DE1442427A1 - Die Aufbereitung des bei der dynamischen Klaerschlamm-Siebung anfallenden Filtrats - Google Patents

Description

Von Dr.-Ing. Hans Heymann, Ulm/Donau, Eythstr. 17·

Die dynamische Klärschlamm-Siebung, bei der der Schlamm nicht nur iiTie schwingende, feinmaaohige Siebböden, sondern auch tilter schwingende Membrane, kleine und große Wehre geleitet und dabei den verschiedenartigsten Beanspruchungen ausgesetzifwird, um die Sehlammatruktur weit gehendjaufzulockern und dadurch das Wasaerbindungsveraögen herabzusetzen, liefert einen eingedickten Sohlamm, der ausgeaproohen porös und pressfähig ist, an der Luft schnell naohtrocknet und eich deshalb für mancherlei Zwecke in der Land- und yorst-Wirtsohaft eignet. Der allgemeinen Einführung dieser Art der Schlamm-Eindiokung stand viele Jahre hindurch- und teilweise auoh heute noch - der Umsäand ia Wege, daß das anfallende Piltrat in einem unzulässig hohe» Ausaaü mit feinsten Sohmutzstoffen durchsetzt war, die es unmöglich machten, das yiltrat in den Kreislauf zurückzugehen.

Die zahlreichen Verfahren und Vorrichtungen, die im Laufe der letst.en Jahre zur Lösung der ?iltratfrage entwickelt worden sind und dasei auf die Verwendung chemischer Mittel veraiohten» gehen ausnahmslos von der richtigen Überlegung aus, daß insgesamt zwei Teilaufgasen zu lösen sind, die ihrer physikalischen Natur nach grundverschieden sind; nämlich einmal die Abscheidung der la Wasser vorhandenen Feststoffe aller Art i» Wege der Sedimentation und zum andern die Terdiohtung der ausgefällten Stoffe mindestens Ms zu einem Verdichtungsgrad, der es beispielsweise gestattet, diesen außerordentlioh feinen Schlamm auf das Sohlamasie· zurückzugeben, ohne dafl er eraout die Maschen des Siebbelags sofort zu paseieren vermag. Anstatt nun aber; wie dies anfangs geschah, das gereinigte Jiltrat auf der einen Seite und den ausgefällten Schlamm auf der anderen Seite, getrennt weiter su behandeln, ging man sehr bald dazu über, kombinierte Gerfite zu entwickeln, um die Stückzahl der Geräte klein zu halten. So entwickelte man beispielsweise Durchiaufgeräte, deren Oberteil, mit einem sogenannten Wirbelfeld ausgerüstet, der Sedimentation diente,

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während der darunter liegende Schlammsammler gleichzeitig für die Schwingverdichtung des ausgefällten Feinschlammes eingerichtet wurde, soweit die Schwingungen des darüber liegenden Wirbelfeldea dem nicht im Wege standen. Die bei allen diesen Verfahren und Vorrichtungen angestrebte, unmittelbare Portführung der beiden Teil-Prozesse scheiterte jedoch an der unvermeidlichen Tatsache, daß es eioh bei der Sedimentation und der Verdichtung physikalisch ua weaensversohiedene Vorgänge handelt, die sich im ersteren Pail innerhalb von Sekunden, im letzteren Fall innerhalb von Stunden, oder Stunden-Bruohteilan abspielen und obendrein dank der stets wechselnden ffä Beschaffenheit des Klärschlammes, bezw dea anfallenden Filtrate mehr oder weniger großen Schwankungen unterliegen. Anstelle zu einer Verbilligung der Anlagekosten führten diese Schwankungen zu erheblichen Verteuerungen, weil e3 notwendig wurde, sogenannte "Erholungspausen⁸ einzulegen, während denen die Fortführung dea ganzen Prozesse! teilweise auf Ausweichgeräte umgeschaltet werden auS.

Diese und andere Nachteile der bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Aufbereitung des Filtrate v/erden "bei der vorliegenden Erfindung restlos vermieden,. die als ersten Schritt von der Erkenntnis ausgeht, daß die bisher versandeten DurczLÄufgeräte mit ihrer getrennten Behandlungsweise von Sedimentation und Verdichtung ohne weiteres alt Hilfe einfacher, stationärer Geräte abgelöst werden können. Bei kleinsten Kläranlagen für Siedlungen bis hinauf zu Kläranlagen Mittelgroßer Städte beträgt der tägliche Anfall an ELärachlaaa nur wenige cbm, aodaß die KLärschlaam-Siebung äußerst etwm 1 bis 3 Stunden beansprucht. Für die Aufbereitung des Filtrata stehen mithin dit restlichen Stunden des Tagea und, sofern man die aüekftiarung des aiagedickten Feinschlaaaaa erfindiragagemü) j(#/ &v£ den Beginn der näohat-•tägigen Schlasa-Sisbtmg Tersohiabt, auch di© Stiandsn der Kashi zvx Verfügung, sodaß die Betriebszeit der stationären Geräte und insbesondere eventuell auftretende ZeitSchwankungen "bei der Verdichtung •ine gans nebensächlich® Holle, spielen. Die Erfindung ist in gleicher Weiae auch für groSe Kläranlagen anwendbar _s w$±l auch Jaisr ti® Sohlasna-Eindickung mit erschließendar Piltrat-Auffcereitung maf beliebig viele Stationen verteilt werden kann.

Hein verfahrensmäßig betrachtet unterscheidet die Erfindung swischsa Piltrat-Aufbereitungs-Anlagen mit und ohne Speicher-Bunker. EfJide»lt es sich um ausgesprochene IQeinanlagen ait nur einem otationären ^erät, bezw.' einer "beschränk-ten Anzahl dieser Geräte, dia dor Sedimentation und Verdichtung dienen, dann erübrigen sich Bunker leder Art. sofern dis Sückführung des verdichteten Peinoohlamina a^.i 4,as 3οη1ΐ.".ο-?io"-s

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( Eindicker ) jeweils um 24 Stunden verschoben wird. Sind dagegen täglich größere Mengen an Filtrat aufzuarbeiten, oder ist beispielsweise ein mehrmaliger Betrieb der Schlamm-SiebjrfjigO vorgesehen, dann ist der Einsatz von Speicher-Bunkern unbedingt von Vorteil.

Was andererseits die zur Durchführung der geschilderten Verfahren "benötigten Vorrichtungen anbelangt, geht die Erfindung von dem jedem Abwasserfachmann geläufigen " natürlichem Absetzvorgang" aus und steigert dessen Wirkung, die rein statischer ITatur ist, durch die Beigabe gewisser Schwingungevorgänge, also durch die überführung in einen statisch-dynamischen Vorgang mit Hilfe eines gemeinsamen Gerätes.

Um zunächst bei dem natürlichen Absetzvorgang zu verweilen, dessen Wirkung z.B. unter Verwendung eines Imhoff-Messglases gut zu verfolgen ist, bildet sich bei jedem, bei der Schlamms!ebung anfallender JiItrat im Verlauf von Stunden und Tagen am Kopfe der Füllung eine ausgesprochene Klarwasserzone, d.h. eine Zone, die völlig frei von Feststoffen ist. Unterhalb dieser Zone iat im Verlauf von Stunden und Tagen eine Verdichtung wahrnehaber,die in Richtung des Gefäßbodens deutlich zunimmt. Weder die Klarwasserzone, noch die Verdichtung der darunter liegenden Schicht von Feststoffen spielen aich in Grenzen ab, die einen Versuch rechtfertigen würden, den Verauoh im großtechnischen Maßstab zu wiederholen. Dieae Frage gewinnt jedooh erfindungsgemäß ein ganz anderes Gesicht, wenn man neben der rein statischen Auflast der Wassersäule auf die Füllung bestirnte, mechanische Schwingungen einwirken läßt, deren optimale Wirkung im Sinne der für die Schwingverdichtung maßgebendem *Abatlsa-0eoetfft" experimentell erprobt werden kann. Auf de« Gebiet der Schwlngverdiahtung liegen bis heute inbezug auf Gemische aus Flüssigkeiten und Feststoffen nur sehr wenig praktisch brauchbare Erkenntnisse Tor, βοdaß es bei der vorliegenden Erfindung ratsam erschien, zunächst ein einfaches Tt-stferüt anzufertigen, das die Möglichkeit gab, sioh einer ungefähren Überblick über die günstigste Zahl und Richtung der Schwingungeimpulse, ihre Größe und Frequenz, ihren seitlichen Ablauf und sonstigen Beatimmungsgrößen zu verschaffen, die für die Erreichung optimaler Schwingungs-Wirkungen von ausschlaggebender Bedeutung sind.

Mit Hilfe eines derartigen Testgerätes, das noch keinen Anspruch auf Vollkommenheit erhaben könnta, konnte^ immerhin dia Dichtigkeit des Erf indung^ßodonken überzeugend demon?.**, iart werde '.. So srgab sich bei spiel.*¹·¹«' ^: ."tr V.el dor atctiech-d ντ·-.. ' sei. :i Behandlung einer Filtral Füllung S ^f: 0 ? .; 5 / 1 2*1 S BAD ORIGINAL

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von 600 Litern nach Ablauf von 3 Stunden in runden Zahlen ausgedruckt eine Zersetzun der Füllung in 500 Liter Klarwasser und 100 Liter verdichteten Peinschlamm, mit der Maßgabe, daß das gelblioh gefärbte, alier völlig durchsichtige Klarwasser im Imhoff-Spitaglas nach 12 Stunden noch keinen Bodensatz zeigte, und daß der langsam ausfließend! yeinaohlanm innerhalb weniger Minuten einen übergang zu plastischen Eigenschaften erkennen ließ.

Die Erfindung sieht vor, diese stetisch-dynamischen Absetzgerät« als in sich geschlossene Zellen in einer beschränkten Anzahl von Größen zu bauen, die nach Bedarf nur hintereinander oder parallel gesohaltet zu werden brauchen, je nachdem es der tägliche Anfall an Hohfiltrat notwendig macht.

Neben ihrem außerordentlich geringen Kraftbedarf besitzen die neuen Geräte gegenüber den früheren Durchlaufgeräten den Torteil, daß eie keine Wartung benötigen und ohne weiteres auf automatisierten Betrieb umgestellt werden kennen, wobei beispielsweise der Abschluß der Pullung, sowie die Entleerung des Klarwassers mittels einer einfachen Schwimmersteuerung geregelt werden kann.

Eind"e der möglichen Ausführungsformen des atatieoh-dynamisehen Gerätes ist in den mitfolgonden Abbildungen schematisch niedergelegt, wobei gleichzeitig zwei Arten der Schwingungserregung angedeutet werden. Abbildung I und II zeigt eine Einheitszelle in Längeansioht und Querschnitt unter der Annahme rein periodisohtr Schwingungserregungen, Abbildung III dagegen einen Teilaussohnitt des Gefäßes unter der Annahme einer aperiodischen Sohwingungserregung, bei der steuerbar· Stöße in die Schwingung eingeblendet werden·

Was zunächst das eigentliche GefäJ jL «ur Aufnahme de· Sokflltrat· anbelangt, das bei Pfeil A über das Rohr 2 sugeleitet wird» ist eise Γ ο ringe bung gewählt, bei der ein langgestrecktes Oberteil 3 «±t trichterförmigem Querschnitt nach unten in einen Yertielittuigeraam 4 übergeht, dessen Seitenwände 5 als massive Büttelplatten auegebildet sind, die an ihren vier Seiten fensterartig und elaatieoh mit den übrigen Gefäßteilen verbunden sind, etwa mit Hilfe streifenartiger, elastischer Bänder, oder laut Abbildung 1 und 2 mit EiIfe nutartiger Tertiefungen 6 und schließlich mit einer durchgehenden Wanne 7 endet, in der eine handelsübliche Transportschnecke 8 ruht, die beiderseits mittels Stopfbüchse 9 abgedichtet ist, auf der Aiietragsseite einen Auslaufstutzen 10 mit Auslassventil 11 trägt und auf der Gegenseite mittels eines kleinen Getriebecotors 12 über einen Kettentrieb 13 nach ledarf rsip^r:*> rieben wird. Eae ganze Gefäß 1 igt in dem stßtio-

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Gestell 14 federnd gelagert und zwar oben vermittels von vier rohrförmigen Gummipolstern 15 _f die die Endzapfen der an das Gefäßoberteil 3 mittels der lager 15 /angebauten Wellen 16 tragen, sowie unten an der tiefsten Stelle der Wanne 7 mit Hilfe der Gummipolsterung 17, die aus ebenen Gumniiplatten zusammengesetzt ist und auf der Mittelleiste 18 abgestützt wird.

Inbezug auf die periodische Schwingungserregung ist in dem Beispiel angenommen, daß jede der vier Büttelplatten 5 mittig mit einem handelsüblichen Unwucht-Rüttler 19 ausgerüstet ist, der mit der Platte kraftschlüssig verbunden ist., mit einer ?requena von 50 Hz arbeitet und eine stufenlos regulierbare Amplitude zwiaohen Hull und einem vorgesehenen Höchstwert besitzt, wobei je zwei dieser kleinen Büttler in entgegengesetzter Richtung, also gegenläufig schwingen.

Um am Abschluß des Betriebes das Klarwasser abscheiden und in die ( nicht gezeichnete .) /."bflußrinne abgeben zu können, ist in dem ge-■ wählten Beispiel eine ( nicht gezeichnete ) Wasserpumpe angenommen, die stationär mit dem Gestell 14 verbunden ist und mit einem elastischen Schlauch 20 und einem an dessen Ende angeschlossenen Saugkorb 21 auf der Oberfläche eines Schwimmers 22 aufliegt, der mittels der Standen 23 geführt wird, sich also seibetätig auf j ed« füllhöhe einstellt. Dabei ist in dem Beispiel angenommen, daß die untere Grenze der endgültigen KLarwasserzone etwa mit der Obergrenze des Verdichtungsraumes 4 abschließt.

In verfahrenstechnischer Hinsicht sei noch darauf hingewiesen, daß • die Schwingungserregung ohne weiteres auch weit tiller die übliche Zeit weiterlaufen kann, ι. B. an den Sohlachttagen des städtisonen Schlachthofes mit seinen weitgehenden Teränderungen des anfallenden Klärsohlammes.

Maoh den bislang vorliegenden Jt, ejäriionen Irkenntniieea auf de« Gebeit der Schwingverdichtung von Gemischen aus flussifkemten und Peststoffen kann damit gereohnet werden,/ da* die Terdiohttuifsseiten

mit Hilfe aperiodischer Schwingungen abgekürst werden können· Laut to Abbildung III kann in dem gewählten Beispiel die Umstellung in fol- ^ gender Weise erfolgen» Was zunächst das GefäB 1, bezw dessen Unterstell 4 anbelangt, treten an die Stelle der massiven Rüttelplatten 5 cn elastische Membranen 24, denen beiderseits der Längswände des Ge- _> fäßes 1 biögungssteife Platten 25 zugeordnet 3ind, die parallel zu άβη Membranen 24 liegen und sioh. aa oberen uni unteren Ende gegen e> Gummipolster 26 abstützen, die über die Klemmplatten 27 an das Gerüst 14 irgendv/ie angeschlossen werden. Auf diesen Platten 25 sind wiederum mittig die hand^elsütilichen, vorerwähnten Unwuoht-

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Eüttler 19 aufmontiert, die ihre Sohwingungen jetzt aber indirekt auf die Füllung des Gerätes 1 übertragen, nämlich über beliebig viele, beliebig einstellbare Anschläge 28, deren Zöpfe, einen,..,Gummi-Überzug 29 besitzen, sodaß über den Abstand zwischen dem Gummiüberzug 29 und der Membrane 24 auch die Sohlagstärke an den Berührungspunkten beliebig eingestellt werden kann.

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Patent Aneprüohe.

Verfahren zur Eeinigung dea Iiei der dynamischen Schlammsiebung anfallenden Filtrate im Wege der Sedimentation der im Filtrat enthaltenen, festen Schmutzetoffe und zur gleichzeitigen Verdichtung der ausgefällten Schmutzstoffe mittels mechanischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat in der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlammsietungen einer statiseh dynamischen Beanspruchung duroh den Druck der Wassersäule in Kombination mit vorzugsweise überlagerten Schwingungen solange unterworfen wird, bis die Zersetzung dee Piltrat· in ELarwasser und verdichteten Schlamm in den gewünschten Ausmaß erfolgt ist·

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verdiohtete Feinsohlamm fels zum Beginn der n&chsten Sohlammsiebung zurückgehalten und dann auf das Endstück des Sehlammaiebes geleite* wird, um sich dort mit dem in der Eindlokung begriffenen Liokschlamm selliatätig zu einem einheitlichen Sahlamm zu mischen.

Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daJ sei großen, täglich anfallenden ?iltrat-Mengen Sjeioherbunker für dce Hohfiltrat und den eingedickten Peinsohlaam vorgesehen und gleichseitig die Zahl der Sohlammsiebc, bezw. die Zeitspannen zwischen den Schlammsiebungen den ?iltratmengen entsprechend angefasst werden·

Vorrichtung jM/tfJt zur Durchführung des Verfahrens naoh Anspruch 1 bis 3, daduroh gekenn»·lehnet, daß für dl· statiaoh-drnamieoh· Behandlung des Bohf11träte vorzugsweise langgestreckt«, sehmale Behälter verwendet werden, die in einem stationären Gestell federnd gelagert sind,

daß ferner diese Behälter ein τerhältniemäßig hohes Oberteil mit trichterförmigem Querschnitt und einer neigung der Triohlrwände gegen die Vertikale nicht unter etwa 70 Winkelgrad erhalten, daß ferner das Oberteil nach unten in den eigentlichen Verdichtungsraum übergeht, der beiderseits vorzugsweise vertikale Seitenwände besitzt, deren Abstand von einander verhältnismäßig klein ist, If daß ferner der Abschluß den Behälters am Boden von einer im Regelfall abnehmbaren Wanne erfolgt, in die eine langsamlaufende Transportschnecke eingebaut ist, daß ferner die Schwingungserregung -ϊττ Behälter-Püllung duroh eine beliebige Zahl hundelHüblicher Hüttler erfolgt, die an W-

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beliebigen Funkten der Seitenwände des Behälters angreifen und zweckmäßig paarweise spiegelbildlich angesttst werden» also gegenläufig arbeiten,

daß ferner in den Oberteil ein in vertikaler Richtung künstlioh geführter Schwimmer eingebaut ist, der den an ein elastisches Rohr angeschlossenen Saugkorb einer Wasserpumpe trägt, die zur zeitweisen Austragung des Klarwassers dient und daß schließlich der Behälter an Abflußleitungen für/i das ELarwasser und für den verdichteten Feinschlamm angeschlossen ist·

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der periodischen Schwingungserregung der Behälter-Füllung insbesondere die beiden Seitenwände des Verdiohtungsrauaea in eins Anzahl biegungeharter Felder unterteilt sind, die untereinander durch tiefgehende, schmale Nuten elastisch verbunden sind und zur kraftschlüssigen Verbindung mit den Rüttlern dienen·

Vorrichtung nach Anspruoh 4 und 5, daduroh gekennzeichnet, dafl für die aperiodische Erregung der Behälter-Füllung insbesondere die Seitenwände des Verdichtungeraumes als Membranen ausgebildet werden, denen im Abstand von wenigen ca federnd gelagerte, biegunf steife Platten zugeordnet sind, die zur Aufnahme der BtLt ti er dienen und außerdem mit beliebig vielen, einstellbaren Ansohlaf-Bolzen ausgerüstet sind, die bei der Sohwingungsübertragung bei jeder vollen Schwingung einen kleinen Stoß einblenden, der naoh Belieben dosiert werden kann·

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