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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschickung von hydraulischen Trennanlagen, Klassierern, Sandwäschern in Kläranlagen und Sandaufbereitungsanlagen.
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Derartige Trennanlagen halten Feststoffe bis zu einer bestimmten Körnung, dem sogenannten Trennschnitt, zurück, während die feineren Körnungen mit dem Überlaufwasser wieder ausgeschieden werden. Der Trennschnitt ist von der Größe des Durchflusses in der Weise abhängig, daß bei großem Durchfluß nur grobe Körnungen zurückgehalten werden, bei kleinem Durchfluß auch feine Körnungen. Die Bemessung der Trennanlage hängt auch von ihrem Aufbau, von ihrer Wirkungsweise und vom Betrieb ab, so daß die Bemessung insgesamt von vielen Einflüssen abhängt, welche im Einzelfall kaum vorherzusagen sind.
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Eine zusätzliche Erschwernis bei der Bemessung liegt in der Größe des Zuflusses als solcher, welcher meist nicht auf die Größe des erforderlichen Bemessungswertes der Trennanlage eingestellt oder bemessen werden kann. Diese Schwierigkeit ist auf die Art der Verwendung derartiger Trennanlagen in Sandfängen von Kläranlagen zurückzuführen.
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Der im Sandfang abgesetzte Sand wird durch eine Pumpe aus dem Sandfang entnommen. Die Pumpengröße ist nicht frei wählbar, zum Beispiel nicht nach dem Bemessungswert für die Trennanlage. Vielmehr muß die Pumpenleistung auf die Fördercharakteristik der Druckleitung, auf die Entnahme des Sandes, auf die sichere Sandabförderung und auf Verstopfungsfreiheit in der Pumpenleitung abgestimmt werden. Diese Forderungen sind in der Praxis schwierig gleichermaßen zu erfüllen. In der Regel wird daher die Pumpenleistung auf die sichere Förderung und nur näherungsweise auf die zulässige Beaufschlagung der Trennanlage abgestimmt. Die Trennanlage wird dann möglicherweise durch den gegebenen Zufluß überlastet und arbeitet mit einem zu groben Trennschnitt.
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Eine hohe, manchmal zu hohe Pumpenleistung ist häufig durch einen anderen Sachverhalt begründet, aber zweifelhaft. Weil meist ein organikfreier Feststoffaustrag aus der Trennanlage verlangt wird und dieser nur durch einen hohen Wascheffekt mittels eines großen Zuflusses erreicht wird, wählt man hierfür bewußt eine hohe Pumpenleistung und einen groben Trennschnitt. Dadurch werden erhebliche Sandanteile unterhalb der Trennschnittgröße in die Kläranlage zurückgeführt oder im ungünstigsten Fall im Kreislauf geführt und können die vorgeschaltete Vorrichtung, zum Beispiel den Sandfang, überhaupt nicht verlassen.
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In Anlagen zur Sandabscheidung und Sandbehandlung sind Maßnahmen zur Aufteilung des Durchflusses bekannt. In der
DE 94 18 780 U1 bezieht sich die gezeigte Technik auf ein Verteilerbauwerk für die Verteilung eines Abwasserstromes auf mehrere parallel geschaltete Abwasser-Behandlungseinrichtungen. Es ist gekennzeichnet durch einen zentralen Zulauf mit einer den Zulauf im Abstand zu Bauwerkswand umgebenden, geschlossenen Überfallkannte und durch Trennwände unterteilte Auslaufkammern (mehrere Abgänge). Die Abschnitte der Überfallkannte können dabei gleich sein, dann ergeben sich volumengleiche Teilströme, oder bei unterschiedlicher Länge sind unterschiedlich große Teilströme erzielbar, das heißt die Größe des Zuflußteilstromes ist einstellbar. Es ist auch möglich, die Abschnitte der Überfallkannte verstellbar, zum Beispiel absenkbar, einzustellen oder mit einem Schiebewehr zu verstellen. Hier handelt es sich um eine sinnvolle, aber einfache Verteilervorrichtung, welche keinen direkten Berg zu der Erfindungsaufgabe hat.
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Nach der
DE 93 04 854 U1 ist eine Vorrichtung zum Trennen von Farbschlamm und Wasser bekannt mit einem Becken, das in eine Einlaufzone, eine Beruhigungszone und eine Auslaufzone unterteilt ist und mit einer Überfallschwelle. Am Beckenboden der Beruhigungszone ist eine Pumpe zum Abziehen des absinkenden Farbschlammes vorgesehen. In der Einlaufzone mündet eine Zulaufleitung. Von der Zulaufleitung ist ein Bypass abgezweigt. Dadurch wird bei schwierigen Bedingungen nur ein Teilstrom des ankommenden Rohwassers durch die Beruhigungszone hindurchgeleitet. Der andere, abgezweigte Teilstrom wird über den Bypass an der Beruhigungszone des Beckens vorbeigeleitet. Dadurch kann sich der Anwender auf unterschiedliche Abscheidungsbedingungen einstellen, das heißt mit Teilströmen oder mit Vollstrom arbeiten. Mittels Steilventilen ist eine Steuerung möglich. Der Bypass-Strom wird zwar hier in die Auslaufzone geleitet, wird aber in die Beruhigungszone und damit in die Trennvorrichtung „durchschlagen”, wenn der Bypass-Strom gleich oder größer als der Nichtbypass-Strom ist. Bei einem höheren Verhältnis der Teilströme wird sich dies in einer Überlastung und in einem chaotischen Verhalten der Strömung in der Beruhigungszone auswirken, welche durch diese Vorrichtung gerade hätte vermieden werden sollen.
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In der Druckschrift
DE 756 780 A wird eine Einrichtung zur Trennung von in Flüssigkeitsströmen mitgeführten Feststoffen verschiedenen spezifischen Gewichts in Sandfängen beschrieben. Hier wird darauf verwiesen, nur einen Teil des Abwassers durch den Sandfang zu führen, während der größere, sandarme Teil des Abwassers in einem Teilstrom vorbeigeleitet wird. Weiter wird auf eine bekannte Trennvorrichtung mit horizontaler Unterteilung des Flüssigkeitsstromes verwiesen, bei der der obere Teilstrom seitlich an der eigentlichen Trennvorrichtung herumgeführt wird. Auf diese Weise hat der Sandfang nur einen Teil des Flüssigkeitsstroms zu behandeln und kann daher entsprechend kleiner ausgeführt werden. Mit der Ausführung gemäß dieser Druckschrift wird zusätzlich eine Strudelbildung vermieden. Aus
ist ersichtlich, daß der obere Teil des Flüssigkeitsstromes unter Umgehung des Sandfangs durch die Leitung
4 abgeführt wird. Bei dieser Technik wird unterstellt, daß der untere Teilstrom einen höheren Sandgehalt hat und dem Sandfang zugeführt wird. Der übrige Teilstrom wird aber am Sandfang vorbeigeführt und der Sandabscheidung nicht unterworfen.
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In
DE 196 00 372 C1 ist ein Sandkassierer zur Abtrennung von Sand aus einem Gemisch aus Sand, Wasser und organischen Bestandteilen beschrieben. Der Sandklassierer weist einen Absatzbehälter mit schrägem Bodenteil auf, dem über einen Zulauf das einem Sandfang einer Kläranlage entnommenen Sand-Wasser-Gemisch zugeführt wird. Die schweren Sandteile setzen sich auf dem Bodenteil ab und werden mittels Schneckenförderer abtransportiert. Der nach oben geförderte Sand wird mit dem mitgeförderten Wasser zunächst gespült. Zusätzlich sind im Bereich oberhalb des Wasserspiegels Sprühdüsen für zusätzliches Frischwasser vorgesehen, um die Spülwirkung zu verbessern. Die zurückgespülten leichten Bestandteile gelangen gemeinsam mit dem von Sand befreiten Wasser über einen Überlauf und Ablauf zurück in die Kläranlage. In dieser Technik ist keine Maßgabe zur Steuerung des Zuflusses enthalten.
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Aus der Druckschrift
DE 296 23 203 U1 geht eine Vorrichtung zur Reinigung und Abscheidung von Sand aus einem Gemisch aus Wasser, organischen Bestandteilen und Sand hervor. Es wird darauf verwiesen, daß in kommunalen Kläranlagen große Mengen von mit feinen Stoffen und organischen Beimengungen verunreinigte Sande anfallen. Diese gelangen über die Kanalisation in die Kläranlage, werden im Sandfang aus dem Rohwasser abgeschieden und als Sand-Abwasser-Gemisch abgepumpt. Dann folgt eine intensive Waschung und Klassierung. Gemäß dieser Technik wird das Sand-Abwasser-Gemisch über einen Zulaufkasten in einen mit Brauchwasser gefüllten Absetzbehälter gegeben, wobei eine Kreiselpumpe Wasser aus dem Absetzbehälter entnimmt und tangential dorthin zurückführt und damit eine Kreiselströmung im Behälter erzeugt. Zusätzlich ist eine Dosiervorrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, eine genau definierte Menge Sand auszutragen, ohne eine Mindestschichtdicke an abgesetztem Sand zu unterschreiten. So gelangt nur gereinigter Sand mit der größten Sinkgeschwindigkeit in den Austragsbereich. Bekannte Nachteile dieses Standes der Technik sind die geringe Trennschärfe, großer Spülwasserverbrauch und instabiles Verfahren. Die Beschickung der Vorrichtung besteht aus einem Zulaufkasten
8 und ist als solche hier nicht diskutiert.
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Erfindungsaufgabe war daher, den Wirkungsmechanismus und das Zusammenspiel der verfahrensbeteiligten Einrichtungen zu erkennen und ein Verfahren und Mittel zur Lösung der Aufgabe zu finden. Die Erfindungsaufgabe wird durch das in Anspruch 1 genannte Verfahren und die in Anspruch 2 genannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstände der Unteransprüche 3 bis 6.
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Die Erfindung geht von dem erfinderischen Gedanken aus, den Widerspruch aus einer notwendig zu großen Pumpleistung und einer kleinen zulässigen Beaufschlagung der Trennanlage durch eine Strömungsaufteilung vor der Trennanlage zu heilen. Dies geschieht durch das vorgeschlagene Verfahren und wird mit der genannten Vorrichtung verwirklicht.
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Die Trennanlage wird über eine offene Leitung mit Freispiegelgefälle oder durch eine Pumpendruckleitung beaufschlagt und weist einen kontinuierlichen Zufluß und einen Überlauf in der Trennanlage auf. Die in der Trennanlage abgetrennten Feststoffe und/oder die damit angereicherte Trübe werden je nach Bauart entweder kontinuierlich oder chargenweise ausgetragen.
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Die Erfindung stellt im Prinzip eine Strömungsweiche dar und weist mehrere Vorteile auf:
Das erfinderische Verfahren erfüllt die Anforderung, die Trennvorrichtung mit einem definierten Zuflußteilstrom zu beschicken, unabhängig von der Größe des gesamten Zuflußstromes. Das Verfahren erfüllt auch die Anforderung, die Größe des Zuflußteilstromes einstellen zu können.
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Die erfinderische Vorrichtung ist einfach in die Zulaufleitung einzubauen. Der an der Trennanlage vorbeiführende Abgang aus der Strömungsweiche kann auf einfache Weise an den Überlauf der Trennanlage angeschlossen werden. Die Vorrichtungen sind auch verstopfungsfrei, weil sie entweder aus einem offenen Überfall oder aus einem Freistromschieber bestehen können. Außerdem sind die Vorrichtungen in einfacher Weise auf einen bestimmten Durchflußwert einzustellen und eine Automatisierung ist einfach vorzusehen. Das Verfahren und die Vorrichtung hierzu können in gleicher Weise für Trennanlagen unterschiedlicher Bauart angewandt werden, zum Beispiel für konische oder andere Sandwäscher, für Schnecken- oder Pilgerschrittklassierer oder andere.
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Die Erfindung ist schematisch in der dargestellt, welche das Verfahren des Durchflusses zeigt. Die Trennanlage (1) beliebiger Art ist zwischen Zulaufleitung (2) und Überlaufleitung (3) angeordnet. Der Feststoffaustrag (11) erfolgt bauartabhängig durch eine Förderschnecke oder durch einen Abzugsschieber.
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In die Zulaufleitung (2) ist vor deren Eintritt in die Trennanlage (1) ein Verteiler (4) mit mehreren Abgängen (5, 6) eingebaut, deren einer (5) oder mehrere (5) in die Trennanlage (1) oder in die Trennanlagen (1) geführt wird, deren anderer (6) an der Trennanlage (1) vorbeigeführt wird. Der Verteiler (4) besteht aus einem Behälter oder aus einem Rohrstück und weist mehrere Stutzen auf. In einer erfinderischen Ausführung wird die Aufteilung des Zuflußstroms über einen oder mehrere Überfälle (7, 8) im Verteiler (4) erreicht, welche in vorteilhafter Ausführung einstellbar sind. In einer anderen erfinderischen Ausführung ist in den Abgang (5) ein Schieber (9) eingebaut, mittels dessen der Durchfluß im Abgang (5) eingestellt werden kann. Für eine Automatisierung und zur Überwachung kann im Abgang (5) zusätzlich eine Messvorrichtung (10) eingebaut sein, zum Beispiel eine induktive Durchflußmessvorrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trennanlage
- 2
- Zulaufleitung
- 3
- Überlaufleitung
- 4
- Verteiler
- 5, 6
- Abgang
- 7, 8
- Überfall
- 9
- Schieber
- 10
- Meßvorrichtung
- 11
- Feststoffaustrag
