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Einrichtung zur Grobaufbereitung von Rohwasser nach dem Schwebefilterprinzip
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Grobaufbereitung -von Rohwasser nach
dem Schwebefilterprinzip, die aus Schwebe-Filterräumen und Schlammabsetz- und Schlammalterungsräumen
besteht.
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Es sind bereits Vorrichtungen zur Grobreinigung von Rohwasser für
die Trink- und Brauchwasserversorgung bekannt, die nach dem Schwebefilterprinzip
arbeiten. Hierbei wird das mit Fällmitteln versetzte Rohrnasser zur Ausflockung
in Aufbereitungsbecken eingeleitet und zu einer Aufwärtsströmung gezwungen. Dabei
werden neu gebildete Mikroflocken an bereits vorhandene Makroflocken angelagert.
Bei sich stetig verringernder Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers erreichen die
Flocken einen Gleichgewichtszustand zwischen Aufwärtsbewegung und Gravitation. Durch
sprunghafte Geschwindigkeitsverminderung läßt sich in einer bestimmten Höhe eine
scharfe Trennung zwischen der Flockenschicht und der darüberatehenden Klarwasserzone
erreichen.
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Die Flockenochicht wirkt auf das aufwärtsströmende Vtasser als schwebenden,
vorwiegend adsorbierend wirkendes Filter, so daß die im Rohwasser enthaltenen Verunreinigungen
zurückgehalten werden. Aus der Klarwasserzone wird das gereinigte Wasser zur weiteren
Verwendung abgezogen. Ein Teil des Flockenachlammes, vermischt mit Wasser, wird
in gesondert angeordnete Schlammabsetz- und Sohlemmalterungsbecken abgeleitet.
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Bekannte, nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtungen sind in der
Weise ausgebildet, daß im unteren Teil von kreisrunden Becken mit senkrechter Wandung
gelochte Rohwasserverteilerrohre ringförmig angeordnet sind, aus denen das Rohrnasser
austritt und nach oben aufsteigt. In Höhe der etwa oberen Begrenzung der Flockenfilterschicht
sind ein oder mehrere, oben offene Leitungen für die Iäickführung eines Teiles
des Schlamm-Wasser-Gemisches angeordnet.
Die Zeitungen münden in
außerhalb der Aufbereitungsbecken vorgesehene Schlammalterungeräume.
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Eine andere Ausführungsart dieser Vorrichtungen weist über den gelochten
Verteilerrohren noch eine zusätzliche, mit Öffnungen versehene Platte zur besseren
Verteilung des Rohwassers auf. Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß
sie durch ihre bauliche Gestaltung als Becken mit kre irrundem Grundriß nur als
Anlagen, die relativ kleine Dimensionen aufweisen, wirtschaftlich vertretbar sind.
Sie lassen daher nur eine begrenzte Durchsatzleistung zu. Die getroffenen 1r1aßnahmen
zur Erhöhung der Durchsatzmenge durch-Anordnung mehrerer Becken bedingen einen großen
umbauten Raum, der als ein weiterer wirtschaftlicher Nachteil zu werten ist. Außerdem
ergibt sich, daß durch die Ausbildung der Becken mit senkrechter Wandung keine Geschwindigkeitsabnahme
des aufströ tuenden .7assers eintritt. Das hat zur Folge, daß nur ein labiles Schwebefilter
entsteht. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich in größerem Maße Plockenschlamm am
Boden absetzt und dabei die Öffnungen der Verteilerrohre verstopft. Eine Erhöhung
der Geschwindigkeit des austretenden Rohwassers zur Beseitigung der Ablagerungen
bewirkt jedoch, daß die bereits gebildeten Flocken zerstört werden. Bereits gerinfügige
Kapazitätsschwankungen wirken sich nachteilig auf die Stabilität des Schwebefilters
aus. Ferner ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Rohwasser bekannt, die aus
einem runden Becken mit senkrechter Wandung besteht. Im Becken selbst wird durch
schräge und gerade Leitwände eine Misch- und eine Umwälzzone gebildet, in der die
Flocken nach vorheriger Fällmittelzugabe entstehen. Die Umwälzung des Rohwassers
wird durch eine Rühreinrichtung bewirkt. Das Rohwasser gelangt vermittels der schrägen
Leitwänd@in die äußere Randzone des Beckens, wo es zur Umkehr der Bewegungsrichtungp.",
in die Aufwärtsbewegung, gezwungen wird. In der äußeren Rand-. zone verringert sich
die Aufstiegsgeschwindigkeit stetig, so daß es zur Ausbildung des Schwebefilters
kommt. Der setzt sich am Boden des Beckens ab. Schlammabsetzräume sind .nicht vorgesehen.
Nachteilig
an dieser Vorrichtung ist ebenfalls, daß sie durch ihre runde Ausbildung
nicht beliebig groß für unterschiedliche
Durchsatzmengen ausgebildet
werden kann. Die Rühreinrichtung verlangt eine intensive Wartung,
da von ihrer einwandfreien Funktion der Wirkungsgrad der gesamten
Anlage abhängt. Auch ist . es besonders nachteilig, daß selbst bei normalen
Umdrehungen der Rühreinrichtung so hohe Randgeschwindigkeiten im
Wasser
auftreten, daß sowohl Flocken zerschlagen werden als auch nicht
immer ein stabiles Schwebefilter entsteht. Hinzu kommt noch,
daß
dem aufströmenden Wasser infolge der senkrechten Umfassungswände
nur eine geringe Flächenzunahme zur Verfügung steht, was
sich
auf die Stabilität den Schwebefilters nachteilig auswirkt. Im Verhältnis zur gesamten
Oberfläche der Einrichtung ist die Filterfläche klein, so daß auch die Durchsatzleistung
nur ver-hältnismäßig gering ist. Die Vergrößerung der Filterfläche
kann
nur mit einer Vergrößerung den Durchmessers des Beckens
er-
reicht werden. Die Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers darf nur so groß
sein, daß ihr entgegen die Schwerschlammflocken zu Boden sinken können.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, die so ausgebildet
iet, daß in einem Becken mit kreisrundem Grundriß und senkrechter
Umfassungswand ein oben offener trichterförmiger Kreisring aus-
gebildet
ist, der einen kegeletumptförmigen Raum in sich ein-
schließt. Das
Rohwasser durchströmt von oben nach unten zunächst
den kegelstumpfförmigen
Raten, der zugleich die Funktion eines
Reaktio nsraumee hat,
und tritt unten in den trichterförmigen Kreisring ein. Sömit entsteht
eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Wassers. 8s strömt im Kreisring mit
sich stetig verringernder Geschwindigkeit aufwärts. Dort bildet sich auch
das Schwebefilter aus..In Höhe der oberen Begrenzung des Schwebe-
filters
sind in den äußeren Wänden den trichterförmigen Kreis-
ringes
Öffnungen vorgeeehenf durch die der Abzug eines Teiles
des Schlamm-Wasser-Gemisches
erfolgt. Das Gemisch fließt dabei
in den von der Umfassungerand und
der äußeren schrägen Seiten- . wand des trichtertürmigen Kreierimrges
gebildeten Raun. Der
Schlam setzt eich dort ab und kaüün
weh der Alterung entfernt
werden. - ß ". äy t 0
I i s1
Als Nachteil dieser Vorrichtung wird angesehen,
daß wiederum die runde Bauform eine Beschränkung für die Wassergewinnung
darstellt. Durch die bauliche Gestaltung des Schwebefilterraumes als trichterförmiger
Kreisring ist der Nachteil entstanden, daß der Nutzung des Beckens zur Klarwassergewinnung
der kegeleörrnige Reaktionsraum verloren geht. Letzterer wird
in den mei-
sten Fällen nur bei der Aufbereitung von Oberflächenwässern
mit
niedrigen Temperaturen benötigt.
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Schließlich sind auch Vorrichtungen bekannt, die eine recht-
eckige
Grundrißform aufweisen. Dabei sind je zwei Sehwebefilterbecken
und ein von ihnen eingefußter Schlammabeetz- und Schlammalterungsraum
zu einer Funktionseinheit zusammengeschlossen.
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Jedes der Becken ist im Querschnitt so gestaltet, daß der unte-
re
Beckenteil dreieckförmig und der obere Teil reehteckförmig ausgebildet
sind. Die jeweils inneren Begrenzungswände stellen
zugleich die Einfassung
des dazwischen gelegenen Schlammraumes dar. Somit weist im Querschnitt
der obere Teil den Schlammraumes ebenfalls Rechteckform
auf, wogegen der untere Teil in
Anpassung an die schrägen Seitenwände
der Schwebefilterbecken so ausgebildet ist, daß zwei nebeneinanderliegende
dreieckförurige Räume entstehen.
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Das Rohwasser tritt in die Schwe befilterbecken
vorzugsweise
unten ein und strömt mit sich verringernder Geschwindigkeit
aufwärts. Die Schwebefilterzone ist so bemessen, daß sie zu-
gleich,
infolge des längeren-Weges des Wassern bis zur Ober-fläche
des Schwebefilters, als Reaktionszone dient. In Höhe der öoe2en
Begrenzung des Schwebefilters befinden sich in der
Wandung zum
Schlammraum Öffnungen zur Ableitung eines Teilen
vom
Plockenschlamm-Wasser-Genisch.
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Im Schlammraum sinken die Flocken langsam nach unten. Das
Klarwasser
wird mittels Überlaufrinnen abgezogen.
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Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß von der
gesamten
zur Verfügung stehenden Beckenoberfläche
die den
Schlammraumes
nicht zur Erzielung
eines möglichst großflächigen Flockenfilters genutzt
werden kann.
Die Klarwaesergewinaung
aus dem Schlammraum ist infolge
der darin vorherrschenden
Se-
| ringen Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers beschränkt. Die |
| Aufwendungen für Bau und Betrieb der Vorrichtungen sind
demzu- |
| folge relativ hoch, wobei noch hinzu kommt, daß sich der unte- |
| re Teil des Schlammraumes bautechnisch schwer herstellen läßt. |
| Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur |
| -Grobaufbereitung von Rohwasser nach dem Schwebefilterprinzip |
| unter Beibehaltung seiner Bedingungen und Funktionen zu schaf- |
| fen, die bei geringeren baulichen Aufwendungen höhere Durcheatz- |
| leistuagen im Verhältnis zu Anlagen gleicher Größe erreicht. |
| Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Einrich- |
| tung so auszubilden, daß unter Verwendung eines Schwebefilter- |
| raumes und eines oder mehrer gesondert angeordneter Schlammab- |
| setz- und Schlammalterungaräume eine maximal großflächige |
| Flockenfilterachicht entsteht. Dabei soll jeder der Schlammab- |
| setz- und Sehlammalterungeräume einen zusätzlichen Klarwaeser- |
| abzug unter Sendung des Prinzips der dynamischen Schlammab- |
| trennung ermöglichen. Die gesamte Einrichtung
soll einfach |
| konstruiert sein, so daß die Herstellung ohne besonderen Auf- |
| wand erfolgen kann. Es soll ferner möglich sein, die baulichen |
| Funktionseinheiten nachdem Baukastenprinzip aneinander zu |
| reihen und $u einer Aufbereitungsanlage zusammen zu fügen.
Da- |
| bei ist anzustreben, daß die Montagebauweise Verwendunäfinden |
| kann. |
| Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt
gelöst z |
| In einem Aufbereitungsbecken mit rechteckigem Grundriß und |
| aenkreahten Umfasaungswänden bilden die Längswände und von |
| ihnen vorzugsweise in Höhe der oberen Begrenzung der Plocken- |
| filterachicht ausgehende, nach unten gerichtete Schrägwände
die |
| Schlammabaets- und Schlamal.teruugaräune, die ihrerseits
mit |
| dem von ihnen beiderseitig begrenzten Schwebefilterraum
mit |
| einer V-förmigen Qaerachnitfiform zu einer Funktionseinheit
zu- |
| sammengefügt sind. Dabei weisen die Schrägwände im oberen
Teil |
| Öffnungen auf, dis in Schlamm»saerriiekfUhrurgakanäle,
zur |
| RückiUhrung einen Teiles des iilockeuschlam Waseer-Geeischea |
| in die Schlammabsetz- und Schlammalterungeräume münden.
Die ' |
| Rückführungskanäle enden nahe der Sohle. In den oberen Spitzen |
| der Schlammabsetz- und Schlammalte rungsräume sind regulierbare- |
| Klarwasserabzugavorrichtungen angeordnet. |
| Mehrere Aufbereitungsbecken können zu einer Anlage so zusammen- |
| gefügt sein, daß die einzelnen Funktionseinheiten nebeneinander |
| unter Fortfall ihrer jeweils angrenzenden senkrechten Längswände |
| angeordnet sind, wobei dann die ,Schrägwände im Querschnitt
eine |
| symmetrische W-Form bilden. |
| Die Schlammwasserrückführungakanäle sind zweckmäßigerweise
im |
| Inneren der Schlammabsetz- und Schlammalterungeräume
an den |
| Schrägwänden angeordnet. |
| Zur Beschleunigung des Absetzvorganges und zur Vereinfachung
des |
| Abzuges des gealterten Schlammes aus den Schlammab®etz-
und. |
| Schlammalterungeräumen kann der untere Raumteil jeder der |
| Schlammräume durch Abschrägungen in ein oder mehrere-Schlemn- |
| sümpfe mit V-förmigen Querschnitt aufgeteilt sein. |
| Die Erfindung zeigt insbesondere den Vorteil, daß die recht- |
| eckige Grundrißform für das Aufberei tungebecken, die eich
als |
| baulich wirtschaftlichste erwiesen hat, zur Ixßeung der
Aufgabe |
| beibehalten werden kann. Dadurch ist es auch möglicb, die |
| Beckengröße je nach Bedarf zu variieren, ohne daB unerwünscht |
| hohe Aufwendungen für Bau und Betrieb entstehen. |
| Infolge der V-förmigen Querschnittform desi Schwebefilterraumee |
| entsteht für das von unten nach oben fließende Rohwasser
eine |
| proportionale Flächenzunahme, wodurch eine stetige GesAhrrindig- |
| keitsabnahme des aufetrömenden Rohwassere'und 'd16 Ausbildung |
| einen stabilen Schwebefilters erzielt wird-Die Öffnungen
in |
| den Schrägwänden zu den Schlammräumen bewirhen,.daß durch
den |
| Abzug eines Teilstromes des Schlamm^Waseer-Gemisghee
enGe- |
| schwindigkeitssprung in H'dhe der Öffnungen im-'sufwärteströmenden |
| Rohwaeeer entsteht. Dadurch kommt es dort zu einer_echarfen |
| Trennung zwischen der Plockenfilterschicht und der darUberetehen- |
| den 8larwasserzone. Es erfolgt eine nahezu vollständige
Aus- |
| nutzung der gesamten Beckenoberfläche für die Ausbildung des |
| Schwebefilters und damit für die Wassergewinnung. Die Verringe- |
| rung des Volumens der Klarwasserzone durch die oberen Raumteile |
| der Schlammräume ist praktisch bedeutungslos. |
| Hinzu kommt der Vorteil, daß die Schlammräume noch zusätzlich |
| für einen Klaraasserabzug genutzt werden können. Entscheidend |
| dafür ist die Anwendung des Prinzips der dynamischen Schlammab- |
| trennung bei der Einleitung des Teilstromes Flockenschlamm-Wasser- |
| Gemisch in die Schlammräume, wodurch das im Gemisch enthaltene |
| Klarwasser vom Schlamm getrennt wird und über die Abzugsvorrich- |
| tungen abgezogen werden kann. Dadurch entsteht eine erhebliche |
| Durchsatzsteigerung der gesamten Anlage. |
| Des weiteren liegt ein wesentlicher Vorteil auch darin, daß
sich |
| mehrere Aufbereitungsbecken zu einer größeren Anlage ohne beson- |
| dere Aufwendungen zusammenfassen lassen. Indem die jeweils
an- |
| grenzenden Längswände weggelassen werden, kann sich
die Schwebe- |
| filterachicht über die so entstandene größere Oberfläche aus- |
| bilden, ohne daß störende Einbauten vorhanden sind. |
| Die gesamte bauliche Gestaltung gestattet die Anwendung der |
| Montagebauweise. |
| 8chalungstechnische Schwierigkeiten, wie bei den bekannten |
| Vorrichtungen werden weitestgehend vermieden. |
| Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel |
| näher erläutert werden. In. der Zeichnung zeigen: |
| Pig. 1 den Querschnitt durch ein Aufbereitungsbecken |
| der kleinsten Panktionseinheit, das aus zwei |
| Schlammabsetz- und Schlammalterungsräumen und |
| einem Schwebefilfierraum besteht, |
| Fig. 2 den Qmrechnitt durch ein aus zwei Funktions- |
| einheiten gebildetes Aufbereitungsbecken, |
| Fig. 3 eine Detaildarstellung einer Klarwasserabzugs- |
| vorricht der Schlammabsetz- und Schlamm- |
| altexungsrme im Querschnitt, |
| Fig. 4 den Schnitt A-8 nach Pig. 1 durch die Schräg- |
| wand zwischen |
| und Schwebefilterraum. |
| In Fig. 1 ist ein Aufbereitungsbecken 1 der kleinsten Funktions- |
| einheit dargestellt. Das Aufbereitungsbecken weist einen recht- |
eckigen Grundriƒ und senkrechte Umfassungewände
auf. Die Längswände 2 des Aufbereitungsbeckens bilden mit von
ihnen ausgehenden
Schrägwänden
3 die Schlammräume 4. Die Schrägwände bestehen aus Fertigteilplatten 12, wobei je
eine äußere und eine innere Wandung ausgebildet ist, die voneinander in einem Abstand
ange-
ordnet sind, der der Steghöhe
üblicher Stahlbeton-T-Träger
13
entspricht. Auf
den Stahlbetonträgern
liegen die Pertigteilplatten
so auf, daƒ Kanäle
entstehen, die als Schlammwasserrückführungskanäle
8 dienen. Die jeweils von der Beckenmitte
gesehen
äußeren Wandungen
der Schrägwände
sind in Höhe der Klarwaaserzone
14 mit den senkrechten
Längswänden verbunden
und enden nahe
der Sohle 10. Die inneren Wandungen dagegen
beginnen
etwa in
Höhe der oberen Begrenzung der Plockenfilterschicht
6, wobei sie
Öffnungen 7 für die Schlammwaeserrückführung
freilassen
und
sind mit der Beckensohle fest verbunden.
Die Schlammräume
fassen
in der Mitte des Aufbereitungsbeckens
den Schwebefilterraum
5
ein, so daß die Schrägwände sowohl die Begrenzungen für
die
Schlammräume
als auch für den Schwebefilterraus darstellen. Der Schwebefilterraum erhält demzufolge
im Querschnitt eine V-förmige Ausbildung. Die Schlammräume bilden in Verbindung
mit dem Schwebefilterraum eine Funktionseinheit. Die Schlac®räume sind in ihren
unteren Raumteilen so gestaltet, daƒ mittels nach innen weisender Abachrägungen
11 eine V-Form entsteht.
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In den unteren Teil des Schwebefilterraumes münden RohWasserzuführungsrohre
15, so daƒ das Rohwasser den Schwebefilterraum von unten nach oben
durchströmt. Die Geschwindigkeit nimmt dabei infolge der proportionalen Flächenzunahme
stetig ab. Über die obere Kante der inneren Wandung der Schrägwände 3 fließt ein
Teiletrom Plockenschlamm Wasser-Gemisc h in die Schlammwasserrückführungskanäle
und von dort in die Schlammräume. Nach dem Austritt des Schlamm-Wasser-Gemisches
aus den Rückführungskanälen sinken die Schlammflocken infolge der plötzlichen Geschwindigkeitsverminderung
langsam nach unten, während das Klarwasser eine aufwärtsgerichte Bewegungskompenente
erhält.
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Der abgesetzte und gealterte Schlamm wird mittels Schlammabzugs-
Vorrichtungen
16, die sich unten in den Schlammräumen befinden, entfernt. In der obersten Spitze
jedes der Schlammräume sind regulierbare Klarwasserabzugsvorrichtungen 9 angeordnet,
die aus Schraubmuffen und einfachen Rohren bestehen. Im Bestreben des Wassers, einen
Spiegelausgleich zwischen der äußeren Klarwasserzone 14 und denen der Schlammräume
zu erreichen, tritt das Klarwasser der Schlammräume in die Abzugsvorrichtungen und
von dort in die Ableitungegerinne 17, die quer über der Anlage verlaufen. Das Klarwasser
des Schwebefilterraumes tritt direkt in die Ableitungsgerinne ein. Zum Abzug des
abgesetzten Schwerschlammes aus dem Schvrebefilterraum sind auf dessen Sohle ebenfalls
regulierbare Abzugsvorrichtungen 18 angeordnet.
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In Figur 2 ist ein Aufbereitungsbecken dargestellt, das aus zwei Funktionseinheiten
nach Pig. 1 zusammengesetzt ist.
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Dabei sind die einzelnen Funktionseinheiten unter Fortfall ihrer jeweils
angrenzenden hängswände 2 nebeneinander angeordnet.
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Im Querschnitt der Anlage stellen die Schrägwände 3, die die Schlammräume
4 und Schwebefilterraum 5 begrenzen, eine symmetrische W-Form dar, wobei die angrenzenden
Schlammräume ebenfalls infolge der Abechrägungen 11 eine symmetrische W-Form aufweisen.