DE102011081350B4

DE102011081350B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Sedimentation von Feststoffen aus Wasser in einer Kläranlage und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102011081350B4
Application number: DE102011081350.0A
Authority: DE
Inventors: Michaela Hunze
Original assignee: FLOWCONCEPT GmbH
Current assignee: FLOWCONCEPT GmbH
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2031-08-23
Also published as: DE102011081350A1

Abstract

Vorrichtung mit einem ersten Becken (3) zur Sedimentation von Feststoffen aus Wasser in einer Kläranlage mit einem hydraulischen Antrieb zur Erzeugung einer Walzenströmung um die Längsachse des ersten Beckens (3), an dessen erstem Ende (2) ein erster Zulauf (1) und an dessen gegenüberliegendem zweiten Ende (4) ein erster Ablauf (5) angeordnet ist und das senkrecht zu seiner Längsachse einen im Wesentlichen kreisförmigen bis ellipsenförmigen, offenen Querschnitt aufweist, wobei die Vorrichtung eine längs des ersten Beckens (3) verlaufende Ausnehmung (9) aufweist, die an den Querschnitt des ersten Beckens (3) angrenzt und zu diesem offen ist, und wobei das erste Becken (3) eine Austragseinrichtung für Sand aufweist, wobei der hydraulische Antrieb aus dem ersten Zulauf (1) besteht, der in zumindest einer ersten Zulauföffnung (10) mündet, die angrenzend an eine von der Längsachse des Beckens (3) beabstandete Wandung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchbrechungen aufweisendes Rückhalteelement (24) zwischen dem Querschnitt des ersten Beckens (3) und der an das erste Becken (3) angrenzenden Ausnehmung (9) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 oder 2. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Wasser unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vorzugsweise mit der vorherigen oder anschließenden Abtrennung von Fett durch Flotation in einem belüfteten Becken.
Stand der Technik
Die DE 10 2004 058 421 A1 beschreibt einen Behälter, der in zwei hydraulisch verbundene Kammern unterteilt ist, zur Sedimentation von Sand in einer nicht belüfteten Kammer und der Flutation von Fett in der angeschlossenen belüfteten Kammer. Eine Walzenströmung kann nur mittels einer am Behälterboden angeordneten Belüftung erzeugt werden. Sedimentierter Sand kann durch eine längs im trapezförmig zulaufenden Boden beider Kammern verlaufende Vertiefung ausgetragen werden, beispielsweise mittels einer in der Vertiefung angeordneten Förderschnecke. Als vorbekannt werden Sandfanganlagen zitiert, die im Wesentlichen aus einer langgezogenen Rinne ohne Belüftung bestehen, in der bei horizontaler Durchströmung mit Abwasser Sand sedimentiert. Weiter werden belüftete Sandfänge zitiert, bei der eine gleichmäßige Umwälzströmung durch Belüftung erzeugt wird, um die Ablagerung organischer Stoffe in Sandfang zu begrenzen. An solchen belüfteten Sandfängen kann eine durch eine geschlitzte Trennwand angeschlossene Fettkammer angeordnet sein, wobei die flotierende Wirkung zur Abtrennung von Fettbestandteilen führt.
Die DE 32 07 658 A1 beschreibt einen belüfteten Sandfang in Form eines Rechteckbeckens mit einer Sandsammelrinne, in welchem der Zulauf bzw. der Ablauf des Beckens jeweils in der Mitte der Stirnseiten angeordnet sind. Eine Rotationsströmung wird durch Einblasen von Luft erzeugt.
Die DE 93 02 020 U1 beschreibt einen Sandfang, in dem der Zulauf als Einlaufkammer mit einer Bodenplatte ausgebildet ist. Die Abwasserströmung erfährt durch einen Umlenkzylinder eine Umlenkung. Die Einstellung einer Walzenströmung erfolgt erst in einem nachgeschalteten Absetzbecken.
Die DE 10 2009 007 673 A1 beschreibt einen Sandfang, in dem eine Strömungswalze mit Hilfe von Rührwerken erzeugt wird.
Die DE 10 2005 048 764 B4 beschreibt einen kombinierten Sandfang und Fettfang. In dem Sandfang wird durch seitliche Belüftungseinrichtungen oder Propeller eine Walzenströmung erzeugt, die durch Lamellen vom Fettfang getrennt wird, um die Flotation von Fett zu verbessern.
Die DE 101 51 498 A1 beschreibt eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 oder 2 mit einer in Längsrichtung durchströmten Abscheidekammer mit rundem Querschnitt und einem Einlauf, der eine Umwälzbewegung des Wassers erzeugt, welche optional durch Einblasen von Luft unterstützt wird. Der Einlauf führt dabei gerade auf das Becken zu und mündet oberhalb von in der Nähe des Beckenbodens angeordneten Lufteinlassstellen. Gegenüber dem Einlauf ist ein Ablauf angeordnet. Längs im Sandfang liegt eine offene Sandsammelrinne mit einer Sandtransportschnecke. Die DE 10 2010 039 630 A1 , die nach § 3 Abs. 2 PatG zu berücksichtigen ist, beschreibt einen Sandfang, dessen Antrieb hydraulisch ist und aus dem Zulauf bestehen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Abtrennung von Sand aus Abwasser bereitzustellen, die die Abtrennung von Sand aus Wasser fördert.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 sowie einem Verfahren nach Anspruch 17. Die Vorrichtung weist ein erstes Becken auf, das eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Ausnehmung im Beckenboden und eine Austragseinrichtung für Sand aufweist, wobei an dem erstem Ende des ersten Beckens ein erster Zulauf und an dessen gegenüberliegendem zweiten Ende ein erster Ablauf angeordnet ist und wobei das erste Becken einen offenen Querschnitt und einen Beckenboden mit einem konkaven bogenförmigen Querschnitt aufweist und der Antrieb zur Erzeugung einer Walzenströmung um die Längsachse des ersten Beckens aus einem hydraulischen Antrieb besteht, wobei über der Ausnehmung im Beckenboden ein Rückhalteelement angeordnet ist. Das erste Becken, auch als Sandfangbecken bezeichnet, ist dabei horizontal oder mit leichtem Gefälle angeordnet. Am ersten Ende dieses Beckens ist ein erster Zulauf für Abwasser angeordnet, welches vorzugsweise von groben Verunreinigungen bzw. groben Bestandteilen befreit ist, beispielsweise mittels einer vorgeschalteten Rechen- oder Siebanlage, und am zweiten Ende ist ein erster Ablauf angeordnet, der ein Überlauf sein kann oder der bevorzugt im Wesentlichen mittig der das zweite Ende bildenden Stirnfläche der Vorrichtung angeordnet ist. Der erste Ablauf des Sandfangbeckens ist mit dem zweiten Zulauf verbunden, der mit nachfolgenden Becken einer Kläranlage verbunden ist, z. B. an den Fettfang angeschlossen ist. Alternativ kann der Sandfang einem Fettfang nachgeschaltet sein, z. B. indem der Zulauf des Sandfangs an den Ablauf eines Fettfangs angeschlossen, z. B. eine Flotationseinrichtung.
Ein Fettfang weist z. B. auf oder besteht aus einem zweiten Becken, in dessen Sohlennähe eine Belüftungseinrichtung angeordnet ist, sodass durch Belüftung des zweiten Beckens eine Flotation von Fett erreicht wird, das beispielsweise durch einen Überlauf am oberen Rand des zweiten Beckens austreten kann. Das zweite Becken des Fettfangs weist einen zweiten Ablauf auf, aus dem Wasser mit einem verminderten Gehalt an Sand und Fett austritt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtrennung von Sand weist auf oder besteht aus einem ersten gestreckten Becken, an dessen erstem Ende ein erster Zulauf mit einer ersten Zulauföffnung für Abwasser angeordnet ist, die an eine zur Längsachse des ersten Beckens parallele Wandung angrenzt, wobei der unmittelbar an die Zulauföffnung angrenzende erste Abschnitt des Zulaufs so zum Querschnitt des ersten Beckens ausgerichtet ist, dass die Längsachse dieses Zulaufabschnitts in einem Winkel von maximal 45°, vorzugsweise maximal 30° oder maximal 10°, besonders bevorzugt parallel zum Querschnitt des ersten Beckens angeordnet ist. An der der Zulauföffnung gegenüberliegenden Seite des ersten Abschnitts des Zulaufs grenzt ein zweiter Abschnitt des Zulaufs an den ersten Abschnitt an. Dieser zweite Abschnitt des Zulaufs hat optional einen U-förmigen Verlauf, durch welchen das Wasser, welches den Zulauf passiert, umgelenkt wird, bevor es in den ersten Abschnitt des Zulaufs gelangt. Der U-förmige Verlauf des zweiten Abschnitts kann durch zwei im Winkel von 90° bis 180° an einem gemeinsamen Bogen angeschlossene Leitungsabschnitte gebildet sein. Durch diese Anordnung der Zulauföffnung und die Ausrichtung des an die Zulauföffnung angrenzenden ersten Abschnitts des Zulaufs sowie die Ausrichtung des zweiten Abschnitts des Zulaufs wird in das erste Becken zulaufendes Wasser tangential in das erste Becken geführt bzw. strömen gelassen und erzeugt die Walzenströmung. Dabei bildet die Längsachse des an die Zulauföffnung angrenzenden Abschnitts des ersten Zulaufs die Achse bzw. Hauptrichtung der Strömung des dadurch zulaufenden Wassers. Die erste Zulauföffnung ist durch ihre Anordnung angrenzend an die Wandung des ersten Beckens und die Anordnung des daran angrenzenden Abschnitts des Zulaufs in einem Winkel von max. 45° bis parallel zum Querschnitt des ersten Beckens so eingerichtet, dass in das erste Becken zulaufendes Wasser im Wesentlichen tangential zum Beckenvolumen bzw. zum Querschnitt des ersten Beckens in das erste Becken geführt wird bzw. einströmt. Der an die Zulauföffnung angrenzende erste Abschnitt des Zulaufs kann horizontal oder mit positiver oder negativer Steigung zur Zulauföffnung angeordnet sein. Der an den ersten Abschnitt des Zulaufs angrenzende Abschnitt des Zulaufs, z. B. der zweite U-förmige Abschnitt, kann in einer Ebene mit dem ersten Abschnitt des Zulaufs angeordnet sein, oder mit positiver oder negativer Steigung auf diesen zuführen.
Die erste Zulauföffnung kann im Bodenbereich oder im Randbereich des ersten Beckens angeordnet sein und ist vorzugsweise oberhalb des Beckenvolumens angeordnet, vorzugsweise in einem Abstand zur Oberkante oder Abstand zur maximalen Füllhöhe des ersten Beckens, so dass in das erste Becken zulaufendes Wasser von oben einströmt. Durch die Anordnung der Längsachse des Zulaufabschnitts, der an die Zulauföffnung angrenzt, bzw. die Anordnung der Strömungsrichtung der ersten Zulauföffnung im Wesentlichen tangential zum Innenvolumen des ersten Beckens, und vorzugsweise parallel zum Querschnitt des ersten Beckens, wird eine Walzenströmung in dem ersten Becken erzeugt, deren Längsachse sich etwa längs der Längsachse des ersten Beckens erstreckt.
Der Antrieb des ersten Beckens für diese Walzenströmung besteht erfindungsgemäß aus einer hydraulischen Antriebseinrichtung bzw. einem hydraulischen Antrieb, der aus einer oder mehreren ersten Zulauföffnungen besteht, aus denen in das erste Becken zulaufendes Wasser im Wesentlichen tangential zum Beckenvolumen bzw. tangential zum Querschnitt des ersten Beckens strömt, wobei der hydraulische Antrieb optional zusätzlich Wasserdüsen aufweisen kann, die tangential und in Bezug auf die Anordnung der ersten Zulauföffnung zur Längsachse und/oder zum Querschnitt des ersten Beckens gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet in der Wandung des ersten Beckens angeordnet sind, z. B. mit einer Leitung zur Zuführung von Wasser aus dem Ablauf der Vorklärstufe oder der Nachklärung verbunden sind.
In einer Ausführungsform weist der Zulauf zwei Zulauföffnungen am ersten Ende des ersten Beckens auf, die radial versetzt sind, vorzugsweise gegenüberliegend, und in Bezug auf die Längsmittelachse des ersten Beckens gleich gerichtet sind, so dass sie tangential zum Querschnitt des ersten Beckens angeordnet sind und eine gemeinsame Walzenströmung erzeugen. Anstelle eines Zulaufs können auch zwei oder mehr Zuläufe vorgesehen sein, die mit jeweils einer oder mindestens zwei Zulauföffnungen in das erste Becken münden.
Erfindungsgemäß weist das erste Becken keine Einbauten, beispielsweise keine Prallbleche auf, sondern hat einen offenen Querschnitt, sodass die Anordnung einer oder mehrerer erster Zulauföffnungen am ersten Ende eine Walzenströmung im ersten Becken erzeugt, die sich um die Längsachse des ersten Beckens dreht. Dabei besteht der Antrieb für die Walzenströmung im ersten Becken aus dem ersten Zulauf bzw. den ersten Zulauföffnungen an dessen ersten Ende und optional zusätzlich in der Wandung des Beckens tangential zum Beckenvolumen ausgerichteten Wasserdüsen. Wasserdüsen können auf einer längs im ersten Becken angeordneten Leitung sein, z. B. als Bohrungen in einer solchen Leitung. Vorzugsweise sind voneinander beabstandete Wasserdüsen über zumindest 30%, bevorzugter zumindest 50%, noch bevorzugter über die gesamte Länge des ersten Beckens angeordnet. Bevorzugt sind Wasserdüsen zumindest in dem an das zweite Ende des ersten Beckens angrenzenden Abschnitt angeordnet. In einer Ausführungsform können in einem an das zweite Ende des Beckens angrenzenden Beckenabschnitt angeordnete Wasserdüsen in Rotationsrichtung der Walzenströmung gerichtet sein, so dass dadurch austretendes Wasser die Walzenströmung unterstützt wird, während optional in einem an das erste Ende des Beckens angrenzenden Abschnitt Wasserdüsen angeordnet sind, die gegen die Rotationsrichtung der Walzenströmung gerichtet sind, um bei hohen Zulaufvolumina die durch die Zulauföffnungen erzeugte Walzenströmung zu bremsen. Die bevorzugt gegen die Rotationsrichtung der Walzenströmung gerichteten Wasserdüsen können z. B. tangential zum Querschnitt des ersten Beckens ausgerichtet sein, z. B. nach unten gerichtet sein, und etwa in geringem Abstand, z. B. in einem Abstand von bis zu 5 oder bis zu 50 cm, bevorzugt 10 bis 20 cm an der Wandung angebracht sein. Die Wasserdüsen können mit einem Teilstrom des in das erste Becken zulaufenden Wassers gespeist sein, z. B. wenn der Pegel des Wassers im Zulauf einen vorbestimmten Pegel übersteigt. Der vorbestimmte Pegel kann dadurch bestimmt sein, dass bis zu diesem Pegel die Strömungsgeschwindigkeit der Walzenströmung, die sich durch den zulaufenden Volumenstrom um die Längsachse des ersten Beckens einstellt, gering genug ist, um eine im Wesentlichen vollständige Sedimentation von Feststoffen in der Ausnehmung zuzulassen, während oberhalb dieses Pegels die Strömungsgeschwindigkeit eine im Wesentlichen vollständige Sedimentation verhindert und Feststoffe aus dem ersten Becken ausgetragen werden. In dieser Ausführungsform besteht der hydraulische Antrieb aus dem ersten Zulauf, der in zumindest einer ersten Zulauföffnung mündet, die angrenzend an eine von der Längsachse des Beckens beabstandete Wandung angeordnet ist und aus zumindest einer in der Wandung des ersten Beckens tangential zum Querschnitt des ersten Beckens ausgerichteten Wasserdüse, die vorzugsweise gegen die Rotationsrichtung der Walzenströmung gerichtet ist, z. B. entlang der Mantelfläche des Querschnitts gegen die Zulauföffnung gerichtet.
Weiterhin zeichnet sich das erste Becken dadurch aus, dass der Beckenquerschnitt, der sich senkrecht zur Längsachse des Beckens erstreckt, im Wesentlichen kreisförmig oder ellipsenförmig ausgebildet ist. Angrenzend an den im Wesentlichen kreisförmigen oder ellipsenförmigen, offenen Querschnitt des ersten Beckens weist die Vorrichtung eine Ausnehmung auf, welche sich zumindest anteilig, bevorzugt über die gesamte Länge der Vorrichtung, parallel zu deren Längsachse erstreckt. Diese Ausnehmung ist angrenzend an das erste Becken offen und mit diesem verbunden. Entsprechend ist der von der Ausnehmung aufgespannte Querschnitt mit dem offenen Querschnitt des ersten Beckens verbunden, insbesondere entlang einer Ebene, die sich längs des ersten Beckens erstreckt und sich insbesondere angrenzend an die Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens erstreckt. Die Vorrichtung weist daher bevorzugt ein erstes Becken mit einem kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt auf, in dessen Beckenboden eine Ausnehmung oder Vertiefung angeordnet ist, die sich vorzugsweise längs des ersten Beckens erstreckt. Eine solche Ausnehmung oder Vertiefung, die sich längs im Beckenboden erstreckt, dient zur Aufnahme sedimentierten Sandes. Entsprechend ist eine Austragseinrichtung für Sand in der Vertiefung im Beckenboden angeordnet, beispielsweise eine Austragsschnecke, sodass der im Wesentlichen halbkreisförmige bzw. halbelliptische Querschnitt des Bodens an die daran angrenzend angeordnete offene Ausnehmung oder Vertiefung kaum gestört wird bzw. fortgesetzt wird. Dieser Querschnitt des Beckenbodens erlaubt die Ausbildung der Walzenströmung längs des ersten Beckens, sodass sich eine effektive Sedimentation des Sandes am Beckenboden bzw. in der Ausnehmung längs des Beckenbodens ergibt, während organische Bestandteile durch die Walzenströmung weiter durch den ersten Ablauf ausgetragen werden können und im Wesentlichen nicht sedimentieren. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt daher darin, dass durch die Anordnung der Zulauföffnungen und der Form des Querschnitts des Beckens, insbesondere des Beckenbodens, die Ausbildung einer Walzenströmung längs des ersten Beckens eingestellt wird, die zu einer effektiven Sedimentation von Sand führt, vorzugsweise ohne Sedimentation organischer fester Bestandteile. Die Ausbildung des Beckens mit rundem bis ellipsenförmigem Querschnitt ermöglicht die Ausbildung der Walzenströmung, wenn deren Antrieb aus dem tangential zum Querschnitt angeordneten Zulauf am ersten Ende des Beckens des Wassers besteht, mit effektiver Abtrennung von Sand mittels des Rückhalteelements, das über der Ausnehmung angeordnet ist und Durchbrechungen zum Durchtritt sedimentierenden Sands in die Ausnehmung aufweist.
Erfindungsgemäß ist in dem Bereich, in dem die die Sandsammelrinne bildende Ausnehmung an den offenen Querschnitt des ersten Beckens angrenzt, ein Rückhalteelement für sedimentierten Sand angeordnet. Insbesondere im Betriebszustand ist die Ausnehmung unterhalb des ersten Beckens angeordnet, so dass das Rückhaltelement unterhalb des ersten Beckens bzw. zwischen dem Querschnitt der Ausnehmung und dem Querschnitt des ersten Beckens angeordnet ist.
Dieses Rückhalteelement erstreckt sich in oder beabstandet zu der Ebene, in der der Abschnitt der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens angeordnet ist, der zur Ausnehmung offen ist. Beispielsweise ist das Rückhalteelement so gestaltet und angeordnet, dass es entlang eines Teils der im wesentlichen kreisförmigen bzw. ellipsenförmigen Mantelfläche des ersten Beckens angeordnet ist, die sich um die Längsachse des ersten Beckens erstreckt, z. B. ein planes oder gekrümmtes Profil hat, wodurch die Walzenströmung, welche sich in dem Becken ausbildet, gering oder nicht gestört wird. Das gekrümmte Profil des Rückhalteelements kann in Bezug zum Querschnitt des ersten Beckens im Wesentlichen konkav sein.
Das Rückhalteelement weist regelmäßig oder unregelmäßig angeordnete Durchbrechungen gleicher oder variierender Größe auf, durch welche sedimentierender Sand in die Ausnehmung gelangen kann. Gleichzeitig verhindert das Rückhalteelement vorzugsweise, dass bereits in die Ausnehmung sedimentierter Sand von der Walzenströmung wieder aufgewirbelt wird und sich im Becken verteilt, da die Walzenströmung durch die Wandungen des Beckens sowie durch das zwischen dem Querschnitt des ersten Beckens und dem angrenzenden Querschnitt der Ausnehmung angeordneten Rückhalteelement geführt wird. Auf diese Weise kann das Rückhalteelement für sedimentierenden Sand eine räumliche Trennung zwischen der Walzenströmung und dem die Ausnehmung sedimentierten Sand bilden.
Das Rückhalteelement mit den darin befindlichen Durchbrechungen kann beispielsweise ein Sieb oder ein Gitter sein und über mindestens 30%, bevorzugter mindestens 50–80%, noch bevorzugter über mindestens 95% der Länge der Ausnehmung längs des ersten Beckens angeordnet sein. Weiter bevorzugt ist das Rückhalteelement über die vollständige Länge der Ausnehmung angeordnet.
Bevorzugt liegt das Rückhaltelement auf längs der Ausnehmung verlaufenden Wandungsbereichen des ersten Beckens auf, optional mit oder ohne mechanische Befestigung am Becken und/oder an der Ausnehmung. Alternativ oder zusätzlich kann das Rückhaltelement mittels Trägern gegen die Bodenwandung der Ausnehmung abgestützt sein, die dem ersten Becken gegenüber liegt.
Das Rückhaltelement kann plattenförmig sein, z. B. ein Blech, und Durchbrechungen bzw. Bohrungen aufweisen. Alternativ kann das Rückhalteelement Stege aufweisen oder aus Stegen bestehen, die längs des ersten Beckens angeordnet sind, die insbesondere mit quer zur Längsachse des ersten Beckens angeordneten Verbindungselementen verbunden sind.
Das Rückhalteelement ist vorzugsweise in Form von Stegen ausgebildet, welche im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Beckens über dessen gesamte Länge am Beckenboden verlaufen. Die Stege sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass sie parallel zueinander verlaufen und in einer Ebene angeordnet sind, die einen planen oder bogenförmigen Querschnitt hat. Die Stege können in einer Ebene angeordnet sein, die einen Teil des Umfangs des ersten Beckens bildet und im Bereich zwischen dem Querschnitt der Ausnehmung und dem Querschnitt des ersten Beckens angeordnet ist. In dieser Ausführungsform sind die Stege beabstandet und bilden als Durchbrechungen des Rückhalteelements Schlitze, die sich vorzugsweise längs des ersten Beckens erstrecken, insbesondere über die gesamte Länge der Ausnehmung.
In den Ausführungsformen, in denen das Rückhalteelement nur über einem Teil der Ausnehmung angeordnet ist, ist bevorzugt, dass das Rückhalteelement den Abschnitt der Ausnehmung überdeckt, der an die Wandung des ersten Beckens angrenzt, an die die Zulauföffnung angrenzend angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Rückhaltelement in dem Bereich zwischen dem Querschnitt des ersten Beckens und der Ausnehmung angeordnet, in dem das Wasser tangential einströmen gelassen wird. Denn in dieser Ausführungsform wird die Walzenströmung des Wassers bei Erreichen des Beckenbodens über die Ausnehmung hinweg gelenkt, sodass die Walzenströmung weniger durch den offenen angrenzenden Querschnitt der Ausnehmung gestört wird.
Beabstandete Stege, die das Rückhaltelement bilden, können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, bevorzugt einen gestreckten oder rechteckigen Querschnitt, dessen eine Schmalseite dem Querschnitt oder der Längsmittelachse des ersten Beckens zugewandt ist. Entsprechend können die Langseiten von Stegen mit gestrecktem oder rechteckigem Querschnitt parallel oder in einem spitzen Winkel, z. B. bis 30°, bevorzugt 5–20°, zu Radialen angeordnet sein, die von der Längsmittelachse des ersten Beckens ausgehen. Ein Rückhaltelement, das aus beabstandeten Stegen besteht, die längs des ersten Beckens verlaufen und einen gestreckten oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, dessen Langseiten parallel oder in einem spitzen Winkel zu Radialen angeordnet sind, die von der Längsmittelachse des ersten Beckens ausgehen, optional durch quer zur Längsachse angeordneten Verbindungselementen gehalten und/oder mit Trägern, bildet zwischen den Langseiten Schlitze, die etwa senkrecht zu einer Walzenströmung stehen.
Eine Austragseinrichtung für sedimentierten Sand kann in Alternative zu einer in der längs des Beckenbodens verlaufenden Ausnehmung angeordneten Förderschnecke aus einer längs der Längsachse des Beckens verschieblichen Saugeinrichtung bestehen, deren Ansaugöffnung gegen einen Abschnitt des Beckenbodens und/oder in der Ausnehmung längs des Beckenbodens angeordnet ist. Die Verschieblichkeit der Absaugeinrichtung für Sand, die beispielsweise eine Ansaugöffnung als Querschnitt eines Saugrohrs mit daran angeschlossener Unterdruckquelle aufweist oder daraus besteht, kann die Störung der Walzenströmung im ersten Becken minimieren.
Eine Ausnehmung oder Vertiefung längs des Beckenbodens kann exzentrisch zur Längsmittelebene des Beckenbodens angeordnet sein, oder vorzugsweise zentrisch in Längsmittelebene des Beckenbodens angeordnet sein, besonders bevorzugt in einem Abschnitt des Querschnitts des Beckenbodens, der auf der Seite des Beckenbodens liegt, die der ersten Zulauföffnung gegenüber liegt. Auf diese Weise ist eine längs des Beckenbodens verlaufende Ausnehmung in dem Abschnitt des Querschnitts des Beckenbodens angeordnet, in dem die Walzenströmung nach oben gerichtet ist, sodass sich eine besonders effektive Abtrennung organischer Feststoffe vom sedimentierenden Sand ergibt, der in die Ausnehmung fällt. Eine Ausnehmung, die als Sammelrinne für sedimentierenden Sand dient, erstreckt sich vorzugsweise über die Länge des ersten Beckens, nämlich von dem dem zweiten Ende zugewandten Rand der Zulauföffnung bis zum zweiten Ende.
Bevorzugt erstrecken sich die Wandungen des ersten Beckens in beabstandeten vertikalen Ebenen und sind parallel zur Längsachse des ersten Beckens angeordnet. Vorzugsweise weisen die Wandungen konkave Oberflächen auf, bzw. einen bogenförmigen Querschnitt, bspw. einen anteilig kreisförmigen oder anteilig elliptischen Querschnitt, und sind etwa vertikal angeordnet, so dass sie z. B. parallel zur Längsachse des ersten Beckens angeordnet sind und mit dem Beckenboden den Querschnitt des ersten Beckens aufspannen. Vorzugsweise sind die Wandungen zumindest in einem an den Beckenboden angrenzenden Bereich durch den Beckenboden beabstandet.
Weiter bevorzugt weisen die Wandungsabschnitte, die an den oberen Rand des Beckens angrenzen, ebenfalls einen anteilig bogenförmigem Querschnitt auf, sodass sich der Querschnitt des ersten Beckens in dessen oberen Bereich, d. h. gegenüber dem Beckenboden, durch die bogenförmigen Wandungsabschnitte verjüngt.
Die jeweils bogenförmige konkave Ausbildung der Wandungen und Wandungsabschnitte am oberen Beckenrand ist bevorzugt, da dadurch die Walzenströmung um die Längsachse des Beckens unterstützt wird, die sich längs des ersten Beckens erstreckt.
Daher kann das erste Becken einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt haben, der das Volumen bis angrenzend an eine obere Öffnung umfasst, so dass das erste Becken oben offen ist. In dieser Ausführungsform, die auch durch Umbau eines nicht erfindungsgemäßen Sandfangs durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sandfangs hergestellt werden kann, kann die Austragseinrichtung für Sand eine längs des Beckenbodens angeordnete Förderschnecke sein oder eine längs des Beckenbodens verschiebliche Absaugeinrichtung.
Alternativ kann das erste Becken zumindest in dem Abschnitt zwischen dem ersten Zulauf und dem ersten Ablauf einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt haben, der geschlossen ist, so dass das erste Becken in diesem Abschnitt umfänglich geschlossen ist. In dieser Ausführungsform kann das erste Becken eine Auslassöffnung für Abluft aufweisen, die in dem umfänglich geschlossenen Abschnitt des Beckens oder daran angrenzend und oberhalb der Ebene angeordnet ist, in welcher die erste Zulauföffnung angeordnet ist.
Bei einem dem ersten Becken nachgeschalteten Fettfang ist an den ersten Ablauf des ersten Beckens der zweite Zulauf des zweiten Beckens angeschlossen, das einen Querschnitt wie das erste Becken aufweisen kann, oder einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der sich über einen im wesentlichen horizontalen Boden erstreckt. Am Boden des zweiten Beckens ist eine Belüftungseinrichtung angeordnet, vorzugsweise entlang eines sich längs des Bodens erstreckenden streifenförmigen Abschnitts. Diese Belüftungseinrichtung erzeugt im Verfahren eine starke Umwälzung des im zweiten Becken befindlichen Abwassers, wobei Fett flotiert und durch den oberen offenen Querschnitt bzw. über den Rand des zweiten Beckens ausgetragen werden kann. Das zweite Becken weist einen zweiten Ablauf für das um zumindest einen Teil des Sandes und Fettgehalts reduzierten Abwassers auf, vorzugsweise einen zweiten Ablauf, der unterhalb des offenen Querschnitts bzw. der Überlaufkante des zweiten Beckens angeordnet ist. Bei einem dem ersten Becken vorgeschalteten Fettfang kann der Fettfang gleich ausgebildet sein, wobei dessen Zulauf sandhaltiges Abwasser aufnimmt und dessen zweiter Ablauf mit dem ersten Zulauf des ersten Beckens verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist an dem dem ersten Ende des Beckens gegenüberliegenden zweiten Ende des Beckens ein erster Ablauf angeordnet, der bevorzugt im Wesentlichen mittig der das zweite Ende der Vorrichtung bildenden Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet ist. Bevorzugt ist der erste Ablauf, welcher bevorzugt einen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt haben kann, zentral zum bzw. um den Mittelpunkt des Beckenquerschnitts angeordnet, z. B. als Öffnung, die sich in der Wand, die das zweite Ende des Beckens begrenzt, um die Längsachse des Beckens erstreckt.
Optional ist das erste Becken an seinem zweiten Ende von zwei beabstandeten Platten oder Wänden überdeckt, von denen zumindest die dem ersten Ende gegenüberliegende Platte oder Wand einen Überlauf aufweist, oder beide beabstandete Platten oder Wände jeweils einen Überlauf aufweisen. In dieser Ausführungsform kann sich eine Ausnehmung im Beckenboden bis in oder über den Abstand zwischen den beiden Platten oder Wänden erstrecken, wobei sich vorzugsweise eine Förderschnecke entlang dieser Ausnehmung bis in oder über den Abstand zwischen den Platten erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die durch die Anordnung und Geometrie des Zulaufs erzeugte Walzenströmung allein durch diesen hydraulischen Antrieb mittels des zulaufenden Wassers erzeugt und durch den im Wesentlichen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt des Beckens senkrecht zu seiner Längsachse sowie das Rückhalteelement, welches einen Bereich des Umfangs des ersten Beckens überspannt, geführt und bevorzugt über die gesamte Länge des Sandfangs aufrechterhalten. Insbesondere durch die Kombination aus dem hydraulischen Antrieb, der aus dem Zulauf besteht, und dem über der Ausnehmung angeordneten Rückhalteelement wird die Walzenströmung über die gesamte Länge des Sandfangs entlang der konkaven Wandungen bzw. entlang des konkaven Beckenbodens geführt, ohne dass die Strömungswalze durch Einbauten innerhalb des Querschnitts des Beckens gebremst und/oder gestört wird. Entsprechend weist die Vorrichtung bevorzugt keine Einbauten auf, die sich in ihren Querschnitt erstrecken.
Die erfindungsgemäße Abtrennung von Sand aus Wasser wird dabei durch das im Beckenboden bzw. über der Ausnehmung angeordnete Rückhalteelement gefördert, durch welches sedimentierender Sand durch die in dem Rückhalteelement befindlichen Durchbrechungen in die Ausnehmung gelangt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der sedimentierte Sand durch das über der Ausnehmung angeordnete Rückhalteelement nicht wieder von der Walzenströmung erfasst und aufgewirbelt wird, sondern die Walzenströmung durch das Rückhalteelement an der Ausnehmung vorbei geführt wird. Somit erfüllt das Rückhalteelement die Doppelfunktion der Führung der Strömungswalze und der räumlichen Trennung von Strömungswalze und der Ausnehmung, die die Sandsammelrinne bildet. Für das Erreichen einer optimalen Trennwirkung hat es sich zudem gezeigt, dass es vorteilhaft ist, den Ablauf für das von Sand befreite Abwasser etwa in der Mitte der Wandung anzuordnen, die den Querschnitt des Beckens an dessen zweitem Ende begrenzt. Die wird gegenwärtig darauf zurückgeführt, dass Sand, welcher sich auch nach Erreichen des zweiten Endes des Beckens noch nicht in der Sandsammelrinne abgesetzt hat, durch die in der Walzenströmung wirkenden Fliehkräfte bevorzugt an den Beckenwandungen entlang bewegt wird. Daher ist es bevorzugt, den Ablauf nicht in der Nähe der Wandungen anzuordnen oder in Form eines Überlaufs zu gestalten, sondern ihn etwa in der Mitte der Wandung am zweiten Ende des Beckens anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt sowohl eine effektive Sedimentation von Sand im ersten Becken, als auch eine effektive Flotation von Fett im zweiten Becken, sodass einerseits die Verweildauer und damit die Länge des ersten Beckens reduziert sein kann, und die Belüftungseinrichtung im zweiten Becken für einen geringeren Lufteintrag eingerichtet sein kann, beispielsweise im Vergleich mit einem Sandfangbecken, das einen Beckenboden mit trapezförmigem Querschnitt aufweist und/oder in dem zumindest abschnittsweise eine Belüftungseinrichtung zur Verstärkung der Walzenströmung und/oder zur Verstärkung der Flotation von Fett angeordnet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sandfangs dadurch, dass in ein gestrecktes Becken mit z. B. trapezförmigem oder planem Boden ein Bodenelement eingelegt wird, dessen nach oben gerichtete Fläche den erfindungsgemäßen bogenförmigen, insbesondere halbkreisförmigen oder halbelliptischen konkaven Querschnitt aufweist, wobei optional dessen gegenüberliegende untere Oberflächen an den Boden des Beckens angrenzen können. Ein solches Bodenelement überspannt den lichten Querschnitt des alten Beckens, sodass die konkave Oberfläche dieses Elements mit der darin enthaltenen Ausnehmung zur Aufnahme von Sand vollständig den Querschnitt des Beckens überspannt. Ein Bodenelement, das ein- oder mehrstückig sein kann, erstreckt sich über den Abschnitt des alten Beckens, die als Sandfang hergerichtet wird. Das Bodenelement hat eine längs der Längsachse verlaufende Ausnehmung, die zur Aufnahme sedimentierten Sandes dient. Ein solches Bodenelement, das ein- oder mehrstückig sein kann, kann ein Betonteil sein oder ein Metallblech oder Kunststoffteil, das die konkave bogenförmige Oberfläche bildet. Vorzugsweise überdeckt das Bodenelement Luftdüsen, die im gestreckten Becken mit trapezförmigem oder planem Boden vorhanden sein können, so dass der hydraulische Antrieb für die Walzenströmung aus dem tangential an die Wandung angrenzenden Zulauf und optional zusätzlich Wasserdüsen besteht.
Weiterhin sieht das Verfahren die Anordnung des an die Zulauföffnung angrenzenden Abschnitts des Zulaufs mit seiner Längsachse in einem Winkel von maximal 45°, vorzugsweise parallel zum Querschnitt des Beckens bzw. zu dem zu diesem parallelen Querschnitt der bogenförmigen Oberfläche des Beckenbodens bzw. des Bodenelements vor, sodass der Zulauf angrenzend an die Zulauföffnung eine Achse aufweist, entlang derer zulaufendes Wasser strömt, die maximal 45°, vorzugsweise parallel zum Querschnitt des Beckens liegt. Vorzugweise wird die erste Zulauföffnung generell so am Becken angeordnet, dass zulaufendes Wasser tangential in das Becken strömt, z. B. kann die erste Zulauföffnung angrenzend an eine Beckenwandung angeordnet sein, vorzugsweise in Höhe oder oberhalb des Beckenrands. Die erste Zulauföffnung wird am ersten Ende des Beckenabschnitts angeordnet, in dem das Bodenelement angeordnet wird. Das gegenüberliegende zweite Ende dieses Beckenabschnitts wird durch eine parallel zum Querschnitt angeordnete Trennwand verschlossen, die einen ersten Ablauf oder Überlauf aufweist, der optional mit dem zweiten Zulauf eines Fettfangs verbunden wird. Besonders bevorzugt wird ein an den ersten Abschnitt des Beckens angrenzender zweiter Abschnitt als zweites Becken bzw. Fettfang zur Flotation organischer Bestandteile hergerichtet, indem nur in diesem Abschnitt eine bodennahe Belüftungseinrichtung angeordnet wird. An dem dem zweiten Zulauf gegenüberliegenden zweiten Ende dieses zweiten Beckenabschnitts kann eine Platte angeordnet sein. Der zweite Beckenabschnitt bzw. ein zweites Becken weist einen Überlauf zum Austritt von Wasser auf.
Weiterhin sieht dieses Herstellungsverfahren für einen Sandfang, optional mit angeschlossenem Fettfang vor, eine Austragseinrichtung für sedimentierten Sand an dem ersten Abschnitt des Beckens anzuordnen. Diese Austragseinrichtung für Sand kann dadurch angeordnet werden, dass eine Förderschnecke längs innerhalb der Ausnehmung des Bodenelements angeordnet wird.
Optional ist vorgesehen, dass eine Förderschnecke, die eine Austragseinrichtung für Sand bildet und längs des ersten Beckens oder in der längs des ersten Beckens verlaufenden Ausnehmung angeordnet ist, in einer Austragsöffnung für Sand mündet, die koaxial zur Förderschnecke in einer stirnseitigen Wandung am ersten und/oder zweiten Ende des ersten Beckens angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Austragseinrichtung für sedimentierten Sand eine Saugeinrichtung sein, die längs des Bodenelements verschieblich ist und an einer Unterdruckquelle, insbesondere an einer Pumpe angeschlossen ist.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen schematisch
1 einen nicht erfindungsgemäßen Sandfang zeigt,
2 einen Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht des Sandfangs nach 1 zeigt,
3 einen Querschnitt eines nicht erfindungsgemäßen Sandfangs zeigt,
4 das zweite Ende eines nicht erfindungsgemäßen Sandfangs zeigt,
5 einen Querschnitt eines nicht erfindungsgemäßen Sandfangs mit geschlossenem Querschnitt zeigt,
6 eine perspektivische Aufsicht auf einen Sandfang nach 5 zeigt,
7 den Zulauf am ersten Ende des Sandfangs nach 6 vergrößert zeigt,
8 einen nicht erfindungsgemäßen Sandfang zeigt, der aus einem nicht erfindungsgemäßen Sandfang hergestellt ist,
9 Varianten des Querschnitts des Beckenbodens des erfindungsgemäßen Sandfangs mit Ausnehmung zur Aufnahme von Sand zeigt,
10 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Sandfangs zeigt,
11 eine perspektivische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Sandfang zeigt und
12 einen weiteren Querschnitt eines erfindungsgemäßen Sandfangs mit tangentialem Zulauf zeigt.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern funktionsgleiche Elemente. In den Figuren sind Bestandteile bzw. Elemente der Vorrichtung nur als Flächen gezeigt, die von diesen gebildet werden. Das Rückhalteelement des erfindungsgemäßen Sandfangs ist in 1 bis 9 nicht gezeigt.
Die Aufsicht von 1 zeigt einen ersten Zulauf 1, der am ersten Ende 2 des ersten Beckens 3 angeordnet ist, das den Sandfang bildet. An dem dem ersten Ende 2 gegenüberliegenden zweiten Ende 4 des ersten Beckens 3 ist ein erster Ablauf 5 angeordnet, der ein Überlauf ist. Der erste Ablauf 5 kann mit einem zweiten Zulauf eines zweiten Beckens (nicht dargestellt) verbunden sein, welches den Fettfang bildet und eine Bodenbelüftung aufweist, mittels derer Fett und andere organische Feststoffe flotiert und mit einer Überlaufkante abgetrennt werden können. Der Beckenboden 6 weist eine konkave Oberfläche auf, die einen halbkreisförmigen Querschnitt hat. Die Wandungen 7 sind durch den Beckenboden 6 voneinander beabstandet und bilden vertikale und zueinander parallele ebene Flächen, die den Beckenquerschnitt begrenzen. In dieser Ausführung ist das erste Becken 3 oben, d. h. angrenzend an die Beckenränder 8 offen. Die erste Zulauföffnung 10 ist auf der Unterseite des ersten Zulaufs 1 angeordnet.
Der Bereich des ersten Endes 2 des Beckens 3, an welchem der erste Zulauf 1 angeordnet ist, ist in 2 gezeigt. Der erste Zulauf 1 mündet in einer ersten Zulauföffnung 10, die von einem angrenzenden Abschnitt 1a des Zulaufs 1 aufgespannt wird, wobei die Längsachse dieses Abschnitts des Zulaufs 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform parallel zu der Querschnittsebene des ersten Beckens 3 liegt. Der erste Zulauf 1 weist einen Bogen auf, der die Achse des an die Zulauföffnung angrenzenden Abschnitts 1a des ersten Zulaufs 1 in eine zum Querschnitt des ersten Beckens 3 parallele Anordnung umlenkt. Die erste Zulauföffnung 10 ist tangential zum Querschnitt des Beckens 3 angeordnet, da sie angrenzend an eine Wandung 7 angeordnet ist, wobei die Achse des angrenzenden Abschnitts 1a des Zulaufs 1 maximal 45° gegen den Querschnitt des Beckens 3 geneigt ist, vorzugsweise wie hier dargestellt parallel zum Querschnitt des Beckens 3 liegt. Entsprechend einer generell bevorzugten Ausführung ist die erste Zulauföffnung 10 oberhalb der oder in der von den Beckenrändern 8 aufgespannten Ebene angeordnet. Der an die Zulauföffnung angrenzende Abschnitt 1a des Zulaufs 1 ist vorliegend etwa horizontal angeordnet und kann alternativ bis 90° gegen die Horizontale geneigt sein, solange er in einem Winkel von max. 45° gegen den Querschnitt des Beckens 3 geneigt ist.
Der Beckenboden 6 hat einen konkaven Querschnitt, der halbkreisförmig ist. Im Beckenboden 6 ist eine Ausnehmung 9 angeordnet, die sich in einem exzentrisch zum Beckenboden 6 angeordneten Abschnitt längs des ersten Beckens 3 erstreckt. So kann der Abschnitt, in dem die Ausnehmung 9 angeordnet ist, an den tiefsten Punkt des Beckenbodens 6 angrenzen oder zu diesem um einen Abstand versetzt sein. In der Ausnehmung 9 kann eine Ansaugöffnung einer längs des ersten Beckens 3 verschieblichen Absaugeinrichtung (nicht gezeigt) angeordnet sein, oder eine Austragsschnecke (nicht gezeigt). Oberhalb der Wandungen 7 schließt sich der Beckenrand 8 an, der entsprechend der bevorzugten Ausführungsform jeweils konkav ausgebildet ist, z. B. bogenförmig, insbesondere anteilig kreisförmig, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu dem Abschnitt des Beckenbodens 6, der den Beckenrand 8 überdeckt.
In größerem Detail zeigt 3 den Querschnitt des ersten Beckens 3 von 1. Der erste Ablauf 5 kann als Überlauf am zweiten Ende 4 des Beckens 3 einen oberen Abschnitt des Beckenquerschnitts einnehmen. Der Querschnitt des Beckens 3 ist nach oben angrenzend an die konkaven Beckenränder 8 mit bogenförmigem Querschnitt offen. Die Achse des an die erste Zulauföffnung angrenzenden Abschnitts 1a des ersten Zulaufs 1, hier im Schnitt gezeigt, ist wie bevorzugt etwa parallel zur Querschnittsebene des ersten Beckens 3 angeordnet. Der Sammelraum 9 ist zum konkaven bogenförmigen Querschnitt des Beckenbodens 6 hin offen. Eine optionale Wasserdüse 11, die auf einem längs des Beckenbodens 6 liegenden Rohr 12 angebracht ist, ist mit ihrer Achse etwa parallel zur Wandung 7 angeordnet, so dass die Achse der Wasserdüse 11 tangential zum ersten Becken 3 bzw. zur Walzenströmung ausgerichtet ist, die sich im ersten Becken 3 bildet. Generell bevorzugt sind Wasserdüsen auf einem längs des ersten Beckens 3 angeordneten Rohr 12, z. B. als Bohrungen in diesem Rohr 12, wobei das Rohr 12 bevorzugt in einer Ausnehmung des Beckens versenkt ist.
In Fortbildung der konkaven Ausbildung des oberen Beckenrandes 8 kann dieser, zumindest über einen Längsabschnitt des den Sandfang bildenden ersten Beckens 3, dessen Querschnitt vollständig oder anteilig überdecken, beispielsweise mit einem konkaven bogenförmigen inneren Querschnitt, der den Querschnitt des ersten Beckens 3 überdeckt, der zwischen den an den Beckenboden angrenzenden Wandungen 7 aufgespannt wird. Dies ist insbesondere in Ausführungsformen möglich, in denen die Austragseinrichtung für sedimentierten Sand eine am Boden 6 des ersten Beckens 3 angeordnete Austragseinrichtung ist, vorzugsweise eine Förderschnecke, die innerhalb einer längs des ersten Beckens 3 im Beckenboden 6 verlaufenden Ausnehmung 9 angeordnet ist. Dies ist in 4 am Beispiel eines Beckenabschnitts 3 gezeigt, wobei die Ausnehmung 9 abweichend von dieser Figur zentrisch angeordnet sein kann und/oder einen konkaven bogenförmigen Querschnitt aufweisen kann.
Ein erstes Becken 3 mit geschlossenem Querschnitt ist in 5 gezeigt. Die als Sammelraum für sedimentierten Sand dienende Ausnehmung 9 ist am tiefsten Abschnitt des ersten Beckens 3 angeordnet. Das erste Becken 3 kann angrenzend an den ersten Ablauf 5 und/oder den ersten Zulauf 1 und/oder dem Abschnitt, in dem sein Querschnitt umfänglich geschlossen ist, Auslassöffnungen (nicht gezeigt) für Abluft aufweisen. Als Alternative zu einem kreisförmigen Querschnitt kann das erste Becken 3 einen symmetrischen oder asymmetrischen elliptischen Querschnitt aufweisen, z. B. einen elliptischen Querschnitt, der am Beckenboden 6 einen kleineren oder größeren Radius aufweist, als am Beckenrand 8.
6 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Sandfangs mit umfänglich geschlossenem kreisförmigem Querschnitt, der am ersten Ende 2 von einer endständigen Wand verschlossen ist und von der ersten Zulauföffnung 10 unterbrochen ist und am zweiten Ende 4 von einer endständigen Wand verschlossen ist, in der der erste Ablauf 5 als Überlauf angeordnet ist.
7 zeigt das erste Ende 2 des Sandfangs von 6, in dem entsprechend der generell bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die erste Zulauföffnung 10 von einer Öffnung in einem Abschnitt eines konkaven Beckenrands 8 gebildet ist.
Abschnitte des ersten Beckens 3 bzw. des Sandfangs, die umfänglich geschlossen sind, können z. B. aus Fertigteilen, z. B. aus Betonrohren hergestellt werden, in deren unterem Wandabschnitt, der den Beckenboden 6 bildet, eine Ausnehmung 9 angeordnet ist, und vorzugsweise in der Ausnehmung 9 eine Austragseinrichtung für Sand.
8 zeigt schematisch das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Sandfangs auf Basis eines nicht erfindungsgemäßen Beckens 20. In dieses nicht erfindungsgemäße gestreckte alte Becken 20, das beispielsweise ein herkömmlicher Langsandfang oder ein belüfteter Sandfang sein kann, dessen Boden ein trapezförmiges Profil mit einer Ausnehmung zum Sammeln und Austragen sedimentierten Sandes hat, wird das Bodenelement 21 angeordnet. Daher wird der erfindungsgemäße Beckenboden 6 mit bogenförmigem Profil innerhalb des alten Beckens 20 dadurch erzeugt, dass ein Bodenelement 21 in dem alten Becken 20 angeordnet wird. Bevorzugt weist das Bodenelement 21 eine Ausnehmung 9 auf, die deckungsgleich zu einer Ausnehmung längs innerhalb des alten Beckens 20 ist.
Optional und bevorzugt kann ein Bodenelement 21 eine Ausnehmung 9 aufweisen, die längs zur Längsachse des Elements des alten Beckens 20 angeordnet wird. Das Bodenelement 21 kann einstückig oder mehrstückig sein und z. B. ein eingelegtes Blechteil oder Kunststoffprofil sein oder durch Einbringen von härtender Masse, z. B. Beton oder Kunststoff, und Formen zu einem konkaven Beckenboden 6 hergestellt sein. Optionale konkave Beckenränder 8 können ebenfalls als Blechteil oder Kunststoffprofil in dem Abstand, über den sich die Wandungen 7 erstrecken, in dem Becken 20 fixiert werden. Bei diesem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sandfangs, z. B. aus einem nicht erfindungsgemäßen Sandfang, wird eine eventuell vorhandene Belüftungseinrichtung entfernt oder durch das Bodenelement 21 überdeckt.
Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren ein erfindungsgemäßer Sandfang hergestellt, der nach oben offen ist, so dass z. B. eine längs des alten Beckens 20 verschiebliche Absaugvorrichtung für Sand durch den nach oben offenen Bereich zwischen den Beckenrändern 8 angeordnet werden kann.
9 zeigt Varianten des Sandfangs im Querschnitt des Beckenbodens 6 mit einer Ausnehmung 9 zur Aufnahme von Sand. Bevorzugt ist in der Ausnehmung 9 eine Austragsschnecke (nicht gezeigt) angeordnet. Die Ausnehmung 9 kann entsprechend 9a exzentrisch im Querschnitt des Beckenbodens 6 angeordnet sein, oder entsprechend 9b und 9c symmetrisch im Querschnitt des Beckenbodens 6. Die Ausnehmung 9 erstreckt sich senkrecht zum Querschnitt des Beckenbodens 6 und damit parallel zur Längsachse des Beckenbodens 6 bzw. des ersten Beckens 3. 9a zeigt eine Ausnehmung mit horizontalem Boden 22, der vom Beckenboden 6 beabstandet ist und ebenen Wänden 23, die sich zwischen dem Boden 22 und dem Beckenboden 6 erstrecken. Die Wände 23 der Ausnehmung 9 können unabhängig voneinander vertikal oder gegen die Vertikale geneigt sein.
9b zeigt die zentrale bzw. symmetrische Anordnung der Ausnehmung 9 im tiefsten Abschnitt des Beckenbodens 9 in einer einfachen Ausführungsform mit einem horizontalen Boden 22 und senkrechten Wänden 23.
9c zeigt eine alternative Ausführung der Ausnehmung 9, die konkav ist und z. B. einen anteilig kreisförmigen Querschnitt hat.
10 zeigt den Querschnitt einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der das erste Becken 3 einen im Wesentlichen runden, offenen Querschnitt aufweist, an den eine in Richtung des ersten Beckens 3 offene Ausnehmung 9 angrenzt. Über der Ausnehmung 9 ist ein Rückhalteelement 24 angeordnet, das einen gebogenen, anteilig kreisförmigen Querschnitt hat und sich in der Ebene erstreckt, in der der Bereich der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens 3 angeordnet ist, der zur Ausnehmung 9 offen ist. Das Durchbrechungen aufweisende Rückhalteelement 24 ist über der Ausnehmung 9 angeordnet und überdeckt entsprechend der bevorzugten Ausführungsform den Abschnitt der Ausnehmung 9, der an die Wandung 7 des ersten Beckens 3 angrenzt, an den die Zulauföffnung angrenzend angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird die Strömungswalze bei Erreichen des Beckenbodens 6 über die Ausnehmung 9 gelenkt, so dass sie durch die Ausnehmung 9 weniger gestört wird, als ohne das Rückhaltelement.
11 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Sandfang mit einem ersten Becken 3 und einer parallel zur Längsachse des ersten Beckens 3 verlaufenden Ausnehmung 9. Die Ausnehmung 9 ist über die gesamte Länge des ersten Beckens 3 von einem Rückhalteelement 24 überdeckt, welches sich in der Ebene erstreckt, in der der an die Ausnehmung 9 angrenzende Bereich der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens 3 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist das Rückhalteelement 24 in Form von Stegen ausgebildet, die parallel zur Längsachse des ersten Beckens 3 über dessen gesamte Länge am Beckenboden 6 verlaufen. Die das Rückhalteelement 24 bildenden Stege sind in der Ebene angeordnet, die einen Teil des Umfangs des ersten Beckens 3 bildet und die zwischen dem Querschnitt der Ausnehmung 9 und dem Querschnitt des ersten Beckens 3 angeordnet ist. Die Stege, welche im Wesentlichen beabstandet parallel zueinander verlaufen, begrenzen zwischen sich Durchbrechungen in Form von Schlitzen, welche sich parallel zur Längsachse des ersten Beckens erstrecken.
Die Vorrichtung weist einen ersten Abschnitt 1a des Zulaufs 1 auf, der an die erste Zulauföffnung 10 angrenzt, durch die Abwasser tangential in das erste Becken 3 entlang der Wandung 7 einlaufen gelassen wird.
Am zweiten Ende 4 des ersten Beckens 3 gegenüber dem ersten Ende 2 ist ein erster Ablauf 5 angeordnet, der im Wesentlichen mittig in der Wandung angeordnet ist, die das zweite Ende 4 über den Querschnitt des ersten Beckens 3 schließt. Der erste Ablauf 5 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist um die Längsmittelachse des Beckens 3 angeordnet.
12 zeigt einen weiteren Querschnitt einer bevorzugten, erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ersten Becken 3, das einen runden, offenen Querschnitt aufweist, an welchen eine in Richtung des ersten Beckens 3 offene Ausnehmung 9 angrenzt, über der ein Rückhalteelement 24 angeordnet ist. Das Rückhaltelement 24 hat einen gebogenen, anteilig kreisförmigen Querschnitt und erstreckt sich in der Ebene zwischen dem Bereich der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens 3 und der offenen Seite der Ausnehmung 9.
Die Vorrichtung weist einen ersten Zulauf 1 auf, welcher an die erste Zulauföffnung 10 angrenzt, durch die Abwasser tangential in das erste Becken 3 entlang der Wandung 7 einlaufen gelassen wird.
Das Rückhalteelement 24 weist Durchbrechungen auf und ist über den Abschnitt der Ausnehmung 9 angeordnet, der an die Wandung 7 des ersten Beckens 3 angrenzt, an den die erste Zulauföffnung 10 des Zulaufs 1 angrenzt.
Bezugszeichenliste

1: Zulauf
1a: an die erste Zulauföffnung angrenzender Abschnitt des Zulaufs
2: erstes Ende
3: erstes Becken
4: zweites Ende
5: Ablauf
6: Beckenboden
7: Wandung
8: Beckenrand
9: Ausnehmung
10: erste Zulauföffnung
11: Wasserdüse
12: Rohr mit Wasserdüsen
20: altes Becken
21: Bodenelement
22: Boden
23: Wände
24: Rückhalteelement

Claims

Vorrichtung mit einem ersten Becken (3) zur Sedimentation von Feststoffen aus Wasser in einer Kläranlage mit einem hydraulischen Antrieb zur Erzeugung einer Walzenströmung um die Längsachse des ersten Beckens (3), an dessen erstem Ende (2) ein erster Zulauf (1) und an dessen gegenüberliegendem zweiten Ende (4) ein erster Ablauf (5) angeordnet ist und das senkrecht zu seiner Längsachse einen im Wesentlichen kreisförmigen bis ellipsenförmigen, offenen Querschnitt aufweist, wobei die Vorrichtung eine längs des ersten Beckens (3) verlaufende Ausnehmung (9) aufweist, die an den Querschnitt des ersten Beckens (3) angrenzt und zu diesem offen ist, und wobei das erste Becken (3) eine Austragseinrichtung für Sand aufweist, wobei der hydraulische Antrieb aus dem ersten Zulauf (1) besteht, der in zumindest einer ersten Zulauföffnung (10) mündet, die angrenzend an eine von der Längsachse des Beckens (3) beabstandete Wandung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchbrechungen aufweisendes Rückhalteelement (24) zwischen dem Querschnitt des ersten Beckens (3) und der an das erste Becken (3) angrenzenden Ausnehmung (9) angeordnet ist.
Vorrichtung mit einem ersten Becken (3) zur Sedimentation von Sand aus Wasser in einer Kläranlage mit einem hydraulischen Antrieb zur Erzeugung einer Walzenströmung um die Längsachse des ersten Beckens (3), an dessen erstem Ende (2) ein erster Zulauf (1) und an dessen gegenüberliegendem zweiten Ende (4) ein erster Ablauf (5) angeordnet ist und das senkrecht zu seiner Längsachse einen im Wesentlichen kreisförmigen bis ellipsenförmigen, offenen Querschnitt aufweist, wobei die Vorrichtung eine längs des ersten Beckens verlaufende Ausnehmung (9) aufweist, die an den Querschnitt des ersten Beckens (3) angrenzt und zu diesem offen ist, und wobei das erste Becken (3) eine Austragseinrichtung für Sand aufweist, wobei der hydraulische Antrieb aus dem ersten Zulauf (1) besteht, der in zumindest einer ersten Zulauföffnung (10) mündet, die angrenzend an eine von der Längsachse des Beckens (3) beabstandete Wandung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchbrechungen aufweisendes Rückhalteelement (24) zwischen dem Querschnitt des ersten Beckens (3) und der an das erste Becken (3) offen angrenzenden Ausnehmung (9) angeordnet ist und der hydraulische Antrieb noch aus zumindest einer in der Wandung (7) des ersten Beckens (3) tangential zum Querschnitt des ersten Beckens (3) ausgerichteten Wasserdüse (11) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des an die erste Zulauföffnung (10) angrenzenden Abschnitts (1a) des Zulaufs (1) in einem Winkel von maximal 45° gegen den Querschnitt des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Zulauf (1) des ersten Beckens (3) ein zweiter Ablauf eines zweiten Beckens angeschlossen ist, welches einen Fettabscheider mit einer Flotationseinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ablauf (5) im Wesentlichen mittig in der den Querschnitt des ersten Beckens (3) überdeckenden Wandung am zweiten Ende (4) des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rückhalteelement (24) in der Ebene erstreckt, in der der an die Ausnehmung (9) angrenzende Bereich der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rückhalteelement (24) in einem Abstand zu der Ebene erstreckt, in der der an die Ausnehmung (9) angrenzende Bereich der Mantelfläche des Querschnitts des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhaltelement (24) beabstandete Stege aufweist, die längs des ersten Beckens (3) verlaufen, die als Durchbrechungen Schlitze bilden, die sich längs des ersten Beckens (3) erstrecken, wobei die Stege mit quer zur Längsachse des ersten Beckens (3) angeordneten Verbindungselementen verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege einen gestreckten Querschnitt aufweisen, dessen Schmalseite dem ersten Becken (3) zugewandt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhaltelement (24) plattenförmig ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des an die erste Zulauföffnung (10) angrenzenden Abschnitts (1a) des ersten Zulaufs (1) in einem Winkel von max. 10° zum Querschnitt des ersten Beckens (3) oder parallel zum Querschnitt des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zulauföffnung (10) tangential zum Querschnitt des ersten Beckens (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragseinrichtung für Sand eine längs des ersten Beckens (3) verschiebliche Saugeinrichtung ist, deren Saugöffnung parallel zur Ausnehmung (9) und angrenzend an diese angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragseinrichtung für Sand eine Förderschnecke ist, die längs der Ausnehmung (9) angeordnet ist und durch eine Öffnung tritt, die in einer im Querschnitt des ersten Beckens (3) an dessen erstem Ende (2) oder zweitem Ende (4) angeordneten Wand angeordnet ist, und das erste Becken (3) in einem an die erste Zulauföffnung (10) angrenzenden Abschnitt einen geschlossenen ellipsenförmigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Becken (3) einen ellipsenförmigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist, der sich über an den Beckenboden (6) angrenzende Wandungen (7) und/oder in den Beckenrand (8) erstreckt, wobei das Becken (3) in einem gegenüber den Wandungen (7) an den Beckenrand (8) angrenzenden Abschnitt offen ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Ablauf (5) ein zweiter Zulauf eines zweiten Beckens angeschlossen ist, in dem in einem bodennahen Abschnitt eine Belüftungseinrichtung angeordnet ist, und an dessen oberer Kante ein Auslass für flotierte Bestandteile angeordnet ist.
Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Wasser mittels einer Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit den Schritten des tangentialen Eintretenlassens von Wasser durch einen ersten Zulauf (1) am ersten Ende (2) in ein erstes Becken (3), Austretenlassen von Wasser durch einen an dem dem ersten Ende (2) gegenüberliegenden zweiten Ende (4) angeordneten ersten Ablauf (5), Erzeugen einer Walzenströmung in dem ersten Becken (3), das senkrecht zu seiner Längsachse einen im Wesentlichen kreisförmigen bis ellipsenförmigen offenen Querschnitt aufweist und eine parallel zur Längsachse des ersten Beckens verlaufende Ausnehmung (9), welche an den offenen Querschnitt des ersten Beckens (3) angrenzt und mit diesem verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, dass ein Rückhalteelement (24) zwischen dem offenen Querschnitt des ersten Beckens (3) und dem Querschnitt der Ausnehmung (9) angeordnet ist, wobei der Antrieb für die Walzenströmung hydraulisch ist und aus dem tangentialen Einlaufen von Wasser in das erste Becken (3) besteht, und durch Sedimentieren von Feststoff durch Durchbrechungen des Rückhalteelements (24) in die Ausnehmung (9).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das tangentiale Einlaufen von Wasser in das erste Becken (3) aus dem Einlaufen von Wasser durch die erste Zulauföffnung (10) angrenzend an eine parallel zur Längsachse des ersten Beckens (3) angeordnete Wandung (7) in einem Winkel von maximal 45° zum Querschnitt des ersten Beckens (3) und von Wasser aus dem Ablauf einer Vorklärstufe oder einer Nachklärung besteht, das durch tangential zum Becken (3) ausgerichtete Wasserdüsen (11) in das erste Becken (3) strömt, die gegen die Rotationsrichtung des Wassers im ersten Becken (3) gerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das einlaufende Wasser Abwasser ist, dessen Gehalt an Fett mittels Flotation abgereichert ist.
Verfahren zur Herstellung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass ein Bodenelement (21) mit einer Oberfläche, die einen konkaven bogenförmigen Querschnitt und eine senkrecht zu seinem Querschnitt verlaufende Ausnehmung (9) aufweist, in ein altes Becken (20) mit offenem Querschnitt eingebracht wird, so dass die Oberfläche mit konkavem bogenförmigem Querschnitt den Beckenboden (6) bildet, wobei eine erste Zulauföffnung (10) angrenzend an eine parallel zur Längsachse des alten Beckens (20) angeordnete Wandung (7) angeordnet wird, und wobei die Längsachse des an die erste Zulauföffnung (10) angrenzenden Abschnitts (1a) des Zulaufs (1) in einem Winkel von maximal 45° gegen den Querschnitt des alten Beckens (20) angeordnet wird und dass zumindest ein Rückhalteelement (24) zwischen den Querschnitt des ersten Beckens (3) und der an das erste Becken (3) offen angrenzenden Ausnehmung (9) angeordnet wird.