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Klärbecken für Wässer und Abwässer Es ist bekannt, Wässer oder Abwässer
zur Reinigung und Klärung in einer oder mehreren Flokkungszone mit Chemikalien,
z. B. Fällungsmitteln, Flockungsmitteln und bzw. oder Flockungshilfsmitteln, zu
behandeln. Durch Kreislaufführung eines Teils der Fällungsprodukte werden diese
in den Flockungszonen angereichert, um den Flockungsvorgang durch die Darbietung
der großen Oberfläche der feinteilig suspendierten Feststoffe zu fördern und somit
die Qualität des behandelten Wassers günstig zu beeinflußen.
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Es ist bekannt, Klärbecken mittels geeigneter Einbauten in Zonen zur
Flockung, zur Klärung des behandelten Wassers und zur Eindickung der sedimentierenden
Flockungs- und Fällungsprodukte zu unterteilen. Unterhalb der Klärzone befindet
sich zumeist die Eindickzone, in welcher die aus der Klärzone sedimentierenden Fällungsprodukte
zu einem möglichst hoch konzentrierten Schlamm eingedickt werden. Aus dieser Eindickzone
wird Schlamm in die Flockungszone zurückgeführt, um dort die erwähnte Anreicherung
an Fällungsprodukten zu erzielen. Wenn diese Schlammrückführung durch Pumpen erfolgt,
wird der bereits vollständig eingedickte Schlamm in der Flokkungszone wieder bis
auf die dort gewünschte Schlammkonzentration, die aber wesentlich niedriger ist
als die des maximal eingedickten Schlammes, verdünnt. Eingedickter und gealterter
Schlamm ist erfahrungsgemäß als Beimischung zu einem Flockungsprozeß weit weniger
geeignet als ein Schlamm, der noch keine Sedimentation erfahren hat.
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Beim Betrieb solcher Anlagen wird deshalb oft die Eindickzone mit
Schlamm so weit gefüllt gehalten, daß sie nur einen Teil des aus der Klärzone absinkenden
Schlammes aufnehmen kann, und daß der andere Teil zwangläufig in die Flockungszone
zurückkehrt. Die Eindickzone wird zu diesem Zweck gegenüber der Flockungszone durch
einen Wall abgeschirmt, dessen Oberkante die horizontale Begrenzungsebene zwischen
Eindickzone und Klärzone festlegt. Diese Arbeitsweise, bei welcher das Volumen der
Eindickzone und damit auch das in der Wasseraufbereitungsanlage vorhandene Schlammvolumen
konstant gehalten werden, hat sich als zu starr erwiesen, weil die in der Wasseraufbereitungsanlage
anfallenden Fällungsprodukte nicht in zeitlich gleichbleibender Menge gebildet werden
und auch das Eindickverhalten der Schlämme nicht zu allen Zeiten gleich ist. Es
hat sich vielmehr gezeigt, daß sich bei gleichbleibendem Volumen der Eindickzone
und bei gleichmäßiger Schlammentnahme aus der Eindickzone kein konstanter Schlammgehalt
in den Flockungszonen aufrechterhalten läßt. In Zeiten hohen Schlammanfalls gelangt
relativ viel Schlamm aus der Schlammeindickzone in die Flockungszone zurück. In
Zeiten niedrigen Schlammanfalls ist diese Schlammrückführung unterbrochen.
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Schließlich lehren die Erfahrungen aus dem Betrieb von Wasseraufbereitungsanlagen,
daß es zu Zeiten zweckmäßig sein kann, das in der Anlage enthaltene Schlammvolumen
auf einem Mindestwert zu halten, um zu erreichen, daß sich der Schlamm nur kurze
Zeit in der Wasseraufbereitungsanlage aufhält.
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Solche bekannten Anlagen lassen sich erfindungsgemäß viel wirksamer
und anpassungsfähiger gestalten, wenn das Schlammvolumen der Eindickzone, und damit
auch das in der Anlage insgesamt enthaltene Schlammvolumen einstellbar variabel
gemacht wird.
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Die Erfindung betrifft ein Klärbecken zur Behandlung von Wässern oder
Abwässern mit Flockungsmitteln in Gegenwart bereits ausgeflockter Stoffe, das mittels
geeigneter Einbauten in eine oder mehrere Flockungszonen und in eine Klärzone mit
darunterliegender Eindickzone derart unterteilt ist, daß der durch Sedimentation
in der Klärzone anfallende und
in die Eindickzone absinkende Schlamm
teilweise in die Flockungszonen zurückgeführt werden kann, während kontinuierlich
oder inteimittierend eingedickter Schlamm aus einem unteren Bereich der Eindickzone
abgezogen wird. Erfindungsgemäß wird in diesem Klärbecken die Begrenzung zwischen
Klärzone und Eindickzone variabel gestaltet, so daß die Volumina dieser beiden Zonen
gegeneinander verändert werden können.
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Die Grenze zwischen Klärzone und Eindickzone liegt auf dem Niveau
des durch Sedimentation der Schlammteilchen aus der Klärzone gebildeten Schlammspiegels
und ist gegebtn durch die überlaufkante zwischen Eindickzone und Flockungszone.
Durch eine in der Höhe verstellbare überlaufkante kann der in die Flockungszone
zurückkehrende Schlammanteil verändert werden' und im Zusammenwirken mit dem Schlammaustrag
können Volumen und Konsistenz des eingedickten Schlammes beeinflußt werden, so daß
die Anlage allen Betriebsverhältnissen angepaßt werden kann.
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Klärbecken für Wasser und Abwasser mit Flokk-ungszone und von dieser
durch Einbauten mit wenigstens einem Durchlaß abgeteilter Klär- und Eindickzone
sowie einer Schlammrückführung aus der Eindick- zur Flockungszone werden also erfindungsgemäß
dadurch vorteilhaft ausgestaltet, daß die überfallkante zwischen Eindick- und Flockungszone
in an sich bekannter Weise höhenverstellbar ist.
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Bisher sind solche höhenverstellbaren überfallkanten nur zur Einhaltung
des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, z. B. bei Klarwasserabläufen von Klärbehältern,
angewandt worden. Das erfindungsgemäße Klärbecken kann ein Rundbecken sein, in dessen
Zentrum die Flockungszone und in dessen außenliegendem Bereich die Klärzone und
darunter die Eindickzone angeordnet sind. Die Eindickzone ist dabei durch einen
ringförmigen Wall gegen die Flockungszone abgeschirmt. Erfindungsgemäß wird in engem
Abstand um diesen ringförmigen Wall ein zweiter Wall - z. B. ein zylindrischer
Mantel aus Blech -, der höhenverschiebbar und in verschiedenen Höhen fixierbar
angeordnet wird, gelegt.
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Ebenso können auch in den ringförmigen Wall Wehre eingelassen werden,
die höhenverstellbar sind. Auch hierdurch läßt sich der Schlammspiegel in der Eindickzone
einwandfrei regulieren, insbesondere, wenn es sich um leicht fließende Schlämme
handelt.
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In Längsbecken, die in einem Teil die Flockungszone und in einem benachbarten
Teil die Klärzone und die darunterliegende Eindickzone enthalten, wobei an dem Ende
der Flockungszone der Rohwasserzulauf, am Ende der Klär- und Eindickzone der Klarwasserablauf
und der Schlammaustrag angeordnet sind, wird eine vom Boden der Schlammeindickzone
bis etwa in die Mitte der Klärzone reichende Wand aufgestellt, welche die Schlammeindickzone
von der Flockungszone abtrennt. Diese Wand ist umklappbar und kann in verschiedenen
Stellungen festgehalten werden. An Stelle der umklappbaren Wand kann auch ein höhenverstellbares
Wehr verwendet werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die A b b. 1
bis 3, in welchen verschiedene erfindungsgemäß eingerichtete Flockungs- und
Klärbecken seher.natisch in vertikalem Schnitt dargestellt sind.
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Ab b. 1 zeigt ein Rundbecken mit konischem Boden;
A b b. 2 zeigt ein Längsbecken; A b b. 3 zeigt ein Rundbecken mit
mechanischer Umwälzung eines Suspensionskreislaufes.
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Das Becken gemäß A b b. 1, besteht aus der zylindrischen Wand,
dem konischen Boden 2 und den Einbauten 3, 4, 5, 6" die in
bekannter Weise gegen den Boden des Beckens 2 abgestützt werden. Das Rohwasser
wird durch eine Leitung 9 von unten in den von den Einbauten umgrenzten Raum
eingeleitet. Das geklärte Wasser wird in bekannter Weise über die periphere Sammelrinne
10 aus einem Ablaui 11
abgeleitet. Ein sich ansammelnder Feststoffüberschuß
wird durch den Ai4sIaß 17 abgezogen.
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Die Einbauten3,4,5,6 haben kreisförmigen Querschnitt und sind konzentrisch
in dem Becken angeordnet. Der obere Einbau 3 ist ein Rohrstück, dessen oberes
Ende über den Flüssigkeitsspiegel hinausragt, dessen unteres Ende unter das Niveau
des eberen Randes des mittleren Einbaues 4 hinabreicht. Der mittlere Einbau 4 ist
ebenfalls ein Rohr, dessen oberes Ende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels endet.
Sein unteres Ende reicht unter die Oberkante des unteren Einbaues 5, der
die Mündung des Rohwasserzulaufes trichterförmig umgibt, hinab.
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Diese Einbauten umgrenzen die Flockungszone 12 und bilden Durchlässe
13, 14, welche die Flockungszone 12 mit der Klärzone 15 und der Eindickzone
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verbinden. Erfindungsgemäß ist der untere Einbau 5
mit einem höhenverstellbaren
Mantel 6 umgeben, dessen Oberkante das Niveau des Schlammspiegels bestimmt.
Durch eine Höhenverstellung des Mantels 6, die durch Seilzüge 7, die
an der Oberkante des Einbaues 3 befestigt sind, erfolgt, können die Volumina
der Klärzone 15 und der Eindickzone 16 gegeneinander verändert und
auch der Anteil des in die Flockungszone zurückkehrenden, sedimentierenden Schlammes
beeinflußt werden.
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Das langgestreckte Flockungs- und Klärbecken gennäß A b b.
2 wird in bekannter Weise durch Wände 21, 22 in eine Flockungszone 23 und
eine Klärzone 24 geteilt. Die Wand 21 reicht vom Beckenboden bis zu einer mittleren
Höhe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, während die Wand 22 in kleinerem Abstand
von der Wand 21 in der Klärzone angebracht ist und von einer über dem Flüssigkeitsspiegel
liegenden Höhe, z. B. vom Beckenrand abwärts bis zu einer unter dem Rand der Wand
21 liegenden Höhe in die Flüssigkeit hinabreicht.
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Der Rohwasserzufluß 25 ist an der senkrechten Stirnwand
26 des Beckens angebracht und führt in die Flockungszone 23. An der
schrägen Stirnwand in der Klärzone 24 befmdet sich die überlaufrinne 27
mit
dem Klarwasserablauf 28.
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Der Beckenboden 29 in der Klärzone 24 ist geneigt und führt
zu einem Schlammsumpf 30 mit dem Schlammaustrag 31. Die Trennwände
21, 22 bilden einen Durchlaß zwischen der Flockungszone 23 und der Klärzone
24. Durch diesen gelangen die in der Flockungszone 23 gebildeten Feststoffpartikel
im Strome der zu behandelnden Flüssigkeit in die Klärzone und sinken darin zu Boden,
wo sie eine Schlammschicht bilden, die sich zum Schlammsumpf hin fortschreitend
eindickt.
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Erfindungsgemäß ist in der Klärzone mit Abstand von der Wand 21, z.
B. gegenüber der Wand 22 eine weitere Wand 33 aufgestellt und um eine am
Beckenboden liegende Achse 34 drehbar gemacht. Zwischen der Wand 21 und der drehbaren
Wand 33 entsteht
ein Schlammsammelraum 35, aus welchem
mittels einer Pumpe 36 durch eine Leitung 37 eine durch Sedimentation
angereicherte Schlammsuspension in die Flockungszone zurückgepumpt werden kann.
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Durch Neigen der Wand 33 in Richtung des Pfeiles kann der Schlammsammelraum
35 breiter und niedriger gemacht werden. Die Einstellung erfolgt mittels
Bedienungsstangen 38 vom Beckenrand aus. Diese Stangen sind mit Rasten
39 versehen und erlauben somit eine Fixierung der Wand 33 in verschiedenen
Stellungen. Die Oberkante der Wand 33 bestimmt die Lage des im unteren Bereich
der Klärzone sich ausbildenden Schlammspiegels, unterhalb dessen die Eindickung
des Schlammes erfolgt. Durch eine stärkere Neigung der Wand 33 gegen den
Beckenboden wird außerdem der Schlammrücklauf in die Flockungszone erhöht. Durch
Veränderung des Neigungswinkels der Wand 33 und der Förderleistung der Pumpe
36 kann der Betrieb des Beckens auch bei wechselnden Zuflußbedingungen auf
optimale Bedingungen eingeregelt werden.
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Die Vorrichtung gemäß Ab b. 3 ist ein Rundbecken mit zylindrischer
Wand 40 und flachem oder leicht konischem Boden 41 und einem Klarwasserüberlauf
42. Sie ist - ähnlich wie an Hand der A b b. 1 beschrieben
- mittels konzentrischer Einbauten 43, 44, 45, 46 derart unterteilt, daß
eine primäre Flockungszone 47 und eine sekundäre nokkungszone 48 gegen eine äußere
Klärzone 49 mit darunterliegender Eindickzone 50 abgegrenzt werden.
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Der obere Einbau 43 ist ein Rohr, das von einer über dem Flüssigkeitsspiegel
liegenden Höhe, z. B. vom Beckenrand abwärts, in die Flüssigkeit eintaucht. Der
untere Einbau 45 hat etwa gleichen Durchmesser, steht auf dem Beckenboden auf und
ist erfindungsgemäß mit einem höhenverstellbaren Mantel 51 umgeben, der die
Überlaufkante zwischen Eindickzone 50 und primärer Flockungszone 47 bildet.
Die Einstellung dieses Mantels erfolgt von einer über dem Becken liegenden Brücke
an der auch die übrigen Einbauten und die Rührpumpe 55 mit Antrieb hängen.
Der mittlere Einbau 44 besteht aus einem Rohr, dessen Durchmesser kleiner ist als
derjenige der oberen und des unteren Einbaues 43, 45. Sein oberes Ende liegt höher
als das untere Ende des Einbaues 43. Sein unteres Ende liegt tiefer als der Rand
des unteren Einbaues 45. Die Einbauten bilden Durchlässe zwischen der sekundären
Flockungszone und der Klärzone einerseits 52 und zwischen der Klärzone und
der primären Flockungszone andererseits 53. Zwischen der primären und der
sekundären Flokkungszone ist eine den Strömungsquerschnitt verengende Blende 54
eingezogen, in deren Öffnung eine Rührpumpe 55 angeordnet ist. Die Vorrichtung
arbeitet in folgender Weise. Das Rohwasser wird durch eine Leitung 56 in
die primäre Flockungszone 47 von unten eingeführt und mittels der Rührpumpe
55 mit in der Zone vorhandener Flüssigkeit, Feststoffsuspension und gegebenenfalls
zusätzlichen, durch die Leitung 58 zugeführten Flockungschemikalien gemischt.
Das Gemisch wird von der Rührpumpe 55 durch die sekundäre Flockungszone 48
und den oberen Durchlaß 52 in die Klärzone 49 gepumpt. Die Rührpumpe
55 fördert eine Flüssigkeitsmenge, die größer ist als die zugeführte Rohwassermenge
(je Zeiteinheit). In der Klärzone trennt sich eine der zugeführten Rohwassermenge
entsprechende Meng2 Klarwasser ab und fließt durch den überlauf 42 ab. Die übrige
umgepumpte Flüssigkeitsmenge kehrt mit Flocken angereichert durch den unteren Durchlaß
53 in die primäre Flockungszone 47 zurück. Aus diesem Suspensionskreislauf
scheiden sich in der Klärzone 49 Flokken durch Sedimentation ab und sinken in die
Eindickzone 50 nieder. Durch die Höhenverstellung des Mantels 51,
dessen Kante die Grenze zwischen Klärzone und Eindickzone bestimmt, kann die Eindickzone
zu Gunsten der Klärzone verkleinert oder auf ihre Kosten vergrößert werden. Dadurch
werden das Schlammvolumen sowie Menge und Konzentration der aus der Klärzone in
die primäre Flockungszone zurückkehrenden Flockungssuspension variiert. Eingedickter
Schlamm wird zeitweilig oder kontinuierlich aus den Schlammrinnen 59 durch
Ableitungen 60
abgezogen.
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Das nachfolgende Beispiel läßt die Bedeutung der erfindungsgemäßen
Einstellung des überlaufes zwischen Eindickzone und Flockungszone beim Betrieb von
Flockungs- und Kläranlagen erkennen.
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B e i s p i e 1
Ein Wasser wird unter Anwendung von Chemikalien
und Flockungshilfsmitteln in einer Vorrichtung gemäß A b b. 3 behandelt.
Das Wasser gelangt zuerst in die Primärflockungszone, wird dort mit den Chemikalien
versetzt und mit den dort vorhandenen Flockungsprodukten gemischt. Durch die einsetzende
Flockungsreaktion bilden sich je Liter behandelten Wassers 300 bis
700 mg, im Mittel 500 mg, neu geflockte Feststoffe. Diese werden zusammen
mit dem Wasser in die sekundäre Flockungszone geführt, was durch die zwischen Primär-
und Sekundärflockungszone befindliche Rührpumpe zwangläufig bewirkt wird. Diese
Pumpe fördert mehr Flüssigkeit als der Primärflockungszone zugegeben wird. Hierdurch
bildete sich eine Kreislaufströmung aus, die von der Sek-undärreaktionszone an der
Klärzone vorbei zur Primärreaktionszone geht. Das behandelte Wasser trennt sich
dynamisch von dieser Kreislaufströmung ab und gelangt in die Klärzone. Die Flockungsprodukte
setzen sich ab und dicken in der Eindickzone ein. Die Schlammkonzentration an der
Oberfläche der Eindickzone beträgt rund 5000 mg Feststoff pro Liter. Sie
nimmt in der Eindickzone in Richtung nach unten zu und erreicht an der Stelle, wo
der Schlamm abgezogen wird, eine Konzentration von 20 000 mg Feststoff pro
Liter. Die zeitlich schwankende Schlammbildung verursachte eine ungenügende Qualität
des behandelten Wassers. Durch Veränderung der Höhe der vom Wehr gebildeten überlaufkante
für den aus der Eindickzone in die Flockungszone zurückkehrenden Schlamm war es
möglich, trotz schwankender Wasserverhältnisse in den Flockungszonen einen annähernd
konstanten Feststoffgehalt von 3000 bis 4000 mg/1 aufrechtzuerhalten, der
dann auch eine gleichbleibend gute Reinwasserqualität ergab.