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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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Die
Druckschrift
DE 196
32 911 A1 beschreibt einen Flüssigkeitsabscheider, bei dem
sichergestellt ist, dass sich im Sammelbehälter des Abscheiders im Wesentlichen
nur Leichtflüssigkeit
ansammelt. Der bekannte Flüssigkeitsabscheider
weist einen äußeren Abscheiderbehälter auf,
in den über einen
Einlauf das zu reinigende Abwasser gelangt. Dabei wird in dem äußeren Abscheiderbehälter maximal
soviel Abwasser angesammelt, bis ein gewisser Ruhewasserspiegel überschritten
wird. Danach tritt das überschüssige Abwasser
in einen Überlauf ein,
wodurch es so in einen geschlossenen Separationsbehälter gelangt.
Es handelt sich hierbei somit um ein zweistufiges Abscheidersystem,
wobei die zweite Stufe – der
geschlossene Separationsbehälter
bzw. die Separationskammer – von
der ersten Stufe, dem äußeren Abscheiderbehälter, getrennt
ausgeführt und
vollständig
gekapselt vorliegt.
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Die
Druckschrift
DE 24
55 904 A1 beschreibt ein Abscheidersystem zum Abtrennen
einer leichteren Phase und/oder schwerer Bestandteile aus einem
Abwasser, wobei das zu scheidende Wasser-Ölgemisch über einen Zulauf in eine Grobabscheiderstufe
gelangt, in der sich infolge vorhandener Dichteunterschiede ein
großer
Teil der leichteren Phase des Abwassers abtrennt und in dem oberen
Bereich des als Glocke ausgeführten
Scheidungsraumes ansammelt. Im Einzelnen findet bei diesem bekannten
System im Scheidungsraum die Entmischung statt, infolgedessen sich
das Öl
nach oben und das Wasser nach unten bewegt, so dass sich oben in
der Glocke das Öl
ansammelt. Die schwereren Bestandteile des Abwassers scheiden sich
bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Abscheidersystem in
Filtertüchern
ab.
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Ein
Abscheidersystem der eingangs genannten Art 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 Abscheider. 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
einem 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 dass der Abscheider
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 Dichteunterschiede 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
16 angegeben.
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So
ist 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. Diese Bestandteile gelangen dann 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 den
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 Koaleszenzbett 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 sind. 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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In
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 in 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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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 mit 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 der 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 reisst 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 behinden 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 aber 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 dichtende 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 Abscheider
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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- 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