CH634022A5 - Verfahren und vorrichtung zum ausscheiden von feststoffen aus einer fluessigkeit. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausscheiden von Feststoffen aus einer Flüssigkeit gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Bei herkömmlichen Abwasserklärbehältern mit Umfangs-zufuhrleitungen zum Einleiten des Zulaufs in Richtung ihres Zentrums ist es nicht immer möglich, eine gleichmässige Strömungsverteilung zu erzielen, wodurch der Prozesswirkungsgrad herabgesetzt wird. Vorübergehende oder ständige Abweichung der Strömungsraten von Konstruktionsparametern können zu schwerwiegenden Störungen des Prozesses führen. Auch können Veränderungen in der EinlaufStrömung Störungen in der abgesetzten Schlammschicht oder auch Wirbelströmungen verursachen, die bewirken, dass Feststoffe unter Umgehung des Absetzbehälters direkt zum Überlauf des Auslaufsystems geleitet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine wirtschaftlich herstellbare und bequem zu wartende Vorrichtung zum Ausscheiden von Feststoffen aus Flüssigkeiten zu schaffen, denen die bei ähnlichen herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen festgestellten Nachteile nicht anhaften.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung zum Klären einer Flüssigkeit ermöglichen ein ungefähres Angleichen des Geschwindigkeitsenergieverlustes an den Reibungsenergieverlust, während das Strömungsvolumen aus zahlreichen Zulaufleitungen im wesentlichen gleich gehalten wird.
Die Vorrichtung gemäss Patentanspruch 3 erlaubt die Schaffung eines Klärbehälters zum Ausscheiden von Feststoffen aus Flüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraftwirkung,
der einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Zulaufkanal hat, welcher mit einer Vielzahl von mit gleichmässigem Zwischenabstand angeordneten Zulaufleitungen verbunden ist, die zulaufende Flüssigkeit und Feststoffe gegen das Zen-5 trum des Klärbehälters richten. Die Abmessungen der Löcher im Zulaufkanal, die die Verbindung mit jeder Zulaufleitung herstellen, lassen sich einstellen. Dies ermöglicht das Steuern des durch jedes Loch abgezogenen Volumens an Flüssigkeit und Feststoffen in der Weise, dass die Geschwindigkeitsener-io gieabnahme an jedem Loch im wesentlichen gleich ist mit dem Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch und dem ihm vorgeschalteten Loch, während das durch jede Zulaufleitung in den Klärbehälter abgegebene Strömungsvolumen ungefähr gleich gehalten wird.
15 Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung,
20 Fig. 2 den vergrösserten Schnitt 2-2 in Fig. 1, wobei einige Teile weggebrochen dargestellt sind,
Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 2, wobei einige Teile weggebrochen dargestellt sind, und
Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden vergrösserten Schnitt 25 durch eine andere Ausführungsform der Abstützung für eine perforierte Scheibe in einem Zulaufloch.
Die Zeichnung zeigt einen zylindrischen Klärbehälter 10 aus Beton zum Absetzen von Feststoffen, beispielsweise von aktiviertem Schlamm, unter Ausnutzung der Schwerkraft-30 Wirkung in einer Flüssigkeit, z.B. in Abwassermischflüssigkedt. Der Klärbehälter 10 hat eine aufragende, in Umfangsrichtung sich erstreckende Seitenwand 11 und eine Sohle 12, die in Richtung einer in seinem Zentrum angeordneten Schlamm-sammelgrube 13 geneigt ist. Die Seitenwand 11 und die Sohle 35 12 bilden eine Absetzkammer 14. Ein einlaufendes Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeit strömt durch ein Rohr 15 in einen Zulaufkanal 16, der vom oberen Ende der Seitenwand 11, einer Sohle 17 und einer gemeinsamen Wand 18 gebildet ist. Ein quer zum Zulaufkanal 16 angeordneter Damm 19 40 bewirkt, dass das einlaufende Gemisch im Uhrzeigersinn wei-terfliesst. Geklärte Flüssigkeit strömt über einen herkömmlichen, höhenverstellbaren Überlauf 21 in einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ablaufkanal 22, der von der gemeinsamen Wand 18, der Sohle 17 und einer Wand 23 ge-45 bildet ist, und verlässt die Absetzkammer 14 über ein Rohr 20. Der Zulaufkanal 16 und der Ablaufkanal 22 sind vorzugsweise von gleichmässigem Querschnitt.
Das Einströmen des zulaufenden Gemischs in die Absetzkammer 14 geschieht über eine gerade Anzahl von mit gleich-50 mässigem Zwischenabstand einander diametral gegenüber angeordneten Löchern 25, welche die Sohle 17 des Zulaufkanals 16 durchsetzen. Am Zulaufkanal 16 ist unmittelbar unter jedem Loch 25 ein Zulauffallrohr 26 mit Schrauben 27 befestigt, die durch Löcher in einemFlansch 28 am oberen, 55 einlaufseitigen Ende jedes Zulauffallrohres 26 hindurchgesteckt sind. Ein Mündungsstück 30 am unteren, abgabeseiti-gen Ende jedes Zulauffallrohres 26 ist direkt gegen ein anderes derartiges Mündungsstück30 am entgegengesetzten Ende eines Durchmessers des Klärbehälters 10 gerichtet. Die Mün-60 dungsstücke 30 sind auf der Höhe etwa des unteren Drittels der statischen Flüssigkeitssäule in der Absetzkammer 14 angeordnet. Auf diese Weise wird das zulaufende Gemisch von den Mündungsstücken 30 in den unteren Teil der Absetzkammer 14 in Richtung des Zentrums des Klärbehälters 10 65 abgegeben.
In jedem Loch 25 ist eine wegnehmbare, perforierte, ebene, kreisrunde Scheibe 32 abgestützt, die zum Einstellen der Abmessungen eines jeden solchen Loches 25 dient. Vorzugs
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weise ist jede Scheibe 32 in ihrem Zentrum von einer einzigen Perforation 33 durchsetzt. Die Scheiben 32 können an der Oberseite der Flansche 28 direkt abgestützt sein, oder im Zulaufkanal 16 kann in jedem Loch 25 eine kreisringförmige Schulter 35 ausgebildet sein, an der eine Scheibe 32 abgestützt ist (Fig. 4).
Bei Beginn eines Klärprozesses sollten die Abmessungen der Perforation 33 in jeder Scheibe 32 so gewählt werden,
dass durch jedes Mündungsstück 30 das gleiche Volumen an zulaufendem Gemisch mit konstanter Geschwindigkeit in die Absetzkammer 14 strömt. Die Abmessungen der Perforationen 33 können zuvor berechnet oder empirisch ermittelt werden. Bei Veränderung der Prozessparameter oder der Strömungsraten können eine oder mehrere Scheiben 32 entfernt und durch andere Scheiben 32 mit verschieden bemessenen Perforationen 33 ersetzt werden, die den geforderten Ablauf des Feststoffausscheidungsvorganges bewirken.
An der Sohle 12 sich absetzende Feststoffe lassen sich in die Schlammsammelgrube 13 mittels herkömmlicher Kratzer
37 oder ähnlichen Vorrichtungen schieben, die mit einer Welle
38 verbunden und durch einen nicht gezeichneten herkömmlichen Antrieb in Drehung versetzbar sind. Die Feststoffe lassen sich aus der Schlammsammelgrube 13 über ein Ablaufrohr 39 auspumpen.
Es wurde festgestellt, dass die Verwendung der perforierten Scheiben 32, mit welchen die Abmessungen der Löcher 25 eingestellt werden können, die Ausbildung des Zulaufkanals 16 mit im wesentlichen gleichmässigem Querschnitt gestattet, dass jedoch die Druckhöhe über jedem Zulauffallrohr 26 im wesentlichen gleich sein kann. Dies bewirkt, dass aus jedem Mündungsstück 30 etwa das gleiche Volumen an zulaufendem Gemisch ausströmt. Grund hierfür ist, dass das zulaufende Gemisch, wenn es sich einem Loch 25 nähert, eine spezifische Geschwindigkeit hat, und dass, nachdem etwas von dem Gemisch in das Loch 25 eingeflossen ist, die Geschwindigkeit abnimmt und die Tiefe der Strömung in Strömungsrichtung hinter dem Loch 25 zunimmt. Dies wird durch die Umwandlung von kinetischer in statische oder potentielle Energie und durch die Erhaltung von Energie hervorgerufen, und die Zunahme in der Tiefe gleicht etwa den Verlust an kinetischer Druckhöhe V2/2g aus. Der Zulaufkanal 16 ist so ausgelegt, j dass der Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch 25 und dem ihm vorgeschalteten Loch 25 im wesentlichen gleich ist der Geschwindigkeitsenergieabnahme (oder der Druckhöhenzunahme) am betrachteten Loch 25; dies bewirkt, dass die statische Druckhöhe über jedem Zulauffall-io rohr 26 etwa die gleiche ist, und da alle Zulauffallrohre 26 und Mündungsstücke 30 gleich sind, strömt durch jedes Mündungsstück 30 etwa das gleiche Volumen an zulaufendem Gemisch in die Absetzkammer 14 ein. Dieses wünschenswerte Ergebnis wird erzielt, obgleich die Geschwindigkeit des durch 15 Rohr 15 zulaufenden Gemischs beim Durchströmen des Zulaufkanals 16 abnimmt, da die Abmessung jedes Loches 25 auf die exakten Werte eingestellt werden kann, die nötig sind, um an jedem Loch 25 die notwendige Zunahme in der Tiefe der Strömung hervorzurufen.
20 Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass durch die Anwendung der Erfindung die Abmessungen der Löcher 25 für die Zulaufströmung einstellbar sind, dass Verluste an statischer und dynamischer Energie ausgeglichen werden, damit von jedem Mündungsstück 30 im wesentlichen das gleiche Volumen 25 an zulaufendem Gemisch in die Absetzkammer 14 abgegeben wird. Bei Änderung der Prozessbedingungen oder der Strömungsraten, lassen sich die bis dahin benutzten Scheiben 32 bequem durch Scheiben 32 ersetzen, deren Perforationen 33 verschiedene Abmessungen haben, um erneut eine ausgegli-30 chene Strömung durch die Mündungsstücke 30 zu erzielen. Die Scheiben 32 lassen sich zu verhältnismässig niedrigen Kosten herstellen; die Löcher 25 lassen sich bei eingesetzten Scheiben 32 bequem reinigen und instandhalten. Die Kosten für den Klärbehälter 10 sind ebenfalls verringert, da alle 35 Löcher 25 dieselben Abmessungen haben und nicht mit engen Toleranzen hergestellt zu werden brauchen; der Zulaufkanal 16 kann einen gleichmässigen Querschnitt haben.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Ausscheiden von Feststoffen aus einer Flüssigkeit durch Absetzenlassen solcher Feststoffe in der Flüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraftwirkung, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeit in den unteren Teil einer Absetzkammer (14) durch eine Vielzahl von Zulaufleitungen (26) eingeleitet wird, die mit gleichmässi-gem Zwischenabstand am Umfang der Absetzkammer (14) angeordnet sind, indem das genannte Gemisch zuerst in das obere Ende jeder der Zulaufleitungen (26) durch Löcher (25) in einem gemeinsamen Zulaufkanal (16) eingeleitet wird, der nahe dem oberen Abschnitt der Absetzkammer (14) angeordnet ist,
b) die Abmessungen der Löcher (25) in der Weise unterschiedlich gewählt werden, dass das durch jedes Loch (25) abgezogene Volumen des genannten Gemischs bewirkt, dass die Geschwindigkeitsenergieabnahme an jedem Loch (25) im wesentlichen gleich ist dem Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch (25) und dem ihm vorangehenden Loch (25), während das durch jede Zulaufleitung (26) in die Absetzkammer (14) geleitete Strömungsvolumen wenigstens angenähert gleich gehalten wird,
c) geklärte Flüssigkeit aus der Absetzkammer (14) abgezogen wird, und dass d) abgesetzte Feststoffe aus der Absetzkammer (14) entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gemisch durch einen Zulaufkanal (16) strömt, der einen im wesentlichen gleichen Querschnitt hat, und in die Absetzkammer (14) mit einander entgegengerichteten Strömen aus Zulaufleitungen (26) einfliesst, die paarweise einander diametral gegenüber angeordnet sind.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch a) einen Absetzbehälter (10) mit einer aufragenden, in Um-fangsrichtung sich erstreckenden Seitenwand (11),
b) einen Zulaufkanal (16) für ein Gemisch aus solchen Feststoffen und Flüssigkeit nahe dem oberen Ende der Seitenwand (11), wobei der Zulaufkanal (16) mit einer Vielzahl von mit Zwischenabstand angeordneten Löchern (25) versehen ist, welche mit dem Innenraum (14) des Absetzbehälters (10) in Verbindung stehen,
c) Mittel zur Einstellung der Grösse jedes der Löcher (25),
d) einen Auslass (20) für geklärte Flüssigkeit, und durch e) ein Ablaufrohr (39) für aus der Flüssigkeit durch Absetzen ausgeschiedene Feststoffe.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung der Grösse der Löcher (25) je eine ausbaubare perforierte Scheibe (32) an jedem der Löcher (25) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Scheibe (32) eine einzige Perforation (33) in ihrem Zentrum aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulaufkanal (16) an jedem Loch (25) eine Schulter (35) ausgebildet ist, und dass die Scheiben (32) an den Schultern (35) abgestützt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Zulaufkanal (16) unter jedem Loch (25) ein Flansch (28) befestigt ist, und dass die Scheiben (32) auf diesem Flansch (28) abgestützt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Löcher (25) so gewählt sind, dass das durch jedes Loch(25) abgezogene Volumen des genannten Gemischs bewirkt, dass die Geschwindigkeitsenergieabnahme an jedem Loch (25) im wesentlichen gleich ist dem
Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch (25) . und dem ihm vorangehenden Loch (25), um das durch jedes Loch (25) in den Absetzbehälter (10) geleitete Strömungsvolumen etwa gleich zu halten.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch a) eine Sohle (12) im Absetzbehälter (10), an deren Peripherie die Seitenwand (11) aufragt,
b) einen Zulaufkanal (16) für ein Gemisch aus solchen Feststoffen und Flüssigkeit nahe dem oberen Ende der Seitenwand (11), wobei die Sohle (17) des Zulaufkanals (16) von einer Vielzahl von mit gleichmässigem Zwischenabstand angeordneten Löchern (25) durchsetzt ist,
c) eine Vielzahl von Zulauffallrohren (26), bei denen an jedem ein oberes, einlaufseitiges Ende mit dem Zulaufkanal (16) an einem der Löcher (25) verbunden ist und ein unteres, abgabeseitiges Mündungsstück (30) nahe der Sohle (12) des Absetztbehälters (10) gegen dessen Zentrum gerichtet ist,
d) Mittel zum Einstellen der Grösse jedes der Löcher (25),
e) einen Auslass (20) für geklärte Flüssigkeit, der nahe dem oberen Umfang des Absetzbehälters (10) angeordnet ist, und durch f) ein Ablaufrohr (39) für abgesetzte Feststoffe, das bei dem Zentrum der Sohle (12) des Absetzbehälters (10) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Löcher (25) so gewählt sind,
dass das durch jedes Loch (25) abgezogene Volumen des genannten Gemischs bewirkt, dass die Geschwindigkeitsenergieabnahme an jedem Loch (25) im wesentlichen gleich ist dem Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch (25) und dem ihm vorgeschalteten Loch (25), um das durch das untere Mündungsstück (30) jeder Zulaufleitung (26) in den Absetzbehälter (10) geleitete Strömungsvolumen etwa gleich zu halten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (16) von im wesentlichen gleichmässigem Querschnitt ist und dass die Zulauffallrohre (26) paarweise mit sich diametral gegenüberliegenden Mündungsstücken (30) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einstellen der Grösse der Löcher (25) je eine ausbaubare perforierte Scheibe (32) an jedem der Löcher (25) aufweisen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulaufkanal (16) an jedem Loch (25) eine Schulter (35) ausgebildet ist, und dass die Scheiben (32) an den Schultern (35) abgestützt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Zulaufkanal (16) an jedem Loch (25) ein Flansch (28) befestigt ist, und dass jede Scheibe (32) an einem Flansch (28) abgestützt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (28) mit den oberen Enden der Zulauffallrohre (26) einstückig verbunden und unter den Löchern (25) befestigt sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (25) und die Scheiben (32) kreisrund sind, und dass jede Scheibe (32) eine einzige Perforation (33) durch ihr Zentrum aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, gekennzeichnet durch a) eine Sohle (12) mit kreisrunder Peripherie, an der die Seitenwand (11) senkrecht aufragt,
b) einen Zulaufkanal (16) von gleichmässigem Querschnitt für ein Gemisch aus solchen Feststoffen und Flüssigkeit nahe dem oberen Ende der Seitenwand (11), wobei die s
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Sohle (17) des Zulaufkanals (16) von einer Vielzahl von kreisrunden, mit gleichmässigem Zwischenabstand einander diametral gegenüber angeordneten Löchern (25) durchsetzt ist,
c) eine Vielzahl von Zulauffallrohren (26), bei denen an jedem ein oberes, einlaufseitiges Ende mit dem Zulaufkanal (16) unter einem der Löcher (25) verbunden ist und ein Mündungsstück (30) an ihrem unteren Ende nahe der Sohle (12) des Absetzbehälters (10) gegen dessen Zentrum gerichtet ist,
d) eine in jedem Loch (25) abgestützte ausbaubare, kreisrunde, ebene Scheibe (32) mit einer einzigen Perforation (33) durch ihr Zentrum zum selektiven Steuern und individuellen Verändern der Grösse jedes der Löcher (25), wobei die Abmessungen der Perforationen (33) so gewählt sind, dass das durch jedes Loch (25) abgezogene Volumen des genannten Gemischs bewirkt, dass die Geschwindigkeitsenergieabnahme an jedem Loch (25) im wesentlichen gleich ist dem Reibungsenergieverlust zwischen jedem beliebigen Loch (25) u. dem ihm vorangehenden Loch (25), um das durch die Mündungsstücke (30) in den Absetzbehälter (10) geleitete Strömungsvolumen etwa gleich zu halten,
e) einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ablaufkanal (22) für geklärte Flüssigkeit nahe dem oberen Ende der Seitenwand (11), und durch f) drehbare Mittel (37,38) zum Verbringen von abgesetzten Feststoffen an der Sohle (12) des Absetzbehälters (10) zu einer zentralen Sammelgrube (13), u. ein Ablaufrohr (39) zum Ableiten solcher abgesetzter Feststoffe aus der Sammelgrube (13).
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