DE10012379A1 - Sandfanganlage - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandfanganlage für Kläranlagen, die dem Abtrennen und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen aus Abwasser dient. Dadurch, daß eine Sandfanganlage zum Abtrennen und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen bereitgestellt wird, die aus einem im wesentlichen kreisförmigen Zylinderbecken mit einem Boden, der eine zentrische - vorzugsweise im wesentlichen kegelförmige - Innenwölbung aufweist, besteht, wird trotz kompakter Bauweise ein möglichst großes Speichervolumen, das heißt eine große Oberfläche bei flacher Bauweise, und damit verbunden lange Aufenthaltszeiten des Mischwassers im Sandfang erreicht. Dadurch wird eine effektive Abtrennung von Sand und anderen mineralischen feststoffen bewirkt, wobei der Sandfang zudem kostengünstig herstellbar ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandfanganlage für Kläranlagen. Unter einer Sandfangan
lage wird ein Bauwerk oder eine maschinelle Einrichtung zum Abtrennen und Entfernen von
Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen aus Abwasser verstanden.
Üblicherweise enthält das den Kläranlagen zugeführte Abwasser neben organischen auch mine
ralische Stoffe. Unter den mineralischen Inhaltsstoffen zählen die in die Kanalisation einge
schwemmten Sande, aber auch Asche und Glas. Diese anorganischen Stoffe können sich
nachteilig auf die Betriebssicherheit von Kläranlage und Schlammbehandlungseinrichtungen
auswirken. So tritt beispielsweise in Schlammzentrifugen ein erhöhter Verschleiß auf. Zudem
können Rohrleitungen und Schieber verstopfen, wenn sich zu viel Sand im System angesammelt
hat, wodurch ungewünschte Betriebsunterbrechungen verursacht werden.
Es ist daher wünschenswert, die im Abwasser mitgespülten Sande und andere mineralische
Stoffe von den organischen, fäulnisfähigen Stoffen zu trennen. Sandfanganlagen sind daher in
der Regel den eigentlichen Klärbecken einer Kläranlage vorgelagert. In den Sandfanganlagen
werden - unter Ausnutzung der Erdanziehungskraft auf die Feststoffpartikel - im allgemeinen
spezifisch schwerere, mineralische Bestandteile von den leichteren organischen Bestandteilen
getrennt.
Im allgemeinen wird zwischen einem Längssandfang und einem Rundsandfang unterschieden.
Während bei größeren Anlagen der im wesentlichen aus einer langgezogenen Rinne bestehen
de Längssandfang eingesetzt wird, kommt bei kleineren Anlagen regelmäßig ein sogenannter
Rundsandfang zum Einsatz. Dieser besteht im allgemeinen aus einem Becken mit kreisförmigen
Querschnitt, wobei das Becken meist im oberen Teil im wesentlichen zylinderförmig ist und im
unteren Teil kegelförmig spitz zuläuft.
Die geneigten Bodenflächen sind bei Sandfängen besonders vorteilhaft, da der Sand an diesen
Wänden sedimentiert und der Sand bzw. die abgesetzten Körner dann auf der geneigten Wand
in Richtung der Kegelspitze transportiert werden. Bewirkt wird dies im wesentlichen dadurch,
daß durch geeignete Anordnung des Zulaufs das Wasser über die schräge Wand hinwegströmt.
Das Abwasser wird in der Regel dem Becken tangential zugeführt. Nach Durchfließen eines
Umfangswinkels von über 180° gelangt das Wasser in den Ablauf.
Mit dem nach unten spitz zulaufenden kegelförmigen Teil des Beckens ist zwangsläufig eine
sehr große Bauhöhe verbunden.
Um solch störend hohe Aufbauten zu vermeiden, ist es mittlerweile häufig üblich, den Rundsand
fang in den Boden zu versenken, wodurch es notwendig ist, ein entsprechend tiefes Fundament
auszuheben bzw. zu erstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Sandfanganlage bereitzu
stellen, die trotz kompakter Bauweise ein möglichst großes Speichervolumen, d. h. eine große
Oberfläche bei flacher Bauweise, und damit verbunden lange Aufenthaltszeiten des Mischwas
sers im Sandfang aufweist und damit eine effektive Abtrennung von Sand und anderen minerali
schen Feststoffen bewirkt, wobei der Sandfang kostengünstig herstellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Sandfanganlage zum Abtrennen
und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen bereitgestellt wird, die aus
einem im wesentlichen kreisförmigen Zylinderbecken mit einem Boden, der eine zentrische -
vorzugsweise im wesentlichen kegelförmige - Innenwölbung aufweist, besteht.
Auf diese Weise kann die Bautiefe einer solchen Rundsandfanganlage erheblich verringert wer
den. Durch die geometrische Neukonstruktion sammelt sich der Sand nun nicht, wie bei herkömmlichen
Rundsandfanganlagen in einem einzigen, tiefstliegenden Punkt, sondern setzt sich
in einer im wesentlichen ringförmigen nach unten verjüngenden Rinne ab (Sandsammelraum),
welche die zentrale Aufwölbung umgibt.
Es versteht sich, daß die Rundsandfanganlage nicht unbedingt perfekt kreisförmig sein muß.
Vielmehr ist es beispielsweise auch möglich, den Rundsandfang ovalförmig auszubilden. Die
Kreisform ist jedoch bevorzugt, weil der Grund der Rinne dann beispielsweise mit einem an einer
zentralen Welle befestigten Schaber abgefahren werden kann, um Sand zu einem Austrags
punkt zu transportieren. Des weiteren muß das Zylinderbecken nicht notwendigerweise unbe
dingt zylinderförmig sein. So können die Außenwände beispielsweise auch leicht geneigt sein.
Um eine möglichst effektive Sedimentierung des Sandes zu erreichen, wird die Kegelfläche der
Innenwölbung mit Vorteil derart gewählt, daß sie mit der horizontalen einen Winkel (α) zwischen
etwa 25° und etwa 55°, vorzugsweise zwischen etwa 30° und etwa 45° und besonders bevorzugt
etwa 40° einschließt. Dadurch ist gewährleistet, daß der abgesetzte Sand zügig in den schmalen
Bodenbereich der sich nach unten verjüngenden Rinne (Sandsammelraum) abrutschen kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandfanganlage sieht vor,
daß der Boden des Beckens einen in radialer Richtung außen liegenden, im wesentlichen hori
zontal verlaufenden Kreisring aufweist. Mit anderen Worten ist vorzugsweise nicht der gesamte
Boden des Beckens kegelförmig nach innen gewölbt, sondern lediglich ein innerer Abschnitt, so
daß ein in Radialrichtung außen liegender im wesentlichen kreisförmiger ebener Abschnitt des
Beckenbodens verbleibt. Dadurch ist gewährleistet, daß die ringförmige Absetzrinne eine Min
destbreite aufweist. Der Sandsammelraum ist somit nicht spitz zulaufend. Dies hat insbesondere
beim Abziehen des Sandes aus der Sandfanganlage gewisse Vorteile. Es versteht sich, daß die
kegelförmige Innenwölbung des Bodens nicht unbedingt direkt an dem Kreisring ansetzen muß.
Es ist daher auch möglich, einen Hohlzylinder an der Innenseite des Kreisrings vorzusehen, an
welchen sich die kegelförmige Innenwölbung anschließt. Dadurch ist der Innenkegel etwas nach
oben versetzt, so daß der Sandsammelraum einen in etwa rechteckigen Querschnitt erhält.
Die Breite dieses Kreisringes beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 10 und 40
%, vorzugsweise zwischen 20 und 35%, besonders bevorzugt etwa 30% des Beckenradius.
Dadurch, daß die kreisförmige Sandsammelrinne einen verhältnismäßig großen Durchmesser
besitzt, ist eine hohe Sandspeicherkapazität gegeben.
Des weiteren beträgt die Tiefe des Beckens mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50%
des Beckendurchmessers. Durch die besonders bevorzugte Geometrie wird die Sedimentations
rate der mineralischen Inhaltsstoffe deutlich erhöht.
Der Einlauf ist vorzugsweise derart angeordnet, daß das Wasser in etwa tangential in das Bec
ken geführt wird. Dadurch wird im Rundsandfang eine kreisförmige Strömung erzeugt, dabei
sedimentiert der Sand. Der Sand, der in den inneren Bereich gelangt, rutscht an der Außenwand
bzw. der Kegelwand nach unten in die Sammelrinne. Das von Sand gereinigte Abwasser fließt
nach einer Fließstrecke von vorzugsweise mindestens etwa 360° über eine Schwelle bzw. durch
eine Tauchrohr ab. Dabei ist die Schwelle vorzugsweise höher als der Einlauf angeordnet. Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die (Ablauf-)Schwelle höhenverstellbar
ist. Dadurch kann die Füllhöhe im Rundsandfang nach Bedarf variiert werden. Der Schwelle ist
vorzugsweise eine Tauchwand vorgelagert, damit keine Schwimmstoffe in den Ablauf gelangen.
Bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sandfanganlage setzt sich auf der Unterseite des Bec
kens der mineralische Sand ab. Von Zeit zu Zeit ist daher die Reinigung der Sandrinne bzw. der
Abzug des Sandes notwendig.
Es ist daher bevorzugt mindestens eine Räumvorrichtung vorgesehen, die innerhalb des Bec
kens in der Nähe des Bodens angeordnet ist und dafür vorgesehen ist, den abgesetzten Sand zu
einer Sandaustragsöffnung zu transportieren. Dadurch kann während der Funktion der Sand
fanganlage der abgesetzte mineralische Sand entlang der kreisförmigen Rinne zu der Sandaus
tragsöffnung bewegt werden. An der Sandaustragsöffnung ist dann beispielsweise eine Pumpe
oder eine Förderschnecke angeordnet, die das Sandgut aus der Sandfanganlage austrägt.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Räumvorrich
tung an einer im wesentlichen zentral angeordneten vertikalen Welle befestigt ist, so daß zur
Bewegung der Räumvorrichtung lediglich die Welle um ihre eigene Achse gedreht werden muß.
Bei großen Anlagen ist es zweckmäßig mindestens zwei Bodenräumschilder vorzusehen, die
vorzugsweise diametral an der Welle angeordnet sind.
Für manche Anwendungsfälle ist es von Vorteil, wenn die Räumvorrichtung derart ausgestaltet
ist, daß, wenn sie in der einen Richtung bewegt wird, sie den abgesetzten Sand transportiert,
und wenn sie in der anderen Richtung bewegt wird, den abgesetzten Sand derart aufwirbelt, daß
er gewaschen wird. Die Raumvorrichtung kann z. B. zu einer Seite hin als eine Art Pflug oder
Rampe ausgebildet sein, durch welche der Sand angehoben und verwirbelt wird, während die
andere Seite eine vertikale Platte oder sonstige Fangeinrichtung aufweist, durch welche der
Sand im wesentlichen nur in Längsrichtung der Rinne transportiert wird. Dies ist beispielsweise
auch durch eine Räumvorrichtung in Form eines spitz zulaufenden Schuhs bzw. einer Hohlhalb
pyramide möglich. Wird dieser Schuh in der einen Richtung bewegt, so wirbelt die Spitze den
Sand im Wasser auf, so daß er durch das umgebende Wasser gereinigt wird. Wird der Schuh in
der anderen Richtung bewegt, so wird der Sand im Schuh gefangen und kann somit zuverlässig
zu der Sandaustragsöffnung transportiert werden. Durch die integrierte Waschvorrichtung kann
die Qualität des Sandguts deutlich erhöht werden. Dies ist insbesondere dann von großem Vor
teil, wenn der Sand nicht auf einer Deponie gelagert werden soll, sondern weiter verwertet wer
den soll.
Zur Optimierung des Waschvorganges kann der angehobene bzw. aufgewirbelte Sand zweck
mäßigerweise über eine Belüftereinheit bzw. über eine Waschwassereinheit geführt werden.
Besonders bevorzugt ist eine Sandfanganlage, die zusätzlich eine Fettfangvorrichtung aufweist.
Dadurch ist es möglich, sowohl Sand als auch Fett aus dem Abwasser auszutragen. Bei der
Anordnung des Fettfangs ist jedoch darauf zu achten, daß sich der Fettfang nicht negativ auf die
Sandabscheidung auswirkt.
Besonders bevorzugt ist daher zusätzlich eine Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen
vorgesehen. Die Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen besteht vorzugsweise aus
einem Schwimmstoffräumerschild und einem Trichter, wobei der Einlauf des Trichters in Höhe
der Arbeitsfüllhöhe des Beckens angeordnet ist und das Schwimmstoffräumerschild relativ zum
Trichter bewegbar ist. Das Schwimmstoffräumerschild kann somit derart über die Wasserober
fläche bewegt werden, daß Schwimmstoffe von der Wasseroberfläche "abgestreift" werden und
in den Trichter transportiert werden. Der Trichterausgang ist üblicherweise mit einer Pump- bzw.
Förderanlage verbunden, die die Schwimmstoffe in entsprechenden Weiterverarbeitungsanlagen
oder zu entsprechenden Lagerstätten transportiert. Durch diese Vorrichtung ist eine Schwimm
stoffabscheidung bei gleichzeitig nur geringem Abwasserabfluß möglich.
Besonders bevorzugt ist das Schwimmstoffräumerschild derart angeordnet, daß es um eine im
wesentlichen senkrecht angeordnete Welle, die vorzugsweise etwa in der Mitte des Beckens
verläuft, drehbar gelagert ist. Dabei sollte vorzugsweise ein Teil des Schwimmstoffräumerschilds
unterhalb und ein anderer Teil oberhalb der Wasserfüllhöhe (Arbeitshöhe) angeordnet sein. Da
durch ist gewährleistet, daß zum einen die Schwimmstoffe mit Hilfe des Schwimmstoffräumer
schildes effektiv auf der Wasseroberfläche transportiert werden und zum anderen, daß die
Schwimmstoffe nicht über das Schwimmstoffräumerschild hinweggleiten können.
Um eine besonders effektive Abtrennung von Schwimmstoffen zu erhalten ist es vorteilhaft,
wenn der Trichtereinlauf der Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen eine Rampe auf
weist, über die das Schwimmstoffräumerschild zum Trichter bewegt werden kann. Besonders
bevorzugt ist das Schwimmstoffräumerschild zusätzlich um eine durch das Schwimmstoffräu
merschild und senkrecht zur Welle verlaufende Achse kippbar aufgehängt, wobei besonders
bevorzugt das Schwimmstoffräumerschild in eine bestimmte Position federnd vorgespannt ist.
So ist es beispielsweise möglich, das Schwimmstoffräumerschild in eine Position federnd vorzu
spannen, in der das Schwimmstoffräumerschild senkrecht zur Wasseroberfläche steht. Bewegt
sich nun das Schwimmstoffräumerschild in radialer Richtung um die senkrechte Welle, so kann
es eventuell vorhandene Schwimmstoffe effektiv entlang der Wasseroberfläche verschieben.
Erreicht das Schwimmstoffräumerschild die Rampe des Trichtereinlaufs, so kann der Trichterein
lauf, wenn er mit dem Schwimmstoffräumerschild in Berührung tritt, das Schwimmstoffräumer
schild um seine Achse kippen, so daß das Schwimmstoffräumerschild auf der Rampe entlang
läuft und die Schwimmstoffe in den Trichter befördert.
In einer besonderen Ausführungsform werden die Räumvorrichtung und das Schwimmstoffräu
merschild durch dieselbe vertikal angeordnete Welle angetrieben, welche auch die Räumvorrich
tung für Schwimmstoffe antreibt. Dadurch ist es möglich, mit ein und demselben Antrieb sowohl
die Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen als auch die Räumvorrichtungen zu betrei
ben.
Mit Vorteil wird der Schwimmstoffabscheider im wesentlichen im Zentrum des Rundsandfangs
angeordnet. Er wird dabei vorzugsweise von einem Beruhigungszylinder bzw. einer Tauchwand,
welcher bzw. welche im unteren Teil geschlitzt bzw. mit Lamellen ausgestattet ist. Dadurch ent
steht im Zentrum des Rundsandfangs ein beruhigter Bereich. In diesem können die Fette und
andere Schwimmstoffe leichter an die Oberfläche gelangen. Wie bereits erwähnt wird das Ab
wasser im Außenbereich des Beckens im wesentlichen tangential zugeführt, d. h. aber, daß
auch die Schwimmstoffe zunächst mit dem Abwasser verwirbelt im Außenbereich zugeführt wer
den. Durch die Belüftungseinrichtung des Sandfangs entsteht in Kombination mit der kreisförmi
gen Strömung, welche aufgrund der Anordnung von Zu- und Ablauf entsteht, eine walzenförmige
Strömung. Die Schwimmstoffe werden von dieser Strömung erfaßt und mitgerissen. Während
die walzenförmige Strömung am äußeren Beckenrand nach oben gerichtet ist, fließt das Wasser
an der Tauchwand nach unten. Die Stärke der Abwärtsströmung nimmt nach unten hin ab. Die
Schwimmstoffe befinden sich dann im Bereich der Schlitze oder Lamellen und treiben in den
beruhigten Innenbereich, wo der Einlauf des Schwimmstoffabscheiders angeordnet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen der nach
innen geneigten Beckenwand vor. Dies kann beispielsweise durch den Arm erfolgen, welcher die
Räumvorrichtung bzw. das Bodenräumschild mit der zentralen Welle verbindet. Wird dieser bei
spielsweise unmittelbar auf dem Beckenboden entlang geführt, so wird mit Betätigung der
Räumvorrichtung gleichzeitig die innere Beckenwand gereinigt. Selbstverständlich kann diese
Abstreifvorrichtung aber auch völlig unabhängig von der Räumvorrichtung konstruiert sein.
Eine besondere Ausführungsform sieht vor, daß in der Sandfanganlage eine Belüftungseinrich
tung vorgesehen ist. Durch diese Belüftungseinrichtung kann in der Rundsandfanganlage eine
im wesentlichen walzenförmige Strömung erzeugt werden, die die Trennung zwischen minerali
schen und organischen Stoffen begünstigt. Zudem verhindert diese Strömung die Ablagerung
von faulfähigen Stoffen im Sand. Bei der Dosierung der einzubringenden Luft muß jedoch darauf
geachtet werden, daß der Sandrückhalt in der Sandfanganlage nicht zu stark beeinträchtigt wird.
Es hat sich gezeigt, daß die Belüftungseinrichtung vorzugsweise derart angeordnet wird, daß sie
in der Lage ist, Luft im wesentlichen in der Nähe der zylindrischen Außenwand zuzuführen.
Durch die aufsteigende Luft an der zylindrischen Außenwand kommt es zu einer walzenförmigen
Strömung, die dafür sorgt, daß das Wasser mit langsamer Geschwindigkeit die kegelförmige
Innenwölbung hinunterströmt. Dadurch wird der Absetzvorgang der mineralischen Stoffe be
schleunigt. Vorzugsweise wird daher eine ringförmige Belüftungsvorrichtung vorgesehen, die in
der Lage ist, Luft an mehreren, in Umfangsrichtung versetzten Stellen zuzuführen.
Die Belüftungseinrichtung muß nicht notwendigerweise mit (Druck-)Luft betrieben werden. Viel
mehr ist es bei geeigneter Anordnung von Düsen auch möglich, anstelle von Luft Wasser, vor
zugsweise Brauchwasser, z. B. gereinigtes Abwasser, durch die Belüftungseinrichtung in das
Becken einzubringen. Die Aufgabe der Belüftungseinrichtung besteht daher primär weniger in
der Belüftung des Abwassers, sondern eher in der Erzeugung einer walzenförmigen Strömung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden
deutlich anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen
Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittzeichnung durch die Sandfanganlage,
Fig. 2 eine Schnittzeichnung durch eine andere Ausführungsform der Sandfanganlage mit ei
nem Sandklassierer,
Fig. 3 eine Grundrißzeichnung einer ersten Ausführungsform der Sandfanganlage,
Fig. 4 eine Grundrißzeichnung einer zweiten Ausführungsform der Sandfanganlage und
Fig. 5 eine Darstellung des Bodenräumschildes.
In der Fig. 1 und 3 ist eine Schnittzeichnung bzw. eine Grundrißzeichnung einer ersten Aus
führungsform der erfindungsgemäßen Sandfanganlage gezeigt. Deutlich zu erkennen ist, daß
das Becken 1 im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Der Boden 2 besteht aus einem
horizontal verlaufenden Kreisring 4 und einem im wesentlichen kegelförmig nach innen gewölb
ten Abschnitt 3. An einer vertikal verlaufenden drehbaren Welle 8 ist ein Schwimmstoffräumer
schild 6 angeordnet, das zusammen mit dem Trichter 7 einen Schwimmstoffräumer bildet. Das
Schwimmstoffräumerschild 6 ist um die horizontale Achse 9 drehbar gelagert und derart vorge
spannt, daß es ohne Einwirkungen äußerer Kräfte senkrecht zu der Wasseroberfläche steht. Die
Öffnung des Trichters 7 befindet sich in Höhe der Arbeitshöhe A der Sandfanganlage. Die Ar
beitshöhe wird durch die Höhe des Auslaufs 18 bestimmt.
Das eingefüllte Wasser setzt sich unter anderem aus organischen und mineralischen Bestandtei
len sowie Schwimmstoffen zusammen. Wird die Welle 8 gedreht, so streift das Schwimmstoff
räumerschild 6 über die Wasseroberfläche und transportiert die Schwimmstoffe in Richtung des
Trichters 7. Am Trichtereinlauf ist eine Rampe angebracht. Kommt das Schwimmstoffräumer
schild 6 mit der Rampe in Berührung, so verkippt das Schwimmstoffräumerschild 6 aufgrund der
durch die Rampe auf das Schwimmstoffräumerschild aufgebrachten Kraft um die Achse 9. Even
tuell vorhandene Schwimmstoffe werden durch das Schwimmstoffräumerschild über die Rampe
des Trichters bis zur Trichteröffnung transportiert, so daß die Schwimmstoffe in den Trichter 7
transportiert werden und über eine Transportpumpe 13 ausgetragen werden können. Dabei
streift das Schwimmstoffräumerschild die Trichterrampe entlang.
Deutlich zu erkennen ist ebenfalls eine Fettfangvorrichtung 13, die aus einzelnen Flotationsla
mellen besteht. Die Flotationslamellen sind parallel zu einander angeordnet und erstrecken sich
in axialer Richtung nach unten in das Becken. In der gezeigten Ausführungsform bilden die La
mellen einen Lamellenring mit einem Radius zwischen etwa zwischen 40 und 75% des Becken
radius. Die Lamellen sind vorzugsweise, wie in Fig. 1 zu sehen, von einer Trennwand 19 um
geben, die in axialer Richtung in das Becken eintaucht. Die Trennwand 19 reicht jedoch nicht bis
zum Boden; die Trennwand 19 hat daher in etwa die Form eines Hohlzylinders und erstreckt sich
in axialer Richtung in einer Länge von etwa 40 bis 80% der Arbeitshöhe. Durch die Trennwand
19 wird eine Fettfangzone abgetrennt, in der die Schwimmstoffe aufgrund der Flotationswirkung
der eingeblasenen Luft aufgetrieben werden. Aus diesem Grunde erstreckt sich das Schwimmstoffräumerschild
6 in dieser Ausführungsform auch nicht bis zum Rand des Beckens, sondern
lediglich bis zum Rand der Trennwand.
Ebenfalls mit der Welle 8 verbunden ist eine Räumvorrichtung 10, die vorzugsweise dem
Schwimmstoffräumerschild 6 diametral gegenüberliegt. Die Räumvorrichtung 10 verläuft auf dem
Boden des Beckens im wesentlichen in dem kreisförmigen horizontalen Abschnitt des Bodens. In
Fig. 3 ist die besondere Form der Räumvorrichtung besonders gut zu erkennen. Sie hat im
wesentlichen die Form eines Hohlhalbkegels bzw. eines Halbtrichters oder einer Hohlhalbpyra
mide.
Wird die Räumvorrichtung in Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, so wird eventuell auf
dem Boden abgesetzter Sand mit Hilfe der Trichteröffnung aufgenommen und entlang des Bec
kenbodens transportiert, bis die Sandaustragsöffnung in der Nähe der Sandförderpumpe 14 er
reicht wird. Der im Trichter angesammelte Sand fällt dann in die Sandaustragsöffnung und kann
mit geeigneten Austragsvorrichtungen aus dem Becken abgezogen werden.
Wird hingegen die Räumvorrichtung in Uhrzeigerrichtung bewegt, so wirkt die spitz zulaufende
(Halb-)Trichter- bzw. Kegelform als Pflug oder Rampe und der Sand wird durch die Kegelflä
chen der Räumvorrichtung aufgewirbelt, so daß er gewaschen bzw. von eventuell anhaftenden
organischen Inhaltsstoffen befreit wird. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, weist das Bodenräum
schild eine Belüftereinheit 20 auf, die dem angehobenen Sand mit Luft versetzen kann, so daß
die Reinigung des Sandes noch gründlicher erfolgt.
Ist daher beispielsweise der Sand sehr stark mit organischen Inhaltsstoffen belastet, so kann der
Sand zunächst durch Bewegen der Räumvorrichtung in Uhrzeigerrichtung gewaschen werden.
Nach dem Waschvorgang kann die Rotationsrichtung der Räumvorrichtung geändert werden, so
daß nun der gewaschene Sand zur der Sandaustragsöffnung bzw. der Sandförderpumpe 14
transportiert wird und aus dem Becken abgezogen wird. Der Trichter 7 weist beidseitig Rampen
auf, so daß Schwimmstoffe in beiden Drehrichtungen der Welle 8 über die Rampen in den Trich
ter 7 transportiert werden.
Zusätzlich ist an der Innenseite der Außenwand des zylindrischen Beckens eine Belüftungsein
richtung 11 vorgesehen. Diese weist in Umfangsrichtung mehrere Öffnungen 12 auf. Bei Bedarf
ist es möglich, durch die Belüftungsöffnungen 12 Luft in das Becken einzubringen, so daß auf
grund der aufsteigenden Luft eine im wesentlichen walzenförmige Strömung innerhalb des Bec
kens entsteht. Diese Strömung verhindert zusätzlich, daß sich faulfähige Inhaltsstoffe an den
Beckenwänden bzw. im Sandsammelraum absetzen.
Die Fließverhältnisse in der Sandfanganlage sind durch Pfeile markiert. Das Abwasser wird
durch die Leitung 17 in das Becken eingeführt. Die Leitung 17 ist derart angeordnet, daß das
einströmende Wasser in der Sandfanganlage eine radiale Strömung entgegen dem Uhrzeiger
sinn verursacht. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, durchläuft das Abwasser in dem Becken einen Um
fangswinkel von mindestens nahezu 360°. Kurz bevor das Abwasser eine volle Umdrehung in
dem Becken durchlaufen hat, kann zumindest ein Teil des Wassers über den Überlauf 18 aus
dem Becken austreten. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der Sandfanganlage darf nicht
zu hoch sein, so daß sich im wesentlichen an der nach innen gewölbten kegelförmigen Boden
wand die mineralischen Inhaltsstoffe absetzen können und entlang der geneigten Fläche zu der
außen liegenden Rinne transportiert werden. Wird das Becken mit Hilfe der Belüftungseinrich
tung 11 gleichzeitig belüftet, so entsteht durch die Überlagerung der radialen Strömung mit der
walzenförmigen Strömung, welche durch die Belüftung verursacht wird, eine spiralförmige Strö
mung. Es ist bekannt, daß solche turbulenten Strömungen die Trennung von organischen und
mineralischen Inhaltsstoffen begünstigen.
Die Fig. 2 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie unter
scheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß an Stelle der Sandförder
pumpe ein Sandklassierer 16 vorgesehen ist. Durch den Sandklassierer findet eine zumindest
teilweise Separierung der mineralischen und der organischen Bestandteile der im Sandfang ab
geschiedenen Feststoffe sowie eine Entwässerung des Sandfanggutes statt. Der Sandklassierer
trennt die Feststoffe in zwei unterschiedliche Partitionen, die sich im wesentlichen durch Parti
kelgröße und Partikeldichte unterscheiden. Dabei hat der eine Teil eine höheren Anteil von orga
nischen Bestandteilen. Dieser Teil an Feststoffen wird in den Klärprozeß zurückgeführt. Durch
den Einsatz eines Sandklassierers wird zwar die Qualität des Sandgutes erheblich verbessert,
die Entsandungsleistung des Sandfangs wird jedoch reduziert. Es muß daher je nach Anwen
dungsgebiet individuell entschieden werden, ob ein Sandklassierer von Vorteil ist oder nicht.
Die erfindungsgemäße Sandfanganlage weist bei niedriger Bauhöhe eine relativ große Ober
fläche auf. Mit Vorteil kommt daher eine Vorrichtung zur Schwimmstoffabscheidung zum Einsatz,
die aufgrund der großen Oberfläche eine große Schwimmstoffabscheidefläche verwirklichen
kann. Durch die im wesentlichen senkrechten Außenwände des Beckens wird ein entsprechend
großes Beckenvolumen erreicht, was relativ lange Aufenthaltszeiten des Abwassers in dem Bec
ken nach sich zieht.
Das Becken wird vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt, es kann jedoch auch aus anderen Mate
rialien, wie z. B. aus Stahlbeton, hergestellt werden. Das Becken wird entweder auf den Boden
gestellt oder in eine Grube eingebaut.
Claims (21)
1. Sandfanganlage zum Abtrennen und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen
Feststoffen bestehend aus einem im wesentlichen kreisförmigen Becken (1) mit einem
Beckenboden (2) und einer Arbeitsfüllhöhe (A), einem Zulauf und einem Ablauf, wobei
der Beckenboden eine zentrische Innenwölbung (3) aufweist, wodurch eine ringförmig
umlaufende, sich zumindest teilweise im Querschnitt nach unten verjüngende Auffan
grinne gebildet wird.
2. Sandfanganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der
Innenwölbung mit der Horizontalen einen durchschnittlichen Winkel (α) zwischen etwa
25° und etwa 55°, vorzugsweise zwischen etwa 30° und etwa 45° und besonders bevor
zugt etwa 40° einschließt.
3. Sandfanganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des
Beckens eine in radialer Richtung außen liegenden im wesentlichen horizontal verlau
fenden kreisringförmige Sandsammelrinnne (4) aufweist.
4. Sandfanganlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Sand
sammelrinne (4) zwischen 10 und 40%, vorzugsweise zwischen 20 und 35%, beson
ders bevorzugt etwa 30% des Beckenradius beträgt.
5. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tiefe des Beckens mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50% des Becken
durchmessers beträgt.
6. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Beckenaußenwand im wesentlichen senkrecht angeordnet ist.
7. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß min
destens eine Räumvorrichtung (10) vorgesehen ist, die innerhalb des Beckens in der
Nähe des Bodens angeordnet ist, und dafür vorgesehen ist, abgesetzten Sand zu einer
Sandaustragsöffnung zu transportieren.
8. Sandfanganlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvorrichtung
(10) und das Schwimmstoffräumerschild (6) durch die selbe vertikal angeordnete Welle
(8) angetrieben werden und vorzugsweise auf diametral gegenüberliegenden Seiten (um
180° versetzt) an der Welle (8) angeordnet sind.
9. Sandfanganlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvor
richtung (10) in radialer Richtung entlang des Bodens des Beckens bewegt werden kann.
10. Sandfanganlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvorrichtung
(10) derart ausgestaltet ist, daß, wenn sie in der einen Richtung bewegt wird, sie abge
setzten Sand transportiert, und wenn sie in der anderen Richtung bewegt wird, den ab
gesetzten Sand derart bewegt, daß er gewaschen und gegebenenfalls belüftet wird.
11. Sandfanganlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvorrichtung
(10) zu einer Seite hin als eine Art Pflug oder Rampe ausgebildet ist, durch welche der
Sand angehoben und verwirbelt werden kann, während die andere Seite als vertikale
Platte oder sonstige Fangeinrichtung ausgebildet ist, durch welche der Sand im wesentli
chen nur in Längsrichtung der Rinne transportiert werden kann.
12. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Belüftungseinrichtung (11) vorgesehen ist.
13. Sandfanganlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrich
tung (11) dafür vorgesehen ist, Luft im wesentlichen in der Nähe der zylindrischen Au
ßenwand zuzuführen.
14. Sandfanganlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringför
mige Belüftungsvorrichtung vorgesehen ist, die in der Lage ist, Luft an mehreren in Um
fangsrichtung versetzten Stellen (12) zuzuführen.
15. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Fettfangvorrichtung (13) vorgesehen ist.
16. Sandfanganlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettfangvorrich
tung Flotationslamellen aufweist.
17. Sandfanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vorrichtung (5) zum Abtrennen von Schwimmstoffen vorgesehen ist.
18. Sandfanganlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5)
zum Abtrennen von Schwimmstoffen ein Schwimmstoffräumerschild (6) und einen Trich
ter (7) aufweist, wobei das Schwimmstoffräumerschild (6) relativ zum Trichter (7) beweg
bar ist.
19. Sandfanganlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmstoff
räumerschild (6) um eine senkrecht angeordnete Welle (8) drehbar angeordnet ist, wobei
mindestens ein Teil des Schwimmstoffräumerschilds unterhalb und mindestens ein ande
rer Teil oberhalb der Arbeitsfüllhöhe (A) angeordnet ist.
20. Sandfanganlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter
einlauf mindestens eine Rampe, vorzugsweise zwei Rampen, aufweist.
21. Sandfanganlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmstoff
räumerschild (6) um eine in Längsrichtung durch das Schwimmstoffräumerschild verlau
fende Achse (9) kippbar aufgehängt ist, wobei vorzugsweise das Schwimmstoffräumer
schild (6) in eine Position federnd vorgespannt ist.
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