CH621317A5

CH621317A5 - Device for purifying waste waters and pulps

Info

Publication number: CH621317A5
Application number: CH643077A
Authority: CH
Inventors: Herbert Pfefferkorn
Original assignee: Manahl Robert
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1981-01-30
Also published as: FR2354972A1; ATA434376A; AT341450B; YU137277A; FR2354972B1; ES459781A1; DE2726327A1; IT1083144B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung von Abwässern und Trüben mit einem Behälter mit Einlauf und Auslauf und mit Ausbringvorrichtungen für abgesetzten Schlamm, welcher Behälter bezüglich einer Vertikalachse innere und äussere Begrenzungswände aufweist.

Einrichtungen für diesen Zweck sind in vielfaltigen Formen und Ausführungen bekannt geworden. So gibt es eine Abwasserreinigungsanlage mit einem Absetzraum und einem mit diesem verbundenen Schlammfaulraum für die Vorreinigung des Abwassers mit einem Tropfkörper. Diesem Tropfkörper wird das Abwasser über einen Sprenger zugeführt. Ferner ist noch ein Nachklärbecken vorhanden, wobei der Tropfkörper oberhalb des kegelig geformten Nachklärbeckens angeordnet ist und der Schlammfaulraum das Nachklärbecken umgibt. Das Nachklärbecken ist mit dem Tropfkörper über einen Tauchzylinder verbunden. Am oberen Rand schliesst eine den Boden des Tropfkörpers bildende Tropftasse an, die sich mit Gefalle zu einem Tauchzylinder erstreckt. Der Tauchzylinder ist in der Achse des Nachklärbeckens angeordnet und die Tropftasse ist flachkegelig geformt.

Auch ist eine mechanisch-biologische Abwasserreinigungsanlage bekannt mit einem Klärbecken und einem darunter angeordneten, mit diesem durch Öffnungen in Bodennähe des Klärbeckens kommunizierenden Schlammfaulraum, die beide Räume eines gemeinsamen und einheitlichen Behälters bilden. Durch das Klärbecken ist dabei eine flexible Ablaufleitung geführt, deren Eintrittsende an einer als Wehr für die Zurückhaltung schwimmender Verunreinigungen dienenden Schwimm Vorrichtung befestigt ist. Das austrittsseitige Ende ist unterhalb des Beckenzulaufes durch die Beckenwand geführt, wobei der Querschnitt der Ablaufleitung kleiner ist als der Querschnitt des Beckenzulaufes, so dass das Vorklärbecken einen Pufferraum hat, dessen Höhe dem vertikalen Abstand zwischen dem Beckenzulauf und dem austrittsseitigen Ende der Ablaufleitung entspricht.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zum Klären von Abwässern mit einem über mindestens eine Leitung an eine Belüftungsvorrichtung angeschlossenen Belüftungsbecken und einem mit diesem leitungsverbundenen Nachklärbecken, besitzt dieses Nachklärbecken eine Ablaufrinne, die mit einem Schlammeindickbecken leitungsverbunden ist. Hier ist an das Eindickbecken eine zum Belüftungsbecken führende Rück-laufleitung für das sich über dem eingedickten Schlamm ansammelnde Wasser angeschlossen. Diese mündet mit freiem Gefälle oberhalb des vorbestimmten Flüssigkeitsspiegels in das Belüftungsbecken.

Es ist auch eine Belebtschlammkläranlage aus Stahlbeton bekannt, die nach dem Suspensionskreislaufverfahren betrieben wird, wobei der zu klärenden Flüssigkeit Frischluft, Sauerstoff oder Gemisch zugesetzt wird. Um die zu klärende Flüssigkeit gleichmässig dem eingeblasenen Gasstrom auszusetzen, muss sie möglichst ohne Bildung von Wirbeln oder RückStrömungen umgewälzt werden. Diese Anlage besitzt

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

621 317

eine Aussenschale, die gleichzeitig die Aussenhaut des Behälters darstellt und in die eine zweite, rotationssymmetrische Innenschale eingesetzt ist, wobei zwischen der Aussenschale und der Innenschale am unteren Anschlussrand ein schmaler Spalt verbleiben muss, durch den das Abwasser möglichst ohne Störung der Strömung des Wasserfadens gleichmässig zirkulieren kann.

Diese verschiedenen Einrichtungen sind teilweise sehr aufwendig und fordern auch einen grossen apparativen Aufwand. Die Erfindung zielt darauf ab, eine Einrichtung zu schaffen, in welcher verfahrenstechnisch gesehen die konventionellen Elemente der Abwasserreinigung - Vorklärung, biologische Reinigung nach dem Belebtschlammverfahren und Schlammstabilisierung - durchgeführt werden können, ohne dass es jedoch eines besonderen apparativen Aufwandes bedarf. Erfindungsgemäss wird dies durch die Formgebung des Behälters erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist,

dass sowohl die innere wie auch zumindest teilweise die äussere Begrenzungswand durch Kegelmantelflächen gebildet sind, wobei die innere Begrenzungswand eine einzige innere Kegelmantelfläche oder mehrere innere Kegelmantelflächen mit nach obengerichteter Spitze aufweist und die äussere Begrenzungswand mindestens aus zwei äusseren Kegelmantelflächen verschiedener Neigung besteht, wobei die untere äussere Kegelmantelfläche zur Bildung eines im Querschnitt keilförmigen Absetzringraumes vom unteren Rand der inneren Begrenzungswand nach oben aussen bis zum direkten Anschluss oder bis zum Rand einer zylindrischen Zwischenwand zum Rand der oberen, äusseren Kegelmantelfläche verläuft, dass der Öffnungswinkel der oberen äusseren Kegelmantelfläche grösser ist als der Öffnungswinkel der inneren Kegelmantelfläche, dass die obere Öffnung der oberen, äusseren Kegelmantelfläche einen Kragen zur Aufnahme von Überlauf- und Entnahmerinnen für die Abfuhr der gereinigten Abwässer und Trüben begrenzt, und dass die Austrittsmündungen für die zu reinigenden Abwässer und Trüben im Bereich des unteren Randes der oberen äusseren Kegelmantelfläche liegen.

Anhand der Zeichnung wird nun die Erfindung beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Grossraumbehäl-ter ohne Installationen;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Grossraumbehälter in einer gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderten Form mit Installationen;

Fig. 3 eine Draufsicht und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den mittleren Kragen in einem gegenüber den Fig. 2 und 3 vergrösserten Massstab;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 1.

Der Grossraumbehälter nach Fig. 1 der hier im Vertikalschnitt dargestellt ist, besitzt bezüglich einer mittleren Vertikalachse 1, innere und äussere Begrenzungswände 2 und 3. Die innere Begrenzungswand 2 ist durch zwei Kegelmantelflächen 4 und 5 gebildet, wobei diese Kegelmantelflächen nach oben konvergieren. Die äussere Begrenzungswand 3 ist ebenfalls aus zwei Kegelmantelflächen 6 und 7 gebildet. Die untere Kegelmantelfläche 6 verläuft zur Bildung eines im Querschnitt keilförmigen Absetzringraumes 8 konvergierend gegen den unteren Rand 9 der inneren Kegelmantelfläche 4. Der Öffnungswinkel a der oberen äusseren Kegelmantelfläche 1, die konvergierend nach oben verläuft, ist grösser als der Öffnungswinkel ß der oberen inneren Kegelmantelfläche 5, so dass die beiden Kegelmantelflächen 5 und 7 einen sich nach oben verjüngenden ringförmigen Spaltraum 33 begrenzen. Die obere Öffnung 30 der oberen äusseren Kegelmantelfläche 7 besitzt einen von einer zylindrischen Wand begrenzten Kragen 10.

Die Höhe hj des Absetzringraumes 8 ist zweckmässigerweise geringer als die Höhe h2 der daran nach oben anschliessenden Kegelmantelfläche 7. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die innere Begrenzungswand 2 zwei Zonen unterschiedlicher Neigung aufweist. Innerhalb des Kragens 10 ist auf der Spitze der inneren Begrenzungswand 2 ein schalenförmiger Behälter 11 ausgebildet. Die Innenwand des Kragens 10 ist ferner Teil einer randseitig umlaufenden Rinne 12. Weiterhin ist eine Rinne 13 konzentrisch innerhalb des Kragens 10 vorgesehen, deren eine Seitenwand 14 als Überlauf ausgebildet ist. Die Rinnen 12 und 13 und der Behälter 11 stehen mit Beschik-kungs- und Entnahmerohren oder-rinnen in Verbindung, was im Zusammenhang mit den nachfolgend noch zu beschreibenden Figuren erläutert werden wird.

Der im Querschnitt keilförmige Absetzringraum 8 besitzt "satteldachartig zueinandergeneigte, zick-zack-artig aufeinanderfolgende Bodenflächen 16, deren Firstverschnittkanten

17 radial verlaufen und gegen die mittlere Vertikalachse 1 abfallend ausgebildet sind. Fig. 1 zeigt ausschliesslich die besondere Form des Bauwerkes als Grossraumbehälter, der nach seiner Fertigstellung nur noch mit seinem Kragen 10 aus dem Erdreich 15 herausragt. Die für den Betrieb dieses Grossraumbehälters erforderlichen Installationen sind hier nicht dargestellt.

Die Fig. 2 in Verbindung mit den Fig. 3 bis 5 zeigt nun einen betriebsmässig installierten Grossraumbehälter in der aus Fig. 1 ersichtlichen Bauweise, jedoch mit geringen baulichen Abänderungen. Vorausgeschickt wird, dass zur Bezeichnung gleicher Bauteile gleiche Hinweisziffern verwendet worden sind, denen zur Unterscheidung jedoch ein Indexstrich hinzugefügt wurde. Was die bereits erwähnten Unterschiede in der Gestaltung des Baukörpers betrifft, so ist hier zu erwähnen, dass die innere Begrenzungswand 2' bei der Ausführung nach Fig. 2 durch eine einzige Kegelmantelfläche 4' einheitlicher Neigung gebildet ist. Die beiden äusseren Kegelmantelflächen 6' und T stossen hier auch nicht unmittelbar aneinander, vielmehr ist hier eine zylindrische Zwischenwand 18 eingeschaltet. Der Behälter selbst ist zweckmässigerweise in monolithischer Bauweise (Beton) hergestellt. Es wäre jedoch nicht ausgeschlossen, einen Behälter dieser Art auch in einer geschweissten Stahlkonstruktion anzufertigen.

Was nun die Installationen betrifft, so fuhren vom Boden der Rinne 12' aus in sternförmiger radialer Verteilung Beschik-kungsrohre 19 innerhalb des Behälters und entlang der schräg geneigten Behälterdecke bis zum unteren Rand der oberen äusseren Kegelmantelfläche 7', also bis dorthin, wo die zylindrische Zwischenwand 18 an die obere äussere Kegelmantelfläche 7' anschliesst. Die innerhalb der Rinne 12' liegenden Mündungen 20 dieser Rohre 19 sind aus Fig. 4 erkennbar, aus welcher Figur auch ersichtlich ist, dass der Boden dieser Rinne 12' gewellt verläuft, was durch die radial verlaufenden Linien 22 angedeutet sein soll, wobei jeweils die Mündungen 20 der Rohre 19 in den jeweiligen Wellentälern liegen. Von aussen führt zu dieser Rinne 12' eine Zuführrinne oder eine Zuführleitung 21 (Fig. 4).

Im Bereich der Zwischenwand 18 und mit etwas Abstand von derselben ist eine Scheidewand 23 vorgesehen, die sich im wesentlichen über die Höhe der zylindrischen Zwischenwand

18 erstreckt und die mit ihrem unteren Rand 32 in Verbindung mit der zylindrischen Zwischenwand 18 einen Ringspalt begrenzt. Mit ihrem oberen Rand ist diese Scheidewand 23 an der äusseren Kegelmantelfläche T befestigt. Die Austrittsmündungen 24 der Beschickungsrohre 19 liegen hinter der Scheidewand 23. Diese Scheidewand 23 kann vertikale Schlitze aufweisen, die eventuell in ihrer Grösse veränderbar sind. Diese Schlitze sind hier nicht eingezeichnet.

Auf der Spitze der inneren Begrenzungswand 2' ist ein schalenartiger Behälter 11' vorgesehen. Von seiner tiefsten Bo5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

621 317

densteile ausgehend führt eine Rohrleitung 25 nach aussen. Schlammheberleitungen 26 in strahlenförmiger Verteilung an-geordnët, führen mit ihrem einen Ende in die Sammelstellen 27' des Absetzringraumes 8' und münden mit ihrem obèren Ende 28 in den schalenartigen Behälter 11'.

Die konzentrisch zur erstbeschriebenen Rinne 12' angeordnete zweite Rinne 13' ist mit dem Innenraum des Gross-raumbehälters in Verbindung, und zwar über die als Überlauf ausgebildete Seitenwand 14'. Von dieser Riniïe 13' führt eine radial angeordnete Rinne oder ein radial angeordnetes Rohr 29 nach aussen. Die Anzahl der Beschickungsrohre 19 entspricht der Anzahl der Mündungen 20, die aus Fig. 4 entnehmbar sind. Ferner ist jeder Sammelstelle 27' im Absetzringraum 8' eine Heberleitung 26 zugeordnet, so dass eine entsprechende Vielzahl von Enden 28 solcher Schlammheberleitungen 26 im Behälter 11' vorhanden sind.

Die vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Von der im Kragen 10' vorgesehenen Rinne 12', die von aussen über die Zuführleitung 21 mit Schmutzwasser beschickt wird, wird über die sternförmig oder strahlenförmig angeordneten Beschickungsrohre 19, deren innere Austrittsmündungen 24 hinter der Scheidewand 23 liegen, das eingebrachte Schmutzwasser gleichmässig verteilt in den Behälter eingebracht. Dadurch ergibt sich eine sehr gleichmässige und von vorneherein ruhige Beschickung des Behälterraumes. Aufgrund des in Strömungsrichtung gesehen hier sich vergrössernden Behälterraumes sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Schmutzwassers rapide ab, so dass sich die körnigen Teilchen aus dem Abwasser rasch absetzen, wobei zusätzlich wegen der nachfolgenden Umkehr der Strömungsrichtung (siehe die eingetragenen Pfeile in Fig. 2) die Koagulation ausserordentlich gefördert wird. Das von den Festkörperteilchen freie Wasser strömt langsam nach oben, wobei die Strömungsgeschwindigkeit infolge der Verengung des Behälters nach oben allmählich zunimmt. Das nun langsam nach obenrinnende und sich allmählich beschleunigende Wasser gelangt über die als Überlauf ausgebildete Seitenwand 14' in die Rinne 13', von wo es über eine Rinne oder ein Rohr 29 der weiteren Behandlung bzw. dem Ablauf zugeführt wird.

Im Gegensatz zu den konventionellen Klärbecken ist hier eine mechanische Schlammräumung mit Kratzern nicht erforderlich. Der Schlamm fliesst in die trichterartigen Vertiefungen und kann über die Heberleitungen 26 oder ähnlich bekannte Installationen hochgebracht werden. Insbesondere ist hier auch darauf zu verweisen, dass die vorstehend beschriebene Klärbeckenform einen sehr grossen Querschnitt im Bereich des Schlammspiegels aufweist und daher hier die Eigenschaften zur Schlammeindickung und Schlammspeicherung bei Belastungsspitzen, wie sie von Nachklärbecken von Belebungsanlagen gefordert werden, optimal erbringt.

Der Ringraum des Behälters kann durch radiale Schotten unterteilt werden, was in den Figuren ja nicht eingetragen worden ist. Zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Rinnen 12 und 13 im Kragen 10 können ausser den Zu-und Abfuhrrinnen und -röhre 21,25 und 29 auch radial verlaufende Rinnen bzw. Rohre vorgesehen werden, in welchen die hydraulische Regelung durch Einbauten von Schützen, Schiebern, oder Klappen erfolgt.

In dem die Öffnung begrenzenden Kragen werden Installationen, soweit sie zugänglich sein müssen, wie Zu- und Ablauf der zu behandelnden Abwässern und Trüben, eventuell Gaszuleitungen und die Schlammentnahmevorrichtung vorgesehen. Sie sind auf engem Raum zur leichten Wartung und Reinigung konzentriert. Eine Beeinflussung durch extreme klimatische Bedingungen kann einfach durch das Abdecken oder Überbauen der relativ kleinen Kragenfläche ausgeschaltet werden. Ebenso ist durch eine Überbauung des relativ kleinen Kragens die Emission von Belästigungen verschiedenster Art wie Lärm, Aerosole und unter ungünstigen Verhältnissen immer wieder vorkommende Gerüche einfach abzuschirmen. Im Kragen ist zudem durch die gewählte Form und Situierung der Ein- und Ablaufrinne ein einfacher Schwimmschlammabzug möglich.

Die Form der Einrichtung ist im wesentlichen so konzipiert, dass nach der Fertigstellung nur noch der erwähnte Kragen des Behälters aus dem Erdbereich herausragt.

Die eigentlichen Klär- und Reaktionsräume sind unterirdisch. Sie werden oberhalb durch eine geeignete, zum Kragen ansteigende Decke, die überschüttet wird, begrenzt. Der Wasserspiegel selbst liegt im Betrieb im Kragen selbst. Eine ringförmige Rinne wird gebildet durch eine äussere ringförmige, zum Zentrum geneigte Fläche und eine innere, nach aussen-geneigte Fläche. Diese Absetzrinne wird dann durch radial angeordnete Schrägflächen in mehrere Schlammtrichter unterteilt. Durch diese Ausgestaltung des Absetzringraumes im unteren Bereich des Grossraumbehälters kann der Schlamm ohne mechanische Kratzer geräumt werden.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung erfüllt die für eine Klärung von Abwässer und Trüben erforderlichen Bedingungen in hervorragender Weise: Das Schmutzwasser muss eine entsprechend hohe Eintrittsgeschwindigkeit besitzen, damit sich der Schlamm nicht schon in der Zuflussrinne absetzt. Im Behälter selbst soll jedoch das Schmutzwasser eine sehr geringe Geschwindigkeit haben. Die Fliessgeschwindigkeit ist nach dem Eintritt in den Absetzraum sehr klein. Vor allem zu Beginn des Absetzprozesses erfahren die Abwässer und Trüben eine sehr niedrige Fliessgeschwindigkeit und besitzt eine maximale Ruhe. Das ergibt einen hohen Ausscheidungsgrad.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

V

3 Blätter Zeichnungen

Claims

621 317

1. Einrichtung zur Reinigung von Abwässern und Trüben, mit einem Behälter mit Einlauf und Auslauf und mit Aus-bringvorrichtungen für abgesetzten Schlamm, welcher Behälter bezüglich einer Vertikalachse innere und äussere Begrenzungswände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die innere (2,2') wie auch zumindest teilweise die äussere Begrenzungswand (3, 3') durch Kegelmantelflächen (4, 5, 6, 7; 4\ 6', 7') gebildet sind, wobei die innere Begrenzungswand (2, 2') eine einzige innere Kegelmantelfläche (4') oder mehrere innere Kegelmantelflächen (4, 5) mit nach obengerichteter Spitze aufweist und die äussere Begrenzungswand (3, 3') mindestens aus zwei äusseren Kegelmantelflächen (6, 7; 6', 7') verschiedener Neigung besteht, wobei die untere äussere Kegelmantelfläche (6, 6') zur Bildung eines im Querschnitt keilförmigen Absetzringraumes (8, 8') vom unteren Rand (9,9') der inneren Begrenzungswand (2,2') nach oben aussen bis zum direkten Anschluss oder bis zum Rand einer zylindrischen Zwischenwand ( 18) zum Rand der oberen äusseren Kegelmantelfläche (7, 7') verläuft, dass der Öffnungswinkel (a) der oberen äusseren Kegelmantelfläche (7, 7') grösser ist als der Öffnungswinkel (ß) der inneren Kegelmantelfläche (5; 4'), dass die obere Öffnung (30, 30') der oberen äusseren Kegelmantelfläche (7, T) einen Kragen (10,10') zur Aufnahme von Überlauf- und Entnahmerinnen ( 12, 12', 13, 13') für die Abfuhr der gereinigten Abwässer und Trüben begrenzt, und dass die Austrittsmündungen (24) für die zu reinigenden Abwässer und Trüben im Bereich des unteren Randes der oberen äusseren Kegelmantelfläche (7, 7') liegen.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom unteren Rand (9, 9') aus gemessene Vertikalhöhe (hs) der unteren, äusseren Kegelmantelfläche (6, 6') geringer ist als die Höhe (h2) der oberen äusseren Kegelmantelfläche (7, 7'), einschliesslich einer eventuell vorgesehenen zylindrischen Zwischenwand (18).

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzungswand (2) mindestens zwei Kegelmantelflächen (4, 5) unterschiedlicher Neigung aufweist (Fig. 1).

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Querschnitt keilförmige Absetzringraum (8, 8') satteldachartig zueinander geneigte, zick-zackartig aufeinanderfolgende Bodenflächen (16, 16') aufweist, deren Firstverschnittkanten (17, 17') radial verlaufen und gegen die mittlere Vertikalachse (1,1') abfallend ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 2, mit einer zylindrischen Zwischenwand, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zylindrischen Zwischenwand (18) und mit radialem Abstand von derselben eine, eventuell vertikale Schlitzöffnungen aufweisende Scheidewand (23) vorgesehen ist und die Austrittsmündungen (24) für die Abwässer und Trüben im oberen Bereich des von der Zwischenwand (18) und der Scheidewand (23) begrenzten Ringraumes liegen und vorzugsweise die schlitzartigen, vertikalen Öffnungen der Scheidewand (23) in ihrer Grösse veränderbar sind.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzungswand (2') an ihrem oberen Ende einen Behälter (11') trägt, in welchen von Sammelstellen (27') des Absetzringraumes (8') ausgehende Schlammheberleitungen (26) münden.

7. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (30, 30') der äusseren Kegelmantelfläche (7, 7') einen zylindrischen Kragen (10, 10') besitzt, dessen Innenwand Teil einer umlaufenden Rinne ( 12, 12') ist, von der aus Beschickungsrohre (19) in das Innere des Behälters führen und diese Rinne (12, 12') mit einer Zuführleitung (21) für die zu reinigenden Abwässer verbunden ist.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Rinne (12,12') in Umfangs-richtung gewellt verläuft und in den jeweiligen Wellentälern die Mündungen (20) der Beschickungsrohre (19) liegen.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur Rinne (12, 12') eine weitere Rinne (13, 13') vorgesehen ist, deren eine Seitenwand (14, 14') einen Überlauf bildet und diese Seitenwand (14, 14') einen mit dem Abwasser enthaltenden Innenraum des Behälters in Verbindung stehenden Ringspalt (31,31') begrenzt.

10. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter durch radiale Wände in einzelne sektorförmige Abschnitte unterteilt ist.