrommessbrücke, dem Grenzwertregler und den Schaltschützen besteht. Die Messleitung zur Messbrücke trägt die Ziffer 22, die Stromleitung von den Schaltschützen zum Motor 7 die Ziffer 23. Am Steuerkörper 8 kann, wie strichpunktiert gezeichnet, noch ein zweites durch das Gegengewicht 24 belastetes Seil 25 angeschlossen werden, das über die Rolle 26 geführt ist, und mit diesem Seil 25 wird der Kernstab 27 der Selbstinduk tionsspule 28 verbunden, die analog der Spule 11 Steuervorgänge in Abhängigkeit von der Wasserspiegelhöhe im Gerinne 2 auslöst und den Motor 7 beeinflusst und eine Steuerung im Sinne einer Mengenregelung veranlasst.
In Fig. 2 ist das Seil 9 mit den Anschlagscheiben 19, 20, das über die Rollen 13 und 14 geführt ist, mit dem veränderbaren Gewicht 29 gespannt. Am Steuerkörper 8 hängt ein zweites über Rollen 31, 32 geführtes Seil 30, das mittels des veränderbaren Gewichts 36 gespannt wird. Ein feines Gewichtsausgleichen der Belastungen schafft eine beliebige Empfindlichkeit der Regelung.
Die in den Fig. 3-5 in Ansicht, Draufsicht und im Querschnitt gezeigte Schwimmerkonstruktion besteht aus dem eigentlichen Steuerkörper 8 und vier über der Wasserspiegellinle angeordnete Führungsrollen 34, die an verschiebbaren Armen 35 mit Längsschlitzen 36 angeordnet sind. Die Feststellung der Arme erfolgt mittels Schrauben 37. Um dem Schwimmkörper 8 einen gewünschten Tiefgang zu geben, kann in den Hohlraum über den Stopfen 38 eine angemessene Menge einer Beschwerungsmasse eingefüllt werden.
In der Fig. 6 ist schematisch die Selbstinduktionsspule mit dem Eisenkern gezeigt und die Messbrücke mit dem angeschlossenen Grenzwert bzw.
Stufenregler.
Die Selbstinduktionsspule besteht aus einem Isolierkörper 39, dem beweglichen Eisenkern 10, an dem der Steuerkörper 8 hängt, der Primärwicklung 40 und der Sekundärwicklung 41. Beide Wicklungen sind in der im Schaltschema gezeigten Weise an den Stromversorgungstransformator 42 und an die Brücke angeschlossen, die an sich bekannterweise aus Widerständen 43, 44, 45 und einer Pegeldrossel 46 besteht.
In der einen Brückendiagonale liegt ein Gleichrichter 47, und an ihn ist der Stufen- bzw. Grenzwertregler 48 angeschlossen. Der Regler ist eine an sich be kannte Konstruktion, die nach dem Fallbügelprinzip arbeitet, hat ein Messwerk, einen Messwerkzeiger, einen Sollwertzeiger, einen Tasthebel mit Schaltwerk und eine Quecksüberschnitröhre. Bei dem Regler nach dem Fallbügelpnnzip werden Istwert und Sollwert der Regelgrösse an der Brücke abgenommen und periodisch miteinander verglichen. Bei Abweichungen des Messwertes vom Sollwert wird die Quecksilberschaltröhre betätigt, und diese löst Steuervorgänge an den Schaltschützen des Antriebsmotors 7 aus.
Der Antrieb des Schaltwerks dieses Reglers erfolgt durch einen selbstlaufenden Synchronmotor, und dieser bewegt über eine Kurvenscheibe einen Tasthebel, der die Zeigerstellung periodisch abtastet. Verwendbar sind auch andere bekannte Regler, die die Messwerte der Brücke in Regelimpulse für die Schaltschützen umwandeln. Die Schaltschützensteuerung als solche ist in an sich bekannter Weise derart beschaffen, dass sie bei einer Anzeige des Grenzwertreglers 48 unterhalb des Sollwertes den Motor in eine Drehrichtung und bei Überschreitung des Sollwertes in eine andere Drehrichtung schaltet. Um die Dauer eines Kommandos für den Motor 7 zu regeln, ist es vorteilhaft, in die Steuerleitung 49 zu den Schaltschützen eine Schaltuhr 50 einzufügen.
Das Abflussregelorgan Stauschild für das Gerinne kann als Regulierschütz oder Regulierklappe, bei denen das Wasser unter der Unterkante durchströmt, als auch als Absenkschütz, bei dem das Wasser über die Oberkante strömt, ausgebildet werden.
Schützen und Klappen können mit verstellbaren Ab flussblenden sowohl am Schieber- bzw. Schützrahmen wie auf der Schützplatte für Ausfluss unter der Schützenunterkante versehen werden. Ausführungs beispiele dieser Abflussregelorgane zeigen die Fig.
7 und 8. Nach Fig. 7 sind am Rahmen des Abflussregelorgans 4 zwei einstellbare Schrägbleche 51 angebracht, so dass ein V-förmiger Durchflussquerschnitt entsteht, vor dem sich der Absenkschieber 52 bewegt. Die Abflussmenge ist so ziemlich fein regulierbar. Anstelle der zwei Schrägbleche kann auch eine über die ganze Gerinnbreite reichende Platte mit Dreieckausschnitt verwendet werden.
Nach Fig. 8 besitzt der Absenkschieber 53 die V-förmige Ausnehmung 54, die mittels zweier verstellbarer Blenden 55 verkleinert werden kann. Auch hier kann eine über die ganze Breite reichende Platte mit entsprechendem Ausschnitt verwendet werden. Das Regelorgan 4 für die Fliessgeschwindigkeit kann auf der Ablaufseite wie auf der Zulaufseite der Sandabscheiderinne 2 eingebaut werden. Zur Verringerung der Hübe der Kernstäbe in den induktiven Widerständen können Untersetzungen, beispielsweise Flaschenzugwellen oder dergleichen eingeschaltet werden.
Der Sandfang bzw. das Gerinne zur Abtrennung von Feststoffen wird in folgender Weise betrieben: Sobald das Gerinne 2 durchflossen und das Regelorgan 4 geöffnet wird, stellt sich, je nach den gegebenen Umständen, eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit ein. Sie wird mittels des Regelorganes 4 möglichst auf die Sollgeschwindigkeit eingestellt.
Der Steuerkörper 8 würde mit der Fliessgeschwindigkeit abgetrieben werden, wenn er nicht über das Seil 9 und das Hebelsystem 18 nach Fig. 1 bzw. den Gewichtsausgleich nach Fig. 2 festgehalten würde. Die der Strömungskraft entgegengesetzten Kräfte am Hebelsystem 18 werden so eingestellt, dass der Schwimmer bei der Sollgeschwindigkeit praktisch stillsteht und der Eisenkern 10 in der Selbstinduktionsspule einen angemessenen Brückenstrom fliesen lässt, der durch das Messwerk des Grenzwertreglers angezeigt wird. Auf diesen Sollwert wird der Sollwertanzeiger des Grenzwertreglers eingestellt. Wenn die Fliessgeschwindigkeit im Gerinne zu gross wird, z. B. bei Sand den Wert von 0,3 m/sec. überschreitet, dann bewegt sich der Steuerkörper 8 in Fliessrichtung und der Kern 10 in der Induktionsspule 11 nach abwärts.
Bei zu geringer Fliessgeschwindigkeit von etwa 0,25 m/sec. wird der Steuerkörper 8 durch das Hebelsystem 18 in entgegengesetzter Richtung gezogen und damit der Kern 10 nach oben verstellt. Es ändert sich damit der Strom in der Diagonale der Messbrücke und damit der Strom in der Diagonale der Messbrücke und damit die Anzeige des Messwertes des Grenzwertreglers vom eingestellten Sollwert. Bei dem periodischen Vergleich vom Istwert und Sollwert steuert nun der Grenzwertregler mittels der Quecksilberschaltröhre die Schaltschütze, und diese schalten den Motor 7 ein und aus. Wenn die Fliessgeschwindigkeit im Gerinne zu gross ist, dann wird das Ablaufregelorgan 4 so weit gedrosselt, dass die Sollfliessgeschwindigkeit im Gerinne wieder erreicht wird. Bei zu kleiner Fliessgeschwindigkeit im Abscheidegerinne erfolgt die Steuerung in umgekehrter Weise.
Unter Umständen wird infolge der Länge der Kommandos, die dem Motor 7 vom Grenzwertregler direkt gegeben werden, die Fliessgeschwindigkeit um den Sollwert erheblich pendeln. Zweckmässig ist es daher, durch zusätzliche Zeitregler 50 die Dauer eines Kommandos, das die Betätigung des Ablaufregelorganes 4 veranlasst, so festzulegen, dass die Schwankungen der Regelgrösse in tragbaren Grenzen gehalten werden. Der Zeitregler 50 steuert ohne Inanspruchnahme der Endschalter am Regulierschild die Laufzeiten der Schildbewegungen. Je nach den örtlichen Verhältnissen können kurze oder lange Laufzeiten eingestellt werden. Die Endschalter übernehmen dabei nur die am Ende des Gesamtweges (Hubes) erforderlichen Sicherungen.
Auf dem Boden 1 des Abscheidegerinnes scheiden sich die bei der vorgeschriebenen Sollgeschwindigkeit abzuscheidenden Feststoffe ab. Um sie in den Sandsammelraum 3 zu schieben, wird der Sollwert vorübergehend auf eine grosse Fllestsgeschwindigkeit, z. B. 0,8 - 1 m/sec., eingestellt. Die hohe Fliessgeschwindigkeit schiebt nun den abgeschiedenen Feststoff in die Mulde 3, und von hier kann er mittels geeigneter Fördereinrichtung - Druckluftheber, Greifer 0. dgl. - hochgefördert werden. Nach Beendigung des Transportvorganges nach dem Sandsumpf wird der Grenzwertregler wieder auf die Sollgeschwindigkeit zur Abscheidung zurückgestellt.
Sollte der abgeschiedene Feststoff noch verschmutzt sein, so kann man ihn aus der Fördereinrichtung in eine Sandwaschrinne fördern und hier nochmals auswaschen. Man kann, nachdem die jeweiligen Verhältnisse genau bekannt sind, auch den Grenzwertregler auf eine Fliessgeschwindigkeit einstellen, die den Sand allmählich zum Boden sinken lässt und gleichzeitig zum Sandsumpf mitführt; dies ist in den meisten Fällen bei einer Fliessgeschwindigkeit von etwa 0,4 - 0,5 m/sec. möglich. Hierbei scheidet sich der Sand unerwünschter Korngrössen, welche den Faulraum, die Schlammpumpen und dergleichen gefährden, ab, sinkt bis zum Rinnenende zum Boden, und wird in den Sandsumpf mitgerissen, während die organischen Beimengungen, besonders Feinschlamm, Fäkalien und dergleichen, zu den Kläranlagen weiterfliessen.
Die Fig. 9 - 13 zeigen eine ganze Sandfanganlage mit einem Stau- bzw. Rückhaltebecken. Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch die Anlage, Fig. 10 eine Draufsicht, Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie B-B und Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie C-C.
D m e gentl chen S-ldabscheidegerinne 2 mit den in den Fig. 1-5 gezeigten Teilen ; wie Schwimmkör- per 8, Ablaufregler 4, Selbstinduktionsspule 11 usw., ist das Rückhaltebecken 56 vorgeschaltet, dessen Auslass zum Gerinne 2 mittels desl Schiebers 57 regelbar ist. Das Rückhaltebecken ist durch eine Querwand 58 in zwei Teile unterteilt, deren Verbindung mittels einstellbarer Schwenkschieber 59 regelbar ist. Der Zulauf erfolgt durch den mittels des Schiebers 60 absperrbaren Kanal 61. Die Rinne, in der sich das Schlammsandgemisch abscheidet und deren Fortsetzung der Sandfang ist, ist mit 62 bezeichnet.
In Fig. 14 ist schliesslich noch eine Sandfanganlage mit Stau- und Rückhaltebecken 63 und einem Regenwasserüberlauf 64 dargestellt. Die Trockenwettermenge wird bei dieser Anlage durch den Kanal 66 unmittelbar dem Sandfanggerinne 2 zugeleitet.
Ein Mehrfaches der Trockenwettermenge geht über eine tJberlaufschwelle 67 durch den Kanal 68 zum Rückhaltebecken 63. Regenmengen, die auch die zuletztgenannten Mengen überschreiten, je nach Vorschrift und Vorfluter sind es die 1 + 3-fache oder 1 + 6-fache Trockenwettermenge, werden über die Überlaufkante 69 und den Kanal 70 unmittelbar in den Vorfluter abgeleitet. Das Rückhaltebecken 63 entspricht im Prinzip dem Rückhaltebecken 56 nach den Fig. 9-13. Auch hier ist eine Trennwand 58 mit Regulierklappen 59 und ein Abschlusschieber 57 vorgesehen.
Die Fig. 15 und 16 zeigen weitere Ausführungsbeispiele. Nach Fig. 15 ist über dem Gerinne 2 ein Fahrgestell 71 angeordnet und um die Drehachse 89 drehbar ein zweiarmiger Hebel 72 vorgesehen. An dem einen Hebelarm sitzt als Steuerkörper ein Hohl- körper 73, der anstelle einer Linearbewegung eine Pendelbewegung ausführt, und an dem zweiten der Eisenkern 74 und ein Belastungsgewicht 75. Die am Fahrgestell 71 befestigte Selbstinduktionsspule 76 ist hier dem Radius des Hebels entsprechend gekrümmt.
Die Selbstinduktionsspule 76 ist dann entsprechend dem Schema der Fig. 6 in die Brückenschaltung eingebaut. Genau wie beim Anordnungsprtnzip nach Fig. 1 führt eine Messleitung 22 zur Steuereinrichtung 21 und von dieser eine Stromleitung 23 zum Motor 7 mit dem Getriebe 6, der das Stauschild 4 betätigt. Die Verfahrbarkeit des Fahrgestelles 71, das auch bei den eingangs beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden kann, dient dazu, die für die Regulierung zweckentsprechenden Stellen im Gerinne 2 auswählen zu können.
Bei sonst vollkommen gleichförmiger Anordnung kann an Stelle der Selbstinduktionsspule 76 und des Eisenkernes 74 ein Drehwiderstand so angeordnet werden, dass die Drehachse 89 in ihrer Verlängerung die Achse des in einer Gleichstrommessbrücke angeordneten Drehwiderstandes bildet. Die Messwerte dieser Gleichstrommessbrücke werden auf einen Regler gegeben, der seinerseits impulsweise Schütze steuert, die ihrerseits den Antriebsmotor 7 der Stauschilde 4 im öffnenden bzw. schliessenden Sinne unter Strom setzen.
Nach Fig. 16 ist die Selbstinduktionsspule 77 horizontal an der Wand 78 eines Gestelles 79 gelagert. Der Steuerkörper 80 besitzt einen Vertikalstab 81, der durch die Öffnung 82 einer Stange hindurchgeht, die mit dem Eisenkern 83 verbunden ist.
An diesem Eisenkern 83 ist das Seil 84 befestigt.
Es ist über eine Rolle 85 geleitet und am freien Ende ist das Gewicht 86 angehängt. Zur Führung der Stange 81 dient der Schlitz 87 in der Abdeckplatte 88. Die Einschaltung der Selbstinduktionsspule in die Widerstandsbrücke erfolgt nach dem Schema der Fig.
6. Auch hier führt die Messleitung zur Steuereinrichtung 21 und von dieser eine Stromleitung 23 zum Motor 7 zur Betätigung des Stauschildes 4.
Settling plant for the separation of solids from a liquid stream and process for their operation
The invention relates to a settling system for the separation of solids with a specific gravity exceeding a limit value from a liquid flow whose speed can be regulated by means of congestion shields, and a method for its operation.
To separate mineral solids from water or wastewater, sand traps are used, which are usually designed as open channels, the aim of which is to give them a cross-section such that an almost constant flow rate is achieved with every amount of water in the inflow. According to Imhoff, it should be around 0.3 m / sec for urban wastewater. amount to z. B. to separate sand grains of 0.1-1 mm and let sludge continue to flow.
The separator channels known since then all have the disadvantage that they only have small fluctuations in the amount of water in their channel cross-section, e.g. B. between 10 a.m. and 12 a.m. and the night water volume between midnight and 2 a.m. in urban sewage treatment plants, but not the fluctuations between the dry weather discharge and the 5-fold dry weather discharge during heavy rain. Even when industrial sludge accumulates, water surges of considerable magnitude arise, which cannot be caught by the shape of the separator channel alone.
Attempts have been made to remedy the shortcomings of the channel by using adjustable drainage shields or by moving drainage or throttling devices at the end of the channel. Level meters or venturi channels were used and the dam was moved via a controlled gearbox. However, even with this no satisfactory solution was found. A large part of the sand was repeatedly washed into the sewage treatment plant. Difficulties then arose in removing sludge and sand from the sludge pockets of the sedimentation basins or from the digesters. No less unpleasant were the faults in the pumps, shut-off valves, pipes, sludge preheating devices and the like. like
In many cases, three channels have been arranged, one for dry weather conditions, a second for the excess water with maximum water flow and the third as a reserve basin and also for disaster rain.
These systems become expensive and require a lot of service. It has also been suggested that only the sand-bearing layers should be removed and treated laterally in order to reduce the amount of water.
According to the present invention, the disadvantages of all known settling systems are eliminated in that in a channel of z. B. at least 10 m in length, a control body subjected to the flow force and an opposing force is arranged, which converts its movement processes deviating from the setpoint of the flow speed by means of electrical means into a changing electrical variable, which in turn serves as a control variable for a controller that drives the electric motor the stowage shield regulates opening or closing.
According to the invention, the controller is set in such a way that it regulates the flow rate in the separating channel to a value which allows the separating solids to sink during the flow process and reach the collecting pocket.
The invention is explained below, for example, with reference to the drawings. Show it:
1 shows a section through a separating channel,
2 shows a variant of the weight load,
3 is a side view,
Fig. 4 is a plan view, and
5 shows a cross section of a control body,
6 shows the electrical circuit diagram of the control,
7 and 8 show two exemplary embodiments of the discharge regulating elements,
Figures 9 to; 13 a whole sand trap system with a storage or retention basin, namely
Fig. 9 is a longitudinal section,
10 is a plan view,
11 shows a section along the line A-A in FIG. 10,
Fig. 12 is a section along the line B-B in Fig.
10, and
13 shows a section along the line CC in FIG. 10,
14 shows a second example of a sand trap system with storage and retention basins, and
15 and 16, in longitudinal section, two further examples of settling basins.
Fig. 1 shows as an arrangement principle a longitudinal section through a separation channel. In FIG. 1, the bottom of the channel 2 and 3 is a sand collecting space lower than the bottom of the channel 2; 4 is the stowage shield, 5 is the drive column with the gear 6 and 7 is the drive motor flanged to the gear. On the water surface of the channel 2 floats a control body 8, which is attached to a rope 9, which with the interposition of an iron core rod 10, a self-induction coil 11 and a spring 12 via pulleys 13/14 on a lever arm 15 of the lever system loaded with weights 16/17 18 is attached. The flow force acting on the control body 8 and the counterforce exerted by the lever system 18 are matched to the target flow speed in the channel 2.
The cable 9 carries stop disks 19, 20. The complete control device is designated by 21, which consists of an alternating current measuring bridge, the limit value controller and the contactors. The measuring line to the measuring bridge bears the number 22, the power line from the contactors to the motor 7 has the number 23.A second cable 25, which is loaded by the counterweight 24 and is guided over the roller 26, can be connected to the control body 8, as shown in dash-dotted lines , and with this rope 25, the core rod 27 of the self-induction coil 28 is connected, which, analogous to the coil 11, triggers control processes depending on the water level in the channel 2 and influences the motor 7 and initiates a control in the sense of a volume control.
In FIG. 2, the rope 9 with the stop disks 19, 20, which is guided over the rollers 13 and 14, is tensioned with the variable weight 29. A second rope 30, which is guided over rollers 31, 32 and is tensioned by means of the variable weight 36, hangs on the control body 8. A fine balancing of the loads creates any sensitivity of the regulation.
The float construction shown in view, plan view and in cross section in FIGS. 3-5 consists of the actual control body 8 and four guide rollers 34 arranged above the water level line, which are arranged on displaceable arms 35 with longitudinal slots 36. The arms are fixed by means of screws 37. In order to give the floating body 8 a desired depth, an appropriate amount of a weighting compound can be poured into the cavity via the plug 38.
In Fig. 6, the self-induction coil with the iron core is shown schematically and the measuring bridge with the connected limit value or
Step regulator.
The self-induction coil consists of an insulating body 39, the movable iron core 10 on which the control body 8 hangs, the primary winding 40 and the secondary winding 41. Both windings are connected in the manner shown in the circuit diagram to the power supply transformer 42 and to the bridge, which in itself as is known, consists of resistors 43, 44, 45 and a level throttle 46.
A rectifier 47 is located in one bridge diagonal and the step or limit value controller 48 is connected to it. The controller is a known construction that works according to the drop bracket principle, has a measuring mechanism, a measuring instrument, a setpoint pointer, a feeler lever with a switching mechanism and a mercury tube. In the case of the controller based on the hinge principle, the actual value and setpoint of the controlled variable are taken from the bridge and periodically compared with each other. If the measured value deviates from the nominal value, the mercury interrupter is actuated and this triggers control processes on the contactors of the drive motor 7.
The switching mechanism of this controller is driven by a self-running synchronous motor, and this moves a tactile lever via a cam disk, which periodically scans the pointer position. Other known controllers can also be used, which convert the measured values of the bridge into control pulses for the contactors. The contactor control as such is designed in a manner known per se such that it switches the motor in one direction of rotation when the limit value controller 48 is displayed below the desired value and in another direction of rotation when the desired value is exceeded. In order to regulate the duration of a command for the motor 7, it is advantageous to insert a timer 50 in the control line 49 to the contactors.
The discharge control element, the dam for the channel, can be designed as a regulating gate or regulating flap, in which the water flows through below the lower edge, as well as a lowering gate, in which the water flows over the upper edge.
Gates and flaps can be fitted with adjustable discharge screens both on the slide or gate frame and on the gate plate for outflow under the lower edge of the gate. Execution examples of these discharge control organs show the Fig.
7 and 8. According to FIG. 7, two adjustable inclined plates 51 are attached to the frame of the discharge control element 4, so that a V-shaped flow cross section is created, in front of which the lowering slide 52 moves. The flow rate is pretty finely adjustable. Instead of the two inclined plates, a plate with a triangular cutout that extends over the entire width of the channel can be used.
According to FIG. 8, the lowering slide 53 has the V-shaped recess 54, which can be reduced in size by means of two adjustable diaphragms 55. Here, too, a plate with a suitable cutout that extends over the entire width can be used. The control element 4 for the flow rate can be installed on the outlet side as well as on the inlet side of the sand separator channel 2. To reduce the strokes of the core rods in the inductive resistors, reductions, for example pulley shafts or the like, can be switched on.
The sand trap or the channel for separating solids is operated in the following way: As soon as the channel 2 flows through and the control element 4 is opened, a certain flow rate is established, depending on the circumstances. It is set to the target speed as possible by means of the control element 4.
The control body 8 would be driven off with the flow speed if it were not held by the cable 9 and the lever system 18 according to FIG. 1 or the weight compensation according to FIG. The forces opposing the flow force on the lever system 18 are set so that the swimmer practically stands still at the set speed and the iron core 10 in the self-induction coil allows an appropriate bridge current to flow, which is indicated by the measuring mechanism of the limit value controller. The setpoint indicator of the limit value controller is set to this setpoint. If the flow velocity in the channel is too great, e.g. B. with sand the value of 0.3 m / sec. exceeds, then the control body 8 moves in the flow direction and the core 10 in the induction coil 11 moves downwards.
If the flow rate is too low of about 0.25 m / sec. the control body 8 is pulled by the lever system 18 in the opposite direction and thus the core 10 is adjusted upwards. This changes the current in the diagonal of the measuring bridge and thus the current in the diagonal of the measuring bridge and thus the display of the measured value of the limit value controller from the set value. In the periodic comparison of the actual value and the setpoint, the limit value controller now controls the contactors by means of the mercury interrupter, and these switch the motor 7 on and off. If the flow speed in the channel is too high, the flow control element 4 is throttled so far that the target flow speed in the channel is reached again. If the flow velocity in the separator channel is too low, the control is carried out in the opposite way.
Under certain circumstances, as a result of the length of the commands which are given directly to the motor 7 by the limit value controller, the flow velocity will fluctuate considerably around the setpoint. It is therefore expedient to use additional time regulators 50 to determine the duration of a command which causes the operation of the sequence control element 4 so that the fluctuations in the controlled variable are kept within acceptable limits. The time controller 50 controls the running times of the shield movements without using the limit switches on the regulating shield. Depending on the local conditions, short or long running times can be set. The limit switches only take on the safeguards required at the end of the total travel (stroke).
The solids to be separated at the prescribed target speed are deposited on the bottom 1 of the separator channel. In order to push them into the sand collecting chamber 3, the setpoint is temporarily set to a high filling speed, e.g. B. 0.8 - 1 m / sec., Set. The high flow speed now pushes the separated solid into the trough 3, and from here it can be conveyed up by means of a suitable conveying device - compressed air lifter, gripper, etc. After the end of the transport process after the sand sump, the limit value controller is reset to the target speed for separation.
If the separated solid is still contaminated, it can be conveyed from the conveying device into a sand washing trough and washed out again here. After the respective conditions are precisely known, you can also set the limit value controller to a flow speed that lets the sand gradually sink to the bottom and at the same time carries it with it to the sand sump; in most cases this is at a flow rate of about 0.4-0.5 m / sec. possible. Here, the sand of undesirable grain sizes, which endanger the digestion chamber, the sludge pumps and the like, separates, sinks to the bottom of the channel and is carried away into the sand sump, while the organic additions, especially fine sludge, faeces and the like, flow on to the sewage treatment plants .
FIGS. 9-13 show a whole sand trap system with a storage or retention basin. Fig. 9 shows a longitudinal section through the system, Fig. 10 is a plan view, Fig. 11 is a section along the line A-A of Fig. 10, Fig. 12 is a section along the line B-B and Fig. 13 is a section along the line C-C.
The individual sedimentation channel 2 with the parts shown in FIGS. 1-5; Like the float 8, flow regulator 4, self-induction coil 11, etc., the retention basin 56 is connected upstream, the outlet of which to the channel 2 can be regulated by means of the slide 57. The retention basin is divided into two parts by a transverse wall 58, the connection of which can be regulated by means of an adjustable swivel slide 59. The inlet takes place through the channel 61, which can be shut off by means of the slide 60. The channel in which the sludge sand mixture separates and the continuation of which is the sand trap is designated by 62.
Finally, FIG. 14 shows a sand trap system with a storage and retention basin 63 and a rainwater overflow 64. In this system, the amount of dry weather is fed directly to the sand trap channel 2 through the channel 66.
A multiple of the dry weather amount goes over an overflow threshold 67 through the canal 68 to the retention basin 63. Rain amounts which also exceed the last-mentioned amounts, depending on the regulations and the receiving water, are 1 + 3 times or 1 + 6 times the dry weather amount, are over the Overflow edge 69 and the channel 70 derived directly into the receiving water. The retention basin 63 corresponds in principle to the retention basin 56 according to FIGS. 9-13. A partition 58 with regulating flaps 59 and a closing slide 57 are also provided here.
FIGS. 15 and 16 show further exemplary embodiments. According to FIG. 15, a chassis 71 is arranged above the channel 2 and a two-armed lever 72 is provided so that it can rotate about the axis of rotation 89. A hollow body 73 is seated as a control body on one lever arm, which performs a pendulum movement instead of a linear movement, and the iron core 74 and a loading weight 75 on the second. The self-induction coil 76 attached to the chassis 71 is curved according to the radius of the lever.
The self-induction coil 76 is then built into the bridge circuit in accordance with the diagram in FIG. 6. Exactly as with the arrangement principle according to FIG. 1, a measuring line 22 leads to the control device 21 and from this a power line 23 to the motor 7 with the gear 6 which actuates the congestion shield 4. The mobility of the chassis 71, which can also be used in the embodiments described at the beginning, serves to be able to select the points in the channel 2 that are appropriate for the regulation.
With an otherwise completely uniform arrangement, a rotary resistor can be arranged in place of the self-induction coil 76 and the iron core 74 so that the axis of rotation 89 forms the axis of the rotary resistor arranged in a direct current measuring bridge in its extension. The measured values of this direct current measuring bridge are sent to a controller, which in turn controls contactors in pulses, which in turn energize the drive motor 7 of the congestion shields 4 in the opening or closing sense.
According to FIG. 16, the self-induction coil 77 is mounted horizontally on the wall 78 of a frame 79. The control body 80 has a vertical rod 81 which passes through the opening 82 of a rod which is connected to the iron core 83.
The rope 84 is attached to this iron core 83.
It is passed over a roller 85 and the weight 86 is attached to the free end. The slot 87 in the cover plate 88 is used to guide the rod 81. The self-induction coil is switched on in the resistor bridge according to the scheme in FIG.
6. Here, too, the measuring line leads to the control device 21 and from there a power line 23 to the motor 7 for actuating the congestion shield 4.