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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Abscheidersystem zum Abtrennen einer leichteren Phase und/oder
schwererer Bestandteile aus einem Abwasser, bei dem über einen
Zulauf das Abwasser in eine Grobabscheiderstufe gelangt, in der
sich infolge vorhandener Dichteunterschiede ein großer Teil
der leichteren Phase des Abwassers und/oder die schwereren Bestandteile
des Abwassers abscheiden, und ein so abgereichertes Abwasser anschließend in
eine Feinabscheiderstufe gelangt, wo der Rest der mechanisch dispergierten
leichteren Phase von dem Abwasser getrennt wird.
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Ein solches Abscheidersystem ist
dem Grunde nach aus der Abwasserentsorgungstechnik bekannt, wo Abwässer, die
häufig
in großen
Mengen bei Produktions- und
Bearbeitungsprozessen anfallen, vor Ort aufbereitet werden müssen, um
sie umweltgerecht in die Kanalisation oder in Gewässer einleiten
zu können.
Hierbei stellen sogenannte Leichtflüssigkeitsabscheideranlagen
eine wichtige Gruppe der Abwasserbehandlungsanlagen, durch die ölhaltige Industrieabwässer zuverlässig aufbereitet
werden. In derartigen Anlagen werden wasserunlösliche organische Verschmutzungen,
wie Öl,
pflanzliche und tierische Fette, sowie eine Vielzahl von Feststoffverunreinigungen
aus dem Abwasser entfernt.
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Die Wirkung einer Abscheideranlage
basiert darauf, dass eine leichtere Phase, wie etwa Mineralöl, in Wasser
weitestgehend nicht physikalisch gelöst, sondern als Dispersion
vorliegt. Die Trennung der beiden Komponenten erfolgt nach einer
gewissen Zeit gravitativ, indem die leichtere Phase als Tropfen
bis zur Abwasseroberfläche
aufsteigen und dort eine separate Schicht auf der Oberfläche bilden.
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In der Praxis versagt jedoch häufig das
oben beschriebene Prinzip, da oftmals die leichtere Phase sehr fein
verteilt als kleine Tröpfchen
vorliegt, was beispielsweise beim Einsatz von Hochdruckgeräten eintritt.
Dann reicht die Verweilzeit in einem normalen Abscheidersystem nicht
aus, um die leichtere Phase an die Abwasseroberfläche steigen
zu lassen. Zur Aufbereitung derartiger Abwässer werden von daher üblicherweise
Koaleszenzabscheider benutzt, welche nach dem Prinzip der Anlagerung
von kleinen Tröpfchen
an oleophilem Material arbeiten. Dadurch fügen sich die kleinen Tröpfchen zu
größeren Tropfen zusammen,
steigen auf und bilden einen Film, der sich aus dem Flüssigkeitsgemisch
entfernen läßt.
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Eine üblicherweise eingesetzte Abscheideranlage
besteht aus einem Schlammfang, einem Ölabscheider und gegebenenfalls
aus einem Koaleszenzabscheider. Im Schlammfang setzen sich die im Abwasser
enthaltenen Sinkstoffe (Schmutz, Sand, etc.) ab. Bei Einlauf des
Abwassers in den Schlammfang wird hierfür die Strömung verlangsamt, wodurch die
Feststoffe, die schwerer als das Abwasser sind, absinken und sich
auf dem Boden des Schlammfangs sammeln. Anschließend erfolgt das Abtrennen der
leichteren Phase im eigentlichen Abscheiden. Diesem kann ferner
ein Koaleszenzabscheider nachgeschaltet sein.
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Aus dem Stand der Technik sind die
Abscheidersysteme, welche der DIN 1999 entsprechen, bekannt, bei
denen sich die abgeschiedene Leichtflüssigkeit an der Oberfläche der
zu behandelnden Dispersion aufkonzentriert, wobei in der Regel kein
separater Leichtflüssigkeitsspeicher
vorgesehen ist. Infolge von Rückstau
oder bei Schwimmerabschluß steigt
dann die abgeschiedene Leichtflüssigkeit
in dem Schacht auf. Von daher müssen
die aus dem Stand der Technik bekannten Abscheidersysteme mit einem
gegenüber
dem nächstgelegenen
Ablauf überhöhten Schacht
eingebaut, bzw. bei Rückstau mit
einer nachgeschalteten Abwasserhebeanlage versehen werden. Bei Überflutung
des Abscheidersystems tritt hierbei das Problem auf, dass auch nicht mehr
die Überhöhung des
Schachtes hilft und die abgeschiedene Leichtflüssigkeit durch die Fugen der Abdeckung
des Abscheidersystems austritt.
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Um ein Austreten der Leichtflüssigkeit
entgegenzuwirken, wird dazu übergegangen,
eine separate Ölspeicherkammer
im Abscheidersystem zu integrieren, in welche die abgeschiedene
Leichtflüssigkeit
mittels einer Skimmeinrichtung oder ähnlichem abgeleitet wird.
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Eine derartige, der DIN 1999 entsprechende Abscheideranlage
darf grundsätzlich
nur mit selbsttätigem
Abschluß eingebaut
werden, damit ein ungewolltes Austreten der abgetrennten leichteren
Phase in die Umwelt verhindert werden kann. Der selbsttätige Abschluß besteht
in der Regel aus einem Schwimmer und einer damit verbundenen Verschlußeinrichtung
des Abscheiderablaufes. Ferner verlangt die DIN-Norm, dass der Abscheiden
bei einer abgeschiedenen Menge der leichteren Phase entsprechend
4/5 der Speichermenge und der Schlammfang bei Füllung des halben Schlammfanginhaltes
geleert wird.
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Das Problem bei den aus dem Stand
der Technik bekannten Abscheidersystemen liegt darin, daß Wasser
ungewollt in den Speicher des Abscheiders eindringen kann, wodurch
dann seine Speicherkapazität
unter Umständen
stark eingeschränkt
wird. Ferner ist ein Austrag der leichteren Phase durch nachträgliche Abscheidung
nicht mehr möglich.
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Ein weiteres Problem bei dem aus
dem Stand der Technik bekannten Abscheidersystemen besteht darin,
dass in dem Fall, wo eine zweistufige Abscheidung über einen
ersten Grobabscheider und einen nachgeschalteten Koaleszenzabscheider
erfolgt, der Betrieb des Abscheidersystems relativ häufig aufgrund
von Wartungs- und Reinigungsarbeiten unterbrochen werden muß, da sowohl
die Grobabscheiderstufe als auch die Koaleszenzabscheiderstufe separate
Speicher zur Aufnahme der abgetrennten leichteren Phase des Abwassers
aufweisen. Dieses ist insbesondere bei Abscheidersystemen, welche
für den
kontinuierlichen Betrieb ausgelegt sind, von wesentlichem Nachteil.
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Zur Reinigung der Koaleszenzabscheiderstufe
bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Abscheidersystem ist
es ferner notwendig, das oberflächenaktive
Koaleszenzmaterial in großem Umfang
zu reinigen, damit die Feinabscheiderstufe des Abscheidersystems
ordnungsgemäß arbeiten kann.
Dieses erweist sich häufig
als ein Problem, da dadurch das gesamte Abscheidersystem für eine lange
Wartungszeit außer Betrieb
gesetzt wird, wobei diese Wartungs- bzw. Reinigungsarbeiten ferner
relativ kostenintensiv sind.
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Auf der Grundlage der geschilderten
Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Abscheidersystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden,
dass bei vereinfachter Wartung jederzeit das maximale Speichervolumen
für die
abgetrennte leichtere Phase des Abwassers garantiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem Abscheidersystem
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sammelbehälter, in
dem die abgetrennte leichtere Phase des Abwassers gesammelt wird,
als eine nach unten offene Speicherglocke ausgeführt ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung weist eine ganze Reihe
wesentlicher Vorteile gegenüber
den aus der Abwasserentsorgungstechnik bekannten und vorstehend
erläuterten
Abscheidersystemen auf. Durch die Ausführung des Sammelbehälters als
eine unten offene Speicherglocke wird ständig das maximale Speichervolumen
für die
abgetrennte leichtere Phase garantiert, da auch ein nachträgliches
Wasserabscheiden aus der leichteren Phase nicht dessen Speichervolumen
verringert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem
fließt
das zu reinigende Abwasser mit ihrer getrennt zu betrachtenden leichteren
Phase und/oder schwereren Bestandteilen in die Grobabscheiderstufe
und durchströmt
den Abscheideraum. Hier wirken bei ausreichender Verweilzeit die
Auf- und Abtriebskräfte
und in folge der vorhandenen Dichtunterschiede kommt es zum Abscheidevorgang.
Dabei steigen direkt abscheidbare Bestandteile der leichteren Phase
unmittelbar nach Strömungsberuhigung
an die Flüssigkeitsoberfläche auf
und scheiden sich dort ab. Dies geschieht in vorteilhafter Weise
im vorderen Bereich des nach unten offenen Sammelbehälters. Die
schwereren Bestandteile lagern sich in dem Schlammfangraum ab. In
der Speicherglocke bildet sich an der Flüssigkeitsoberfläche ein
Film der leichteren Phase, und das derart abgereicherte Abwasser
wird permanent der Feinabscheiderstufe zugeführt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
2 bis 17 angegeben.
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So ist beispielsweise vorgesehen,
dass die Feinabscheiderstufe, in welcher der Rest der mechanisch
dispergierten leichten Phase koalesziert, von dem Abwasser getrennt
und dem Sammelbehälter zugefügt wird,
vollständig
gekapselt und von der Grobabscheiderstufe getrennt ausgeführt ist.
Innerhalb der Feinabscheiderstufe kommt es zur Trennung der noch
in dem bereits abgereicherten Abwasser verbliebenen leichteren Phase
von dem Abwasser durch eine Koaleszenzbehandlung und die hierbei
abgeschiedene leichtere Phase reichert sich im Dom der Feinabscheiderstufe
an.
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Diese Bestandteile gelangen dann,
beispielsweise über
eine geeignete Rückführleitung,
in den Sammelbehälter,
während
das gereinigte Abwasser abfließt.
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Durch die Trennung der Feinabscheiderstufe von
der Grobabscheiderstufe wird in dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem
erreicht, dass keine komplizierten Separations- und Ableitereinrichtungen zum
Einsatz kommen, die bei großen
Schmutzfrachten in dem Abwasser eine Ableitung in einen separaten
Speicher behindern oder unwirksam machen könnte. Die zur Koaleszenzbehandlung
eingesetzte Feinabscheiderstufe wird dabei erst dann angewendet,
wenn das Abwasser in der Grobabscheiderstufe entsprechend abgereichert
wurde, und insbesondere die festen Bestandteile aus dem Abwasser
entfernt wurden. Auch sind in der Feinabscheiderstufe keine mechanischen
Verschleißteile
vorhanden, was das erfindungsgemäße Abscheidersystem
im weiteren Sinne nahezu wartungsfrei macht.
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Ferner ist besonders vorteilhaft
vorgesehen, dass der Zulauf, über
dem das Abwasser in die Grobabscheiderstufe gelangt, unterhalb der
Speicherglocke mündet.
Dadurch kann eine sofortige aufstausichere Speicherung der mitgeführten frei
abscheidbaren leichteren Phase in dem Sammelbehälter bewirkt werden. Über den
Zulauf, der beispielsweise über
ein tiefer gezogenes Tauchrohr realisiert wird, gelangt dabei das
Abwasser unter die Speicherglocke in den Schlammfangraum, so dass
die mitgeführte
frei abscheidbare leichtere Phase aufsteigt und aufstausicher gespeichert
werden kann.
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Um ein Austragen der abgetrennten
leichteren Phase in die Feinabscheiderstufe zu verhindern, ist in
vorteilhafter Weise ein im Feinabscheiderzulauf angeordneter Schwimmerverschluss
vorgesehen. Der Schwimmerverschluss ermöglicht es, dass über den
Feinabscheiderzulauf in die Feinabscheiderkammer permanent das abgereicherte
Abwasser von der Oberfläche
dieser abgezogen wird. Eine mögliche Realisierung
könnte
hierbei so aussehen, dass der Schwimmerverschluss als eine selbsttätige Verschlusseinrichtung
mit einem dichtetarierten Tandemschwimmer mit mittiger Verschlussplatte
ausgeführt
ist. Der Tandemschwimmer befindet sich dabei außerhalb des Feinabscheiderzulaufs
während
ein Verschlussteller direkt im oberen erweiterten Teil des Feinabscheiderzulaufs
geführt
wird. Durch die Verwendung eines schwimmergesteuerten Verschlusses
ist eine selbsttätig
wirkende Verschlusseinrichtung vorgesehen, wodurch in besonders
vorteilhafter Weise die Anwendung aufwendiger und damit anfälliger mechanischer Übertragungseinheiten
zwischen der Grobabscheiderstufe und der Feinabscheiderstufe vermieden
werden kann.
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Alternativ zu der zuvor beschriebenen
Anordnung des Schwimmerverschlusses im Zulauf zur Feinabscheiderstufe
ist bei einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Abscheidersystems
eine Abschlussklappe vorgesehen, welche in einem Auslauf der Feinabscheiderstufe
zum Tragen kommt. Diese Abschlussklappe wird dabei in vorteilhafter Weise
mittels einer Schwimmereinrichtung angesteuert, um somit auf eine
besonders leicht zu realisierende Weise besonders effektiv einen
Austrag der abgetrennten leichteren Phase zu verhindern. Selbstverständlich sind
hier aber auch andere Lösungen
zur Ansteuerung der Abschlussklappe denkbar.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen,
dass das erfindungsgemäße Abscheidersystem
eine im unteren Bereich der Feinabscheiderstufe vorgesehene, durch
ein Gitter von einem Separationsraum getrennte Abscheiderkammer
aufweist. Diese Einteilung der Feinabscheiderstufe in einen im Dom
der Stufe befindlichen Separationsraum und in eine darunter liegende
Abscheiderkammer stellt eine besonders einfach zu realisierende
und dabei sehr effektive Bauweise dar, um das zugeführte abgereicherte
Abwasser einer Koaleszenzbehandlung zu unterwerfen. Dadurch kann
mit äußerst geringem
Aufwand eine hohe Abwasser-Reinigungsleistung erreicht werden. Die
Abtrennung des Separationsraumes von der Abscheiderkammer durch
ein Gitter ist ferner von Vorteil, da in der Abscheiderkammer ein
Koaleszenzbett ausgebildet werden kann, über welches eine Abscheidung
der leichteren Phase aus dem abgereicherten Abwasser in der Feinabscheiderkammer
erfolgt.
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In einer möglichen Realisierung ist vorgesehen,
dass das Koaleszenzbett eine Füllung
aus Kugeln mit definiertem Durchmesser und Dichte aufweist. Dieses
hat den Vorteil, dass die Feinabscheiderstufe auf Abwässer unterschiedlicher
Art bzw. Zusammensetzung optimal eingestellt werden kann. Dies erfolgt
z.B. über
eine geeignete Wahl der Kugelfüllung
für das
Koaleszenzbett in der Abscheiderkammer. Dabei kann in vorteilhafter
Weise lediglich durch das Austauschen der Kugelfüllung, was bekannterweise keinen
besonders großen
Wartungsaufwand erfordert, das Koaleszensbett den jeweiligen Einsatzbedingungen
optimal angepasst werden. Selbstverständlich sind hier aber auch
andere Lösungen
denkbar.
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Um in dem Koaleszenzbett ein Wirbelbett des
in die Feinabscheiderkammer eintretenden Abwassers zu erzeugen,
ist in besonders vorteilhafter Weise ein Verwirbelungsgitter im
Zulauf zur Abscheiderkammer vorgesehen. Die Erzeugung eines Wirbelbettes
mit dem Effekt der Selbstreinigung unter Ausnutzung der größtmöglichen
Kontaktzeit und -fläche
hat den Vorteil, dass die Koaleszenzbehandlung des zugeführten Abwasserstromes
ohne eine damit verbundene Wartung des Koaleszenzbetts in großem Umfang
eingesetzt werden kann. Hierdurch kann auch auf den Einsatz von
anderen Ableiteinrichtungen, deren Einsatz zur strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Koagulation
ohne oberflächenaktives Koaleszenzmaterial
sonst notwendig sein würde, verzichtet
werden.
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In einer vorteilhaften Realisierung
ist vorgesehen, dass zur Optimierung der Volumenströme des in
der Abscheiderkammer eintretenden Abwassers ein senkrechtes Verteilerblech
bzw. -bleche angeordnet ist. Durch diese besonders einfach zu realisierende
und wartungsfreie Einrichtung kann in vorteilhafter Weise eine möglichst
effektive Koaleszenzbehandlung des Abwassers erreicht werden. Selbstverständlich sind
aber auch hier andere Ausführungsformen
denkbar.
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Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem
ist, dass ein Kugelverschluss in einer die Feinabscheiderstufe mit
der Speicherglocke verbindenden Steigleitung vorgesehen ist, um
eine Rückströmung der
in der Speicherglocke abgetrennt vorliegenden leichteren Phase des
Abwassers in die Feinabscheiderstufe zu verhindern. Dieser Kugelverschluss
dient als eine zusätzliche
Sicherheitsabsperrung, die in der Steigleitung wirkt. Bei einer
auftretenden Druckerhöhung,
beispielsweise durch Flüssigkeitsanstau
in dem Abscheidersystem, wird durch den Einsatz des Kugelverschlusses
ohne großen
mechanischen Aufwand vorgesorgt, dass die bereits abgetrennte leichtere
Phase aus dem Sammelspeicher austritt. Der Kugelverschluss stellt
dabei eine besonders leicht zu verwirklichende Sicherheitsabsperrung
dar.
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Des weiteren ist zum kontinuierlichen
und vom Füllstand
des Sammelbehälters
unabhängigen Zuführen der
im Separationsraum abgetrennten leichteren Phase zu der im Sammelbehälter gespeicherten
abgetrennten leichteren Phase ein vertikal beweglicher Auslaufskimmer
an dem speicherglockenseitigen Ende der Steigleitung vorgesehen.
Der Auslauf der Steigleitung unter der Speicherglocke wird über diesen
vertikal beweglichen schwimmenden Auslaufskimmer ermöglicht,
so dass die aufsteigende leichtere Phase immer oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche unter
der Speicherglocke austritt. Eine Kurzschlussströmung wird dadurch in vorteilhafter
Weise verhindert, wobei dieser Auslaufskimmer besonders leicht zu
realisieren und wartungsfrei einsetzbar ist. Selbstverständlich ist
hierbei aber auch eine andere Anordnung zum Zuführen der leichteren Phase aus
der Feinabscheiderstufe in den Sammelbehälter denkbar.
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Besonders bevorzugter Weise ist vorgesehen,
dass die Speicherglocke eine von der Speicherglockenseite aus schließende Lüftung aufweist,
um ein Gaspolster in dem oberen Bereich der Speicherglocke über der
abgetrennten leichteren Phase zu gewähren. Diese Gaspolster dient
als eine zusätzliche
Sicherheitsabsperrung bei einer Druckerhöhung in dem Abscheidersystem.
Sollte nämlich
aufgrund eines kanalseitigen Rückstaus
das rückströmende Abwasser
den Feinabscheider passieren und über den Zulauf und den einseitig
wirkenden Schwimmerabschluss in die Grobabscheiderstufe austreten, so
steigt der Flüssigkeitsspiegel
im Gesamtbehälter an,
ohne dass das Speichervermögen
unter der Speicherglocke beeinträchtigt
wird. In Verbindung mit der tiefergezogenen, von der Speicherglockenseite
aus schließenden
Lüftung
der Speicherglocke bleibt immer ein Gaspolster unter dieser bestehen.
Damit wird vorteilhafter Weise gesichert, dass bei einem derartigen
Störfall
die Steigleitung in Verbindung mit ihrem Auslauf oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
durch den Schwimmskimmer immer einen weit größeren hydraulischen Widerstand
besitzt, als der des Feinabscheiderzulaufs. Ein Durchdrücken von
Abwasser über
die Steigleitung wird dadurch besonders einfach verhindert. Andererseits
kann sich bei einem zulaufseitigen Aufstau durch beispielsweise Überlastung verursacht,
vor der Feinabscheiderstufe ein Überdruck
aufbauen, der ebenfalls zu einem Flüssigkeitsanstieg im gesamten
Abscheidersystem führt.
Erreicht die Druckdifferenz unter der Speicherglocke und im Inneren
der Feinabscheiderstufe einen größeren Wert,
so wird das Verschlussgaspolster unter der Speicherglocke über den
schwimmenden Auslaufskimmer und die Steigleitung in die Feinabscheiderstufe
gepresst. Der nach unten dichtende Kugelverschluss verhindert dabei,
dass bei weiterem Druckanstieg auch die abgetrennte leichtere Phase auf
diesem Wege die Feinabscheiderstufe gedrückt werden kann. Solange die
Steigleitung mit Flüssigkeit
gefüllt
ist, befindet sich die Kugel in Schwimmlage bei offenem Durchlass.
Gelangt das Gaspolster zu dieser Verschlusseinrichtung, sinkt die
Kugel ab und verhindert einen Gasdurchtritt. Durch die Wechselwirkung
Kugelverschluss-schwimmender Auslaufskimmer-Gaspolster ist somit
in besonders vorteilhafter Weise eine beidseitig wirkende Verschlusseinrichtung
ohne großen
mechanischen Aufwand angegeben.
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Eine vorteilhafte, wenngleich aus
Abscheidersystemen teilweise bekannte Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass in der Speicherglocke ein Füllstandsensor
zur Füllstandkontrolle
angeordnet ist. Die Vorteile einer solchen Anordnung liegen insbesondere
in dem sicheren und störungsfreien Überprüfen des
Füllstands
der abgetrennten leichteren Phase in der Speicherglocke, um den
Zeitpunkt einer notwendigen Leerung der Speicherglocke genau zu
erfassen.
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Zum Erzielen eines kompakten Abscheidersystems
ist des weiteren in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass zur Entnahme
der abgetrennten leichteren Phase aus der Speicherglocke eine Saugleitung vorgesehen
ist. Diese fest eingebaute Saugleitung dient insbesondere auch dazu,
die Bedienbarkeit und Wartung des Abscheidersystems zu vereinfachen.
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Durch die Anordnung einer Auslaufklappe zum
Leeren und/oder Spülen
der Grobabscheiderkammer am Schlammfangraum der Grobabscheiderstufe
wird ferner besonders vorteilhaft ein Abscheidersystem angegeben,
welches zum Betrieb einen geringen Wartungsaufwand erfordert.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Abscheidersystems
anhand zweier Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine
Querschnitts-Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Abscheidersystems;
und
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2 eine
Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
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1 zeigt
eine Querschnitts-Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Abscheidersystems
und 2 eine entsprechende
Draufsicht. Das Abscheidersystems setzt sich aus einer Grobabscheiderstufe 100 und
einer nachgeschalteten Feinabscheiderstufe 101 zusammen,
die vollständig
gekapselt und von der Grobabscheiderstufe 100 getrennt
ausgeführt
ist. Über einen
Zulauf 12 gelangt ein Abwasser, welches eine leichtere
Phase und/oder schwerere Bestandteile enthält, in die Grobabscheiderstufe 100.
Eine derartiges Abwasser ist beispielsweise Mineralöl verschmutztes
Abwasser, in dem Sinkstoffe, wie etwa Schmutz, Sand oder Schlamm
enthalten sind.
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Die leichtere Phase bzw. das Öl des Abwassers
wird in dem Abwasser weitestgehend nicht physikalisch gelöst, sondern
liegt als Gemisch mehr oder weniger großer Tropfen vor. Da Öl (bzw.
die leichtere Phase) und die andere Phase des Abwassers eine unterschiedliche
Dichte haben, werden die beiden Komponenten nach einer gewissen
Zeit gravitativ wieder getrennt, d.h. die leichtere Phase steigt
in Form von Tröpfchen bis
zur Oberfläche
auf und bilden eine Schicht auf dieser. Hierauf beruht die Wirkung
der Grobabscheiderstufe 100. Die Durchflussgeschwindigkeit
des Abwassers ist bei dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem so ausgelegt, dass
die Verweilzeit dieser in der Grobabscheiderstufe 100 für die beschriebene
Trennung der Öl-
(bzw. leichteren Phase) von dem Abwasser ausreichend ist, so dass
der Gehalt der leichteren Phase in dem abgereicherten Abwasser unterhalb
der in der DIN 1999 festgelegten Grenzwerte liegt.
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Die Grobabscheiderstufe 100 besteht
aus einer Speicherglocke 7, die als Sammelbehälter der abgetrennten
leichteren Phase dient, und einem Schlammfangraum 1. Im
Schlammfangraum 1 setzen sich die in dem Abwasser enthaltenen
Sinkstoffe ab. Beim Einlauf des Abwassers in die Grobabscheiderstufe 100 wird
die Strömung
verlangsamt, wodurch die Feststoffe, die schwerer als das Abwasser sind,
absinken und sich auf dem Boden des Schlammfangraumes 1 ansammeln.
Der Schlammfangraum 1 des erfindungsgemäßen Abscheidersystems ist hierbei
von innen entsprechend beschichtet, dass er vollständig öldicht ist,
um das Austreten von Öl
zu verhindern. In der Grobabscheiderstufe 100 steigen die
direkt abscheidbaren Bestandteile der leichteren Phase unmittelbar
nach Strömungsberuhigung
an die Flüssigkeitsoberfläche auf
und scheiden sich dort ab. Dies geschieht im vorderen Bereich der nach
unten offenen Speicherglocke 7.
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Bei sehr fein verteilten, kleinen
Tröpfchen der
in dem Abwasser enthaltenen leichteren Phase, was beispielsweise
durch den Einsatz von Hochdruck-Geräten auftritt, versagt das oben
beschriebene Prinzip, da aufgrund der geringen Größe Tropfen die
Verweilzeit in der Grobabscheiderstufe 100 nicht ausreichend
ist, um diese an die Abwasseroberfläche steigen zu lassen. Hier
wird zur Abtrennung ein physikalischer Effekt genutzt, der bewirkt,
dass sich die fein verteilten Tröpfchen
der leichteren Phase auf speziellen Oberflächen anlagern und schließlich zu einem
Film zusammenfügen
können,
d.h. sie koaleszieren. Diese Koaleszenzbehandlung erfolgt in der Feinabscheiderstufe 101.
Dabei reist nach Erreichen einer gewissen Schichtdicke der Film
ab und bildet einen größeren Tropfen,
der in dem Abwasser aufsteigt und abgeschieden wird.
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Nachdem sich ferner der Schlamm in
dem Schlammfangraum 1 abgelagert hat, gelangt das derart
abgereicherte Abwasser über
einen Feinabscheiderzulauf 17 in die Feinabscheiderstufe 101. Die
Zufuhr des abgereicherten Abwassers in die Feinabscheiderstufe 101 erfolgt
dabei permanent und kontinuierlich. Der Feinabscheiderzulauf 17 ist zusätzlich mit
einer selbsttätigen
Verschlusseinrichtung 2 versehen, um einen Austrag der
in der Grobabscheiderstufe 100 abgetrennten leichteren
Phase zu verhindern.
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Das abgereicherte Abwasser gelangt
dann zur Koaleszenzbehandlung in die Feinabscheiderstufe 101.
Diese weist im wesentlichen eine Abscheiderkammer 3 und
einen im Dom dieser angeordneten Separationsraum 4 auf.
Dabei ist der Separationsraum 4 von der Abscheiderkammer 3 durch
ein Gitter 13 getrennt. Die Abscheiderkammer 3 umfasst
ein Koaleszenzbett, welches beispielsweise aus einer Füllung aus
Kugeln mit definiertem Durchmesser und Dichte besteht. Die Dimensionierung
dieser Kugeln erfolgt in Abhängigkeit
des zu reinigenden Abwassers. Besonders vorteilhaft ist, dass der
Zulauf des Abwassers in die Abscheiderkammer 3 über ein
Verwirbelungsgitter 14 erfolgt, um hierdurch das Abwasser
zu verwirbeln und ein entsprechendes Wirbelbett zu erzeugen. Dadurch
kann erreicht werden, dass das in der Abscheiderkammer 3 angeordnete
Koaleszenzbett nahezu wartungsfrei und selbstreinigend ist. Zur
Optimierung der Koaleszenzbehandlung durch eine Lenkung der Volumenströme des abgereicherten
Abwassers in der Abscheiderkammer 3 ist ein senkrechtes
Verteilerblech 19 in der Abscheiderkammer 3 vorgesehen.
Ferner weist die Abscheiderkammer 3 eine trichterförmig aufgeweitete
Formgebung auf, um hiermit den Verwirbelungseffekt, welcher über das
Verwirbelungsgitter 14 erzeugt wird, durch die trichterförmige Vergrößerung des
Fließquerschnitts
zu begünstigen.
Die Feinabscheiderstufe 101 ist dadurch gekennzeichnet,
dass durch die optimale Strömungsgestaltung
in der Abscheiderkammer 3 Koagulationseffekte erzielt und
Anteile der leichteren Phase in direkt abscheidbare Fraktionen gewandelt
werden. In einer Zone der Strömungsberuhigung
innerhalb der Feinabscheiderstufe kommt es zur Trennung dieser direkt
abscheidbaren Bestandteile und deren Anreicherung in dessen Dom bzw.
im Separationsraum 4.
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Im oberen Bereich der Abscheiderkammer 3 angeordneten
Separationsraum 4, welcher von der Abscheiderkammer 3 durch
das Gitter 13 getrennt ist, erfolgt eine Abscheidung der
durch Koagulation und Koaleszenzeffekte entstandenen frei abscheidbaren leichteren
Phase. Dies erfolgt durch den dichtebedingten Aufstieg der leichteren
Phase in den Behälterdom
der Abscheiderkammer 3 bzw. in den Separationsraum 4,
während
das vollständig
abgereicherte Abwasser über
einen weitaus tiefer liegenden Auslauf 9 aus der Feinabscheiderstufe 101 und
aus dem gesamten Abscheidersystem strömt.
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Die in der Feinabscheiderstufe 101 abgeschiedene
leichtere Phase gelangt über
eine Steigleitung 5 in die Speicherglocke 7 und
wird dort mit der bereits in der Grobabscheiderstufe 101 abgetrennten leichteren
Phase aufstausicher zurückgehalten.
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Dadurch, dass der Feinabscheiderstufe 101 eine
Grobabscheiderstufe 100 vorgeschaltet ist, sind keine komplizierten
Separations- und Ableiteinrichtungen vorhanden, die bei großen Schmutzfrachten eine
Ableitung der leichteren Phase in einen separaten Speicher behindert
oder unwirksam machen können.
Dieses ermöglicht
es, dass keine mechanischen Verschleißteile in dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem
vorhanden sind, wodurch dieses in vorteilhafter Weise nahezu wartungsfrei
einsetzbar ist.
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Die im Separationsraum 4 abgetrennte
leichtere Phase gelangt über
die Steigleitung 5 in die Speicherglocke 7. Der
Auslauf der Steigleitung 5 unter. der Speicherglocke wird
dabei über
einen vertikal beweglichen, schwimmenden Auslaufskimmer 6 hergestellt,
so dass die aufsteigende leichtere Phase immer oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche unter
der Speicherglocke 7 austritt. Dadurch wird eine Kurzschlussströmung verhindert.
Zusätzlich
wirkt eine Sicherheitsabsperrung in Form eines Kugelverschlusses 18 in
der Steigleitung 5.
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Eine möglicherweise auftretende Druckerhöhung, beispielsweise
durch Flüssigkeitsanstau
in dem Abscheidersystem, kann durch Rückstau vom Kanalnetz her, d.h.
vom Ablauf 9 oder vom Zulauf 12, infolge Überlastung
bzw. Wirksamwerden der selbsttätigen
schwimmergesteuerten Verschlusseinrichtung 2 erfolgen.
Tritt ein Rückstau
vom Kanal her auf, so passiert das rückströmende Abwasser die Feinabscheiderstufe 101 und
tritt über
den Feinabscheiderzulauf 17 und den einseitig wirkenden
Schwimmerverschluss 2 in die Grobabscheiderstufe 100 aus. Der
Flüssigkeitsspiegel
in der Grobabscheiderstufe 100 steigt an, ohne dass das
Speichervermögen
unter der Speicherglocke 7 beeinträchtigt wird. In Verbindung
mit einer tiefergezogenen, von unten abschließenden Lüftung 8 der Speicherglocke 7 bleibt immer
ein Gaspolster 15 unter dieser bestehen. Damit wird gesichert,
dass in diesem Störungsfall
die Steigleitung 5 in Verbindung mit deren Auslauf oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels
durch den Schwimmskimmer 6, immer einen weit größeren hydraulischen Widerstand
besitzt, als der Zulauf 17 zur Feinabscheiderstufe 101.
Ein Durchdrücken
von Abwasser über
die Steigleitung 5 wird dadurch verhindert.
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Bei einem zulaufseitigen Aufstau
hingegen, was beispielsweise durch Überlastung des Abscheidersystems
eintreten mag, baut sich vor der Feinabscheiderstufe 101 ein Überdruck
auf, der ebenfalls zu einem Flüssigkeitsanstieg
im Abscheidersystem führt.
Erreicht die Druckdifferenz unter der Speicherglocke 7 und
dem Inneren der Feinabscheiderstufe 101 einen größeren Wert,
so wird das Verschlussgaspolster 15 unter der Speicherglocke 7 über den schwimmenden
Auslaufskimmer 6 und die Steigleitung 5 in die
Feinabscheiderstufe 101 gepresst. Um zu verhindern, dass
bei weiterem Druckanstieg auch abgetrennte leichtere Phase auf diesem
Wege in die Feinabscheiderstufe 101 gedrückt werden
kann, ist der nach unten dichtender Kugelverschluss 18 in
der Steigleitung 5 angeordnet. Solange die Steigleitung 5 mit
Flüssigkeit
gefüllt
ist, befindet sich die Kugel in Schwimmlage bei offenem Durchlass.
Gelangt jedoch das Gaspolster 15 zu dieser Verschlusseinrichtung 18,
sinkt die Kugel ab und verhindert einen Gasdurchtritt. Durch die
Wechselwirkung Kugelverschlussschwimmender Auslaufskimmer-Gaspolster wird
somit eine beidseitig wirkende Verschlusseinrichtung ohne großen mechanischen
Aufwand erreicht.
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Die unter der Speicherglocke 7 aufstausicher gesammelte,
leichtere Phase kann mittels einer Saugleitung 11 separat
annähernd
abwasserfrei entnommen werden. Eine Füllstandkontrolle kann ferner mit
einem entsprechenden Messstab 10 erfolgen.
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Das in den 1 und 2 gezeigte
Abscheidersystem umfasst ferner eine am unteren Teil der Grobabscheiderkammer
befindliche selbsthaltende Auslaufklappe 16, welche zum
Leeren und Spülen
der Grobabscheiderkammer 101 eingesetzt werden kann.
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Im Betriebszustand ist diese Klappe 16 geschlossen
und wird zusätzlich
durch sich bildende Schlammablagerungen am Boden des Schlammfangraumes 1 gedichtet.
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Die wesentlichen Punkte bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Abscheidersystems
sind, dass durch die unten offene Speicherglocke 7 grundsätzlich eine
abgetrennte leichtere Phase enthält,
wobei eine nachträgliche
Wasserabscheidung aus der leichteren Phase nicht das Speichervolumen
der Speicherglocke 7 verringert.
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Des weiteren bedingt der unterhalb
der Speicherglocke 7 angeordnete Zulauf 12, beispielsweise durch
ein tiefergezogenes Tauchrohr realisiert, die sofortige aufstausichere
Speicherung mitgeführter frei
abtrennbarer leichterer Phasen in dem Abwasser. Erst bei Überschreiten
des Fassungsvermögens
der Speicherglocke 7 tritt die leichtere Phase an die freie Flüssigkeitsoberfläche und
sichert ein weiteres jedoch nicht aufstaugesichertes Havariespeichervolumen.
Die Unterkante der Speicherglocke befindet sich etwa 20 cm oberhalb
des Ablaufanschlusses zur Feinabscheiderkammer 101.
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Durch den bewährten tarierten Schwimmerverschluss 2 bereits
im Zulauf 17 der vollständig
von der Grobabscheiderstufe 100 gekapselten Feinabscheiderstufe 101 wird
wirksam ein Austrag leichterer Phase verhindert.
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Die barrierefreie Steigleitung 5 aus
dem Separationsraum 4 zur Speicherglocke 7 sichert
einen wartungs- und störungsfreien
Betrieb. Eine Kurzschlussströmung
im Störungsfall
ist dabei durch den schwimmenden Auslaufskimmer 6 im verbleibenden Gaspolster 15 unter
der Speicherglocke 7 und dem Kugelverschluss 11 ausgeschlossen.
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Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Abscheidersystem
ist ferner, dass eine Separation der leichteren Phase ohne Aufteilung
und Ableitung von Teilflüssigkeitsströmen, sondern
nur durch das Auffangen der leichteren Phase unmittelbar im Entstehungsbereich
und anschließender
Aufstau gesicherter Zusammenführung
und Speicherung erfolgt. Dadurch kann auf eine permanente Ableitung
eines Teilflüssigkeitsstromes
von der Flüssigkeitsoberfläche im Abscheiden
durch Ausnutzung eingerichteter vergrößerter Gefällepotentiale, sog. Bypass-Leitungen, gegenüber der
Prüf- oder
Betriebsdurchströmung verzichtet
werden. Die damit erzielten Teilströme dienen lediglich dem Zweck
des Austrages der leichteren Phase, ohne dass mit diesem Anteil
eine Abscheidebehandlung erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass mittels
des erfindungsgemäßen Abscheidersystems
die Effektivität
unabhängig
von der Wasserbeaufschlagung des Systems optimiert wird.
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Obwohl in den Figuren nicht dargestellt,
ist ferner denkbar, eine integrierte Probenentnahme in dem Abscheidersystem
einzusetzen. Ferner ist unter Umständen ein Spülanschluss am oberen Teil der Feinabscheiderstufe 101 sinnvoll.
Zur Überwachung der
Schichtdicke der abgetrennten leichteren Phase unter der Speicherglocke 7 sowie
zur Aufstauüberwachung
des Gesamtabscheiders könnte
ferner eine Alarmanlage eingesetzt werden. Als Beispiel eines Koaleszenzbettes
in der Abscheiderkammer 3 käme ein Fließbett aus einem Kunststoffmaterial
in Kugelform (4 bis 5 cm Durchmesser) mit einem spezifischen
Gewicht kurz oberhalb dessen von Wasser in Frage, wodurch der Effekt
der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Koagulation
mit der davon unabhängigen
Koaleszenz verbunden wird. Selbstverständlich sind hier aber auch
andere Optionen zur Erweiterung denkbar.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass
alle oben beschriebenen Teile für
sich allein gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht
werden. Abänderungen
hiervon sind dem Fachmann geläufig.
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- 1
- Schlammfangraum
- 2
- Schwimmerverschluss
- 3
- Abscheiderkammer
- 4
- Separationsraum
- 5
- Steigleitung
- 6
- Auslaufskimmer
- 7
- Speicherglocke
- 8
- Lüftung
- 9
- Auslauf
- 10
- Füllstandsensor
- 11
- Saugleitung
- 12
- Zulauf
- 13
- Gitter
- 14
- Verwirbelungsgitter
- 15
- Gaspolster
- 16
- Auslaufklappe
- 17
- Feinabscheiderzulauf
- 18
- Kugelverschluss
- 19
- Verteilerblech
- 100
- Grobabscheiderstufe
- 101
- Feinabscheiderstufe