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Die Erfindung betrifft einen Abscheider, insbesondere einen Fettabscheider, zum Trennen von im Wasser enthaltenen hydrophoben Stoffen, insbesondere lipohilen Stoffen, wie Fette und Öle, wobei ein die hydrophoben Stoffe umfassendes Wasser über einen Einlauf in einen Abscheidebehälter einströmt, in dem sich das Wasser so beruhigt, dass sich die schweren Inhaltstoffe am Boden des Abscheidebehälters in einem Schlammfang und die leichteren Inhaltstoffe in einer Oberschicht an der Oberfläche des im Abscheidebehälter enthaltenen Wassers absetzen und von den hydrophoben Stoffen gereinigtes Wasser über einen Ablauf dann abfließt, wobei zwischen dem Einlauf und dem Ablauf ein Gefälle ausgebildet ist.
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Der Abscheidebehälter ist insbesondere ovaler, rechteckiger oder auch runder Bauart aus Kunststoff oder Edelstahl zum schwerkraftabhängigen Abscheiden von abscheidbaren Ölen und Fetten pflanzlichen oder tierischen (organischen) Ursprungs und anderen darin enthaltenen Sinkstoffen aus Schmutzwässern bzw. Abwässern. Derartige Abscheider, die aufgrund des physikalischen Wirkprinzips auch als „Schwerkraftabscheider” bezeichnet werden, sind sowohl für den Erdeinbau als auch für die freie Aufstellung geeignet.
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Bei einem Abscheider dieser Art werden Abwässer über ein Zulaufleitung, welche als Beruhigungsstrecke dient, dem Abscheidebehälter zugeführt. Diese Zulaufleitung hat üblicherweise eine Mindestlänge die dem 10fachen des Leitungsdurchmessers entspricht. Der Abscheidebehälter weist am unteren Ende einen Schlammfangraum auf, in dem Stoffe, die spezifisch schwerer sind als Wasser, durch die im Abscheidebehälter eintretende Beruhigung im Wasser absinken und sich ablagern. In einem Fettabscheideraum oberhalb des Schlammfangraums, häufig auch als hydraulischer Wirkraum bezeichnet, findet die Trennung der Öle und/oder Fette vom Wasser bzw. Abwasser statt, in dem diese Stoffe aufschwimmen und eine von oben wachsende Oberschicht bilden, die häufig einfach als „Fettschicht” bezeichnet wird. Normalerweise ist an dem dem Einlauf gegenüber liegenden Ende des Abscheidebehälters eine Ablauföffnung mit einem Ablauf vorgesehen, der in Ablaufrohrleitungen außerhalb des Abscheidebehälters mündet. Aus diesem Ablauf fließt das von Sinkstoffen und Ölen und Fetten befreite Wasser ab. Zur Erzeugung des gemäß DIN-EN 1825 vorgeschriebenen Gefälles ist der Ablauf üblicherweise 70 mm tiefer angeordnet als der Einlauf. In regelmäßigen Abständen von vier Wochen muss der komplette Inhalt des Abscheiders entsorgt und gereinigt werden. Dabei wird zunächst der komplette Inhalt des Abscheiders mit einem Rührmotor aufgerührt und homogenisiert, so dann wird der Inhalt über ein im Boden mündendes Absaugrohr abgesaugt. Nach der Reinigung des Abscheiders wird dieser wieder komplett mit Wasser, z. B. Trinkwasser, Betriebswasser oder aufbereitetem Wasser befüllt, welches den örtlichen Einleitungsbestimmungen entspricht.
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Grundsätzlich sollte das Einströmen des Öl- oder fetthaltigen Zulaufwassers zur Vermeidung ungewünschter Verwirbelungen und/oder Blasenbildungen möglichst beruhigt erfolgen. Dieses wird zum Einen durch eine vor dem Zulauf ausgebildete Beruhigungsstrecke bewirkt. Zur Beruhigung des Wasser wird häufig ein Einlauftauchrohr und ein Ablauftauchrohr eingesetzt, welche aus einem sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Horizontalrohr gebildet sind, welches an seinem Ende den Einlauf und ferner ein sich daran anschließendes und dazu im Wesentlichen quer erstreckendes Vertikalrohr umfasst, welches sich mit einem unteren Arm vertikal nach unten erstreckt und mit einem oberen Arm vertikal nach oben erstreckt zur Bildung eines T-förmigen Gebildes. Der sich nach oben erstreckende Arm des Vertikalarms ist dabei so lang ausgebildet, dass ein Einblick in den Einlauf des beim Einströmen des mit hydrophoben Stoffen versehenen Wassers möglich ist. Zudem bildet das Vertikalrohr des Tauchrohrs eine umgebende Trennwand zwischen der Fettschicht und dem einströmenden Wasser, so dass eine ungewollte Verwirbelung oder ein Auflösen der Fettschicht durch die Turbulenzen des einströmenden Wassers möglichst gering gehalten wird.
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Problematisch sind bei bestehenden Schwerkraftabscheidern die zunehmende Größe und der dadurch bedingte schwierige Transport und Einbau. Aufgrund steigender umwelttechnischer Anforderungen hinsichtlich der Reinheit des Abwassers und der damit notwendigen Abscheideleistung sind die bestehenden Schwerkraftabscheider heute häufig zu groß, um in bestehende Gebäude eingebracht zu werden. Deshalb sind die Behälter heute häufig geteilt ausgebildet und müssen dann vor Ort in der Einbausituation verschweißt und auf Dichtigkeit geprüft werden. Dieses ist zeit- und kostenaufwendig und mitunter auch fehleranfällig.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, das Vorsehen eines Abscheiders der eingangs genannten Art mit verbesserter Abscheideleistung bei geringerer Baugröße.
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Diese Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass Anstaumittel vorgesehen sind zur Erzeugung einer nahezu laminaren Strömung am Einlauf, indem ein Volumenstrom gemäß Nennleistung am Ablauf (Volllast) am Einlauf eine Vollfüllung bewirkt bzw. erzeugt.
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Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass im Wesentlichen die Turbulenzen am Einlauf die Leistung des Abscheiders negativ beeinflussen und sich diese Turbulenzen durch einen geregelten Anstau in Abhängigkeit von der Nennleistung in L/sek. des Abscheiders bis der Wasserspiegel an den Bereich zur Oberkante des Einlaufs angrenzt erheblich verbessert. Bei der Entwicklung der Erfindung hat sich gezeigt, dass ein Anstau des Wasserstandes im Abscheidebehälter bis in die Nähe des oberen Ende des Einlaufs nicht nur den hydraulischen Wirkraum durch den Volumenanstieg vergrößert, sondern vielmehr eine laminare Strömung bei dem am Einlauf einströmenden Wassers bewirkt. Der erfindungsgemäße Abscheider staut an, um den Einlauf zu befüllen und damit eine laminare Strömung am Einlauf zu erzielen. Der teilweise vorgeschriebene Gefällesprung von vorzugsweise 70 mm verschiebt sich durch den Anstau vom Einlauf zum Auslauf. Mit steigendem Volumenstrom steigt auch der Anstau. Der Gefällesprung wird somit verkleinert und hierdurch wird der Einlauf soweit beruhigt, bis schließlich unter Vollast die gewünschte laminare Einströmung erreicht ist.
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Der Anstau wird vorzugsweise verwirklicht durch eine Reduzierung des Querschnitts des Ablaufs. Entweder ist der gesamte Querschnitt reduziert oder nur an einer bestimmten Stelle, zum Beispiel am unteren Ende des Tauchrohrs (Rohrsohle) am Ablauf. Erfindungswesentlich ist, dass die Querschnittsreduzierung so gestaltet ist, dass unter Vollast, also bei der Nennleistung des Abscheiders in l/sek., die Vollfüllung an der Oberkante des Zulaufs in der erfindungsgemäß beschriebenen Weise zur Beruhigung des einströmenden Wassers erzielt realisiert.
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Dabei haben sich die in Tabelle 1 dargestellten Rohrdurchmesser am Einlauf- und am Ablauf, jeweils aufgeteilt nach dem Rohrsohledurchmesser und dem Gesamtrohrdurchmesser als besonders effektiv erwiesen. In dieser Tabelle 1 sind auch die übrigen Abmessungen des der erfindungsgemäßen ausgebildeten Abscheider angegeben.
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Durch die somit erzielte Beruhigung des Einlaufs wird die Abscheideleistung so drastisch erhöht, dass dieser erheblich kleiner ausgebildet werden kann als bekannte Fettabscheider dieser Nennleistung. Aufgrund dieser Größenreduzierung ist der vorgeschlagene Abscheider wesentlich besser transportierbar, insbesondere durch eine Tür, nimmt weniger Volumen auf oder erfordert beim Erdeinbau ein kleineres Loch mit weniger Erdaushub. Zu beachten ist, dass vorzugsweise. der kleinste Durchmesser nicht weniger als 80 mm betragen darf, weil die DIN-EN 1825 diesen minimalen Kugeldurchmesser vorschreibt.
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Vorzugsweise umfasst der Einlauf ein Einlauftauchrohr und/oder der Ablauf ein Ablauftauchrohr und die Querschnittsreduzierung ist im Ablauftauchrohr ausgebildet, besonders bevorzugt in Form eine Wand mit Querschnittsreduzierung. Diese Tauchrohre bestehen aus sich an den Einlauf bzw. Ablauf anschließende Horizontalabschnitte, die dann in sich im Wesentlichen quer zu dem Horizontalabschnitten erstreckende Vertikalrohre übergehen, welche sich in Einbaulage vertikal nach oben in dem Abscheidebehälter und vertikal nach unten in dem Abscheidebehälter erstrecken.
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Eine weitere Beruhigung des einströmenden Wassers kann erzielt werden, indem dass das Vertikalrohr des Einlauftauchrohrs größer ist als dessen Horizontalrohr.
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Eine Verbesserung der Beruhigung kann aber auch dadurch erzielt werden, dass der Übergang vom horizontalen in den vertikalen Bereich möglichst strömungsgünstig ausgestaltet wird, also nicht scharfkantig ist und insbesondere harmonische Krümmungen mit größeren Radien aufweist.
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Eine noch weitere Verbesserung der Abscheideleistung kann dadurch erzielt werden, dass entweder das Einlauftauchrohr oder das Ablauftauchrohr oder vorzugsweise beide Tauchrohre zu einer jeweils angrenzenden Wand des Abscheidebehälters geneigt sind. Als strömungstechnisch und fertigungstechnisch besonders bevorzugt hat sich die bogenförmige Ausbildung des unteren Endes der Tauchrohre in Form einer Schnabelkrümmung herausgestellt.
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Neben den bislang beschriebenen Schwerkraftabscheidern existieren am Markt zudem sogenannte Koaleszenzabscheider. Die Wirkung dieser Abscheider beruht damit auf dem Prinzip der Koaleszenz, das heißt, das Zusammenfließen von kleinen Ölpartikeln zu großen Öltropfen wird begünstigt durch Ausbildung von entsprechenden Flächen in dem Abscheider. Damit können auch kleinste Öltröpfchen nach dem Schwerkraftprinzip aufschwimmen und abgetrennt werden, womit eine besonders gute Reinigungsleistung von bis zu 5 mg pro Liter im Ablaufwasser erzielbar ist. Beim Durchgang des Wassers werden noch nicht abgeschiedene Ölteilchen durch den Koaleszenzeffekt zu größeren Öltropfen verbunden und steigen an der Wasseroberfläche auf. Feine Schlammpartikel finden an der glatten Oberfläche keine Haftung und rutschen dem Prinzip des Schrägklärers entsprechend in den Schlammfang ab. Dieser Selbstreinigungseffekt sorgt für einen dauerhaften hohen Wirkungsgrad der Anlage und macht Koaleszenzabscheider nahezu wartungsfrei. Das gereinigte Abwasser wird über eine Tauchwand mit Probeentnahmemöglichkeit abgeleitet und gelangt danach in einen Kanal oder einen Vorfluter. Grundsätzlich ist das Vorsehen von Wänden oder kantigen Ecken in einem Schwerkraftabscheider ungewünscht, weil sich an diesen Stellen beim Betrieb vorzugsweise Fette absetzen, die bei der Reinigung schwer zu entfernen sind. Andererseits hat sich bei der Entwicklung der Erfindung jedoch herausgestellt, dass durch Ausbildung von koaleszenzfördernden Eigenschaften in geringem Maße eine weitere Steigerung der Abscheideleistung realisierbar ist. Eine Möglichkeit zur Erzeugung von Mitteln zur Erzeugung von Koaleszenz besteht zum Beispiel darin, die innenseitig in Behälter ohnehin benötigten Querstreben größer als erforderlich auszubilden und diese damit als Koaleszenzflächen einzusetzen. Die sich üblicherweise von einer Längswand zur anderen Längswand auf der Innenseite des Abscheidebehälters erstreckenden Querstreben werden zum Einen benötigt bei der Freiaufstellung das Ausbeulen der Wände im befüllten Zustand durch den internen Wasserdruck zu unterbinden und im Falle des Erdeinbaus die erforderliche Stabilität des Abscheidebehälters gegen das umgebende Erdreich zu ermöglichen.
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Eine weitere Möglichkeit der Mittel zur Erzeugung einer geregelt geringen Koaleszenz bei einem Schwerkraftabscheider besteht in dem Vorsehen einer gerippten oder gewellten Struktur am oberen Ende des zur Außenwand gekrümmten unteren Abschnitts der vertikalen Armes des Einlauftauchrohrs, vorzugsweise am oberen Ende der Schnabelkrümmung.
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Der erfindungsgemäße Abscheider ist vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. PE-HD gefertigt. Einfachere geometrische und kundenindividuelle Abmessungen werden vorzugsweise durch Verschweißen von einzelnen Kunstoffelementen, wie Platten und Flanschringen gefertigt. Standardmaße und komplexere Strukturen werden zum Erhalt eines monolithischen Gebildes ohne Schweißnähte hingegen vorzugsweise geblasen oder rotationsgesintert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Fettabscheiders;
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2 eine Draufsicht des Fettabscheiders gemäß 1;
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3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fettabscheiders;
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4 eine Draufsicht des Fettabscheiders gemäß 3; und
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5 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwerkraftabscheiders.
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Gleich oder gleich wirkende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Demnach besteht der in den 1 und 2 dargestellte Abscheider mit einer Nennleistung von 10 L/Sek. Im Wesentlichen aus einem wannen- oder trogartigen Abscheidebehälter 2, in den über einen Einlaufstutzen 4 Fette und/oder Öle beinhaltendes Wasser nach Beruhigung einströmt. Etwa das untere Drittel des Abscheidebehälters 2 bildet den Schlammfang, dessen maximale Höhe durch die gestrichelte Linie 6 angegeben ist. Zum Entleeren des sich in dem Schlammfang befindlichen Schlamms sind zwei Bodenwandungen 8, 9 des Abscheidebehälters 2 von den beiden stirnseitigen Enden 16, 40 zur Mitte hin geneigt zu einem an der Stoßstelle der beiden Bodenwandungen 8, 9 etwa in der Mitte des Abscheidebehälters 2 angeordneten und nicht dargestellten Entsorgungsstutzens für den unterseitigen Anschluss einer Entsorgungsleitung zum Entfernen des Schlamms vorgesehen.
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Der Bereich oberhalb des Schlammfangs 6 bildet bei Befüllung mit Wasser den hydraulischen Wirkraum, dessen maximale Höhe durch die gestrichelte Linie 10 dargestellt ist. Je nach Befüllung mit Wasser ändern sich das Volumen dieses hydraulischen Wirkraums 10 und somit auch die Abscheidleistung des Abscheiders. Der in den Abscheidebehälter 2 hineinragende und sich horizontal erstreckende Einlaufstutzen 4 mündet in ein sich quer dazu erstreckendes Vertikalrohr 12 zur Bildung eines in der Gesamtheit mit 14 bezeichneten Einlauftauchrohrs mit einem Durchmesser von 180 mm. Zudem ist am unteren Ende des Vertikalrohrs 12 von dem Einlauftauchrohr 14 eine zur angrenzenden Stirnwandung 16 des Abscheidebehälters 2 nach außen gebogene Schnabelkrümmung 18 ausgebildet, welche das in den hydraulischen Wirkraum einströmende Wasser gegen die Stirnwand 16 lenkt. Ferner kann am oberen Ende dieser Schnabelkrümmung 18 eine nicht näher dargestellte Wellenstruktur 20 zur Koaleszenzförderung ausgebildet sein.
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Zwischen den zwei Längswänden 22, 29 des Abscheidebehälters 2 erstrecken sich vier Verbindungsrohre 26–32, die einstückig an den Längswänden 22, 29 angeformt sind. Diese Verbindungsrohre 26–32 gewährleisten die Maßhaltigkeit der Längswände 22, 24 bei Befüllung und verhindern somit ein Auslaufen des Abscheidebehälters 2 mit befülltem Wasser oder alternativ ein Zusammendrücken durch ein den Abscheidebehälter 2 umgebendes Erdreich bei Erdeinbau.
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Das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnete Ablauftauchrohr ist ebenfalls im Wesentlichen T-förmig ausgebildet mit einem sich horizontal erstreckenden Ablaufstutzen 36 und einem sich quer dazu erstreckenden Vertikalrohr 38, das an seinem unteren Ende eine zur Stirnwand gekrümmte kreisbogenförmige Krümmung 42 zur Vergrößerung des hydraulischen Wirkraums 10 aufweist. Am unteren Ende der Krümmung 42 ist der Eintrittsquerschnitt durch eine teilweise Querwand auf 9322 mm2 Durchlauffläche reduziert. Wie ersichtlich, endet das untere Ende des Auslauftauchrohrs 34 knapp oberhalb an dem oberen Ende bzw. der Oberkante des Schlammfangs 6.
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Schließlich ist zu erkennen, dass der Ablaufstutzen 36 zur Erzeugung eines Gefälles gegenüber dem Einlaufstutzen 4 um ca. 70 mm nach unten versetzt ist.
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Beim Anstau steigt der Wasserstand von dem mit der Linie 92 gekennzeichneten Wasserstand ohne Anstau auf den mit der Linie 92 gekennzeichneten maximalen Wasserstand bei vollem Anstau unter Volllast an.
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Die in den 1 bis 2 dargestellte Ausführungsform für eine Nennleistung NS10 unterscheidet sich von der in den 3 und 4 dargestellten kleineren Ausführungsform für eine Nennleistung von NS4, also 4 L/Sek. im Wesentlichen dadurch, dass bei der kleineren Ausführungsform lediglich zwei Verbindungsrohre 44, 46 wegen der geringeren Länge des Abscheidebehälters 48 vorgesehen seien. Ein weiterer Unterschied besteht in der längeren Ausbildung des Ablauftauchrohrs 52 im Vergleich zum Einlauftauchrohr 50. Das Ablauftauchrohr 52 erstreckt sich mit seiner Unterkante wiederum knapp oberhalb des Schlammfangs 54 bei Vollfüllung, wiederum zur Vergrößerung des hydraulischen Wirkraums. Entscheidend ist jedoch auch hier, dass das Auslauftauchrohr 52 mit 5027 mm2 Durchlauffläche an der Rohrsohle am unteren Ende einen geringeren Eintrittsquerschnitt aufweist als das Einlauftauchrohr 50 mit 7760 mm2 Durchlauffläche zur Erzeugung des Anstaus knapp oberhalb des Einlaufstutzens 56 bei Volllast, also der Durchsatzleistung von 4 L/Sek. Wiederum ist auch hier zwischen dem Einlaufstutzen 56 und dem Auslaufstutzen 58 ein Gefälle von 70 mm ausgebildet.
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Schließlich ist bei der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 die Bodenwandung 60 so mit einer Schräge ausgebildet, dass sie von dem Stirnende 62 bis zu dem Stirnende 64 mit einem Gefälle erstreckt, wobei an dem Stirnende 64 unterhalb des Auslaufstutzens 58 eine nicht näher dargestellte und verschließbare Schlammentnahmeöffnung für die Reinigung des Fettabscheiders angeordnet ist.
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Der in der 5 dargestellte Abscheidebehälter 66 ist als monolitisch rotationsgesinterte Struktur möglichst ohne Ecken mit fließenden Übergängen ausgebildet, um ungewünschtes Ansammeln von Fetten und Schlamm in Ecken zu verhindern. Wiederum ist der Einlassstutzen 68 um 70 mm höher angeordnet als der Auslaufstutzen 70. Zur Verbindung der Längswände erstrecken sich zwischen diesen einstückig angeformte Verbindungsrohre 72, 74. Ferner umfasst die Längswand ein Schauglas 76. Die obere Wandung 78 ist mit einer Deckenöffnung 80 versehen, auf welche in bekannter Weise ein nicht dargestellter Deckel aufsetzbar ist.
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Am unteren Ende des Abscheidebehälters 66 ist ein Sohlenelement 82 einstückig angeformt, welches zusätzlich einen Entsorgungsstutzen 83 für die Entsorgung des Schlammes aufweist.
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Die Stirnwandungen 84 und 86 weisen etwa in der Mitte nach außen ragende Ausbuchtungen 88, 90 auf, deren oberes Ende sich etwa im Bereich des unteren Endes der Schnabelkrümmung oder Krümmung des nicht näher dargestellten Einlauftauchrohres und Auslauftauchrohres befindet zur Vergrößerung der Strecke zwischen Eintritt und Austritt und somit zur Vergrößerung des hydraulischen Wirkrahmens und Erhöhung der Stabilität des Abscheidebehälters 66.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Abscheidebehälter
- 4
- Einlaufstutzen
- 6
- maximale Höhe des Schlammfangs
- 8
- Bodenwandung
- 10
- maximaler hydraulischer Wirkraum
- 12
- Vertikalrohr
- 14
- Einlauftauchrohr
- 16
- Stirnwand
- 18
- Schnabelkrümmung
- 20
- Wellenstruktur
- 22
- Längswand
- 24
- Längswand
- 26
- Verbindungsrohr
- 28
- Verbindungsrohr
- 30
- Verbindungsrohr
- 32
- Verbindungsrohr
- 34
- Ablauftauchrohr
- 36
- Ablaufstutzen
- 38
- Vertikalrohr
- 40
- Stirnwand
- 42
- Krümmung
- 44
- Verbindungsrohr
- 46
- Verbindungsrohr
- 48
- Abscheidebehälter
- 50
- Einlauftauchrohr
- 52
- Ablauftauchrohr
- 54
- Schlammfang
- 56
- Einlaufstutzen
- 58
- Auslaufstutzen
- 60
- Bodenwandung
- 62
- Stirnende
- 64
- Stirnende
- 66
- Abscheidebehälter
- 68
- Einlaufstutzen
- 70
- Auslaufstutzen
- 72
- Verbindungsrohr
- 74
- Verbindungsrohr
- 76
- Schauglas
- 78
- obere Wandung
- 80
- Deckenöffnung
- 82
- Sohlenelement
- 83
- Entsorgungsstutzen
- 84
- Stirnwandung
- 86
- Stirnwandung
- 88
- Ausbuchtung
- 90
- Ausbuchtung
- 92
- Wasserstand ohne Anstau
- 94
- maximaler Wasserstand bei vollem Anstau unter Vollast
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN-EN 1825 [0003]
- DIN-EN 1825 [0011]
