DE19731264A1

DE19731264A1 - Wasserabzug an Abzugbecken

Info

Publication number: DE19731264A1
Application number: DE19731264A
Authority: DE
Inventors: Roland Wisotzki
Original assignee: EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Current assignee: EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1997-07-21
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: DE19731264B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserabzug und/oder Schlammabzug an Absetzbecken. Absetzbecken kommen insbesondere in Kläranlagen aber auch in Aufbereitungsanlagen vor. In Klärwerken dient das Absetzbecken zur Trennung von Wasser und Schlamm. In allen Abwasserreinigungsanlagen fallen unterschiedliche Schlämme an. Ziel ist, das Abwasser vom Schlamm zu trennen.

Je nach Schlammart wird Wasser und/oder Schlamm am Absetzenbecken abgezogen.

Der Abzug von Schwimmschlämmen ist besonders schwierig. In der Regel wird der anfallende Schwimmschlamm mit einem Schildräumer zusammengeschoben und in einen Vorlagebehälter für eine nachfolgende weitere Entwässerung gepumpt. Eine geeignete Entwässerungsanlage ist z. B. eine Siebtrommeltrocknung.

Der herkömmliche Schwimmschlammabzug benötigt viel "Spülwasser", so daß das Verhältnis Schlamm/Wasser inakzeptabel hoch ist. Durch den hohen Wasseranteil kommt es zu langen Laufzeiten der Pumpen und damit zu hohen Energiekosten. Durch häufiges Trockenlaufen der Pumpen kommt es zu kleinen Standzeiten und hohen Reparatur- und Beschaffungskosten. Es besteht ein erheblicher Reinigungsaufwand, der manuell zu erledigen ist, weil sich im Sammeltrog Schwimmschlamm sammelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wasserabzug und/oder Schlammabzug zu verbessern. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Schwierigkeiten an bekannten Absetzbecken daraus resultieren, daß die Pumpe zeitweise leer läuft. Dabei läuft die Pumpe in der Regel zeitgesteuert bzw. weggesteuert. Die Pumpe wird von dem Schlammräumer in Gang gesetzt und auch wieder ausgeschaltet. Der Schalter kann mechanischer Art, aber auch berührungslos arbeitend ausgebildet sein.

Nach der Erfindung wird dadurch eine wesentlich Verbesserung erreicht, daß
entweder a) eine Pumpe mit einem Schwimmschalter verwendet wird. Der Schwimmschalter schaltet aus, wenn der Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel in der Ansaugöffnung der Pumpe bzw. in der Leitung der Pumpe ein Sicherheitsmaß unterschritten hat. Das erfolgt wiederkehrend, wenn Wasser bzw. Schlamm nachläuft und die Pumpe dadurch wieder in Gang gesetzt wird. Auf diesem Wege entsteht ein intermittierender Pumpenbetrieb.
Oder b) in der Zuleitung einer Pumpe, die während des oben erläuterten Intervalls dauernd läuft, ein verstellbarer Überlauf zugeordnet ist. Durch Verstellung des Überlaufes wird der Wasserzulauf geregelt und der notwendige Wasserstand vor dem Pumpeneinlauf gesichert. Der Pumpenbetrieb wird dadurch kontinuierlich, der Wasser- bzw. Schlammzulauf pulsierend.
Oder c) die Pumpenleistung entsprechend dem Wasserstand vor der Pumpe geregelt wird. Zu der Regelung gehört auch eine Wasserstandsmessung. Der Pumpenbetrieb ist dadurch wie in der Variante (b) kontinuierlich. Der Wasser- bzw. Schlammzulauf gering pulsierend und im günstigsten Fall gleichbleibend.

Der intermittierender Pumpenbetrieb (a) beinhaltet einen gravierenden Unterschied zu herkömmlichen Einrichtungen, die während der vorgesehenen Zeit ununterbrochen laufen. Mit dem intermittierenden Betrieb stellt sich die Erfindung gegen das allgemeine Bestreben nach kontinuierlichen Betriebsvorgängen. Diesem Bestreben liegt die Erfahrung zugrunde, daß sich mit der Häufigkeit von Schaltvorgängen der Verschleiß erhöht.

Dem erfindungsgemäßen intermittierenden Betrieb liegt die Erkenntnis zugrunde, daß überdimensionierte Pumpen und jede Störung im Zufluß zur Pumpe zu einem Leerlaufen der Pumpe führen können, weil die Pumpe mehr abzieht als zuläuft.

Nach der Erfindung wird der Pumpenbetrieb deshalb unterbrochen, sobald ein Sicherheitsmaß des Wasserspiegels und/oder Schlammspiegels über der Pumpe unterschritten wird. Das Sicherheitsmaß ist der untere Sollwert. Die Pumpe wird wieder in Gang gesetzt, wenn ein oberer Sollwert erreicht ist. Der Abstand zwischen beiden Sollwerten bestimmt die Pumpenlaufzeit.

Vorteilhafterweise bewirkt der intermittierende Pumpenbetrieb auch einen schonenderen Wasserabzug und/oder Schlammabzug. Durch die Unterbrechung des Zulaufes wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit reduziert.

Bei der Variante (b) wird der Wasserzufluß mit Hilfe des beweglichen Überlaufes so geregelt, daß die Pumpe dauernd laufen kann. Bei einem ortsfesten Überlauf verzögert sich der Zulauf in Abhängigkeit von dem Verhältnis des Wasserspiegels bzw. Schlammspiegels am Überlauf zur Überlaufkante. Bei geringer Differenz entsteht entsprechend dem geringen Gefälle eine geringe Fließgeschwindigkeit. Nach der Erfindung wird die Fließgeschwindigkeit von Wasser und/oder Schlamm durch Höhenverstellung des Überlaufes wesentlich beeinflußt. Wie oben beschrieben, bestimmt das Gefälle die Fließgeschwindigkeit des Wassers bzw. Schlammes. Durch Änderung des Gefälles mittels Höhenverstellung des Überlaufes kann die Fließgeschwindigkeit in verschiedenen Richtungen beeinflußt werden. Z.B. kann die Fließgeschwindigkeit in den Fließintervallen vergleichmäßigt oder einem gewünschten anderen Verlauf angepaßt werden. Vorteilhafterweise kann der Überlauf seine Höhe selbsttätig verstellen. Ein Beispiel für eine derartige Ausbildung ist unten dargelegt. In dieser Ausbildung ist eine Regelung des Wasser- bzw. Schlammzuflusses ohne herkömmliche Meß- und Regelorgane möglich.

Eine weitere Variante (c) zur Sicherung des Wasserstandes vor der Pumpe ist die Anpassung der Pumpenleistung. Die Pumpenleistung kann durch Erhöhung oder Reduzierung der Pumpendrehzahl verändert werden.

Wahlweise werden die Variante (a) bis (c) unterschiedlich oder alle miteinander kombiniert.

Der Überlauf kann die Form eines Schwimmschalters besitzen. Wahlweise ist auch nur der Schwimmschalter vorgesehen.

Der Überlauf kann auftriebsabhängig bewegt werden. Durch Erhöhung des Auftriebes kann der Zulauf reduziert werden, wenn der Zulauf größer als die Pumpenleistung ist. Umgekehrt kann der Zulauf vergrößert werden, wenn der Zulauf kleiner als die Pumpenleistung ist. Die Steuerung des Überlaufes kann auch unabhängig von der Pumpensteuerung mit Schwimmschalter von Vorteil sein.

Ein anderer wesentlicher Vorteil des höhenverstellbaren Überlaufes ist, daß der Wasserstand bzw. Schwimmschlammstand ohne Beeinträchtigung der Abzugfunktion infolge unterschiedlicher Zulaufmengen variieren kann. Es wird - je nach Zielrichtung - z. B. nur Schwimmschlamm abgezogen. Ein Zusetzen eines Sammeltroges ist nicht zu befürchten. Reinigungsmaßnahmen werden entbehrlich, die an herkömmlichen Vorrichtungen manuell durchzuführen sind.

Wahlweise kann der Überlauf zugleich den Schwimmschalter bilden. In diesem Fall dient der Überlauf zugleich als Betätigungsmechanismus.

Günstige Verhältnisse stellen sich ein, wenn der Überlauf durch eine innen und außen wasserberührte Hülse mit Auftriebskraft gebildet wird, wobei die Auftriebskraft bei Erreichen eines oberen Sollwertwasserspiegels oder oberen Sollwertschlammspiegels an einer Hülsenseite gleich dem Hülsengewicht ist.

In der Variante a) wird dann mit Erreichen des oberen Spiegels die Pumpe eingeschaltet. Die Pumpe zieht das in der Hülse eingeschlossene bzw. einfließende Wasser oder Schlamm ab. Dadurch reduziert sich die Auftriebskraft, so daß die Hülse mit ab sinkendem Wasserspiegel oder Schlammspiegel ab sinkt.

Bei Erreichen eines unteren Sollwertwasserspiegels oder eines unteren Sollwertschlammspiegels wird die Pumpe nach der Variante (a) ausgeschaltet. Nach dem Abschalten fließt Wasser bzw. Schlamm zu und erhöht sich die Auftriebskraft mit aufsteigendem Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel, bis die Hülse aufschwimmt und die Pumpe wieder eingeschaltet wird.

Nach der Variante (b) läuft die Pumpe während des vorgesehenen, z. B. durch das Räumschild bestimmten Betriebsintervalls, durchgehend. Ein Absinken der Hülse bewirkt eine Vergrößerung des Überlaufes. Dadurch wird der Wasserzulauf vergrößert. Die Hülse sinkt solange ab, bis es aufgrund zu großen Wasserzulaufes zu einem Ansteigen des Wasserspiegels in der Hülse kommt. Die zunehmende Wasserstandshöhe in der Hülse bewirkt eine Erhöhung des Hülsenauftriebes. Das heißt, die Hülse steigt wieder auf und der Überlauf bzw. Wasserzulauf reduziert sich.

Es entstehen eine hin- und hergehende Hülsenbewegung und ein pulsierender Wasser- und Schlammzulauf
Wahlweise wirkt die Hülse in der Variante (c) nicht ein- und ausschaltend, sondern als Schwimmer und Meß- und Stellorgan auf eine Drehzahleinstellung der Pumpe.

Die oben erläuterten Verhältnisse mit Wasserabzug bzw. Schlammabzug in der Hülse und Wasserzufluß bzw. Schlammzufluß von außen können auch umgekehrt werden, so daß das Wasser bzw. der Schlamm außen abgezogen wird und von innen zufließt.

Vorzugsweise ist die Auftriebskraft der Hülse in der Endphase so groß, daß die Hülse mindestens 1 cm aus dem Wasser bzw. Schlamm herausragt. Die obere Grenze für das Herausragen kann 3 cm und mehr betragen. Das Herausragen ist eine Frage des Auftriebes und der Auftrieb eine Frage der Hülsenauslegung. Z.B kann für größere Becken mit einer nennenswerten Wellenbildung auch ein Herausragen von 10 cm und eine dementsprechende Hülsenauslegung empfehlenswert sein.

Die Hülse sitzt wahlweise verschiebbar auf dem Pumpeneinlauf oder einer Pumpenleitung. Das Wasser bzw. der Schlamm muß nicht allein von oben einlaufen, vielmehr kann das Wasser bzw. der Schlamm auch seitlich oder von unten durch geeignete Öffnungen eintreten, um z. B. eine Füllung der Hülse zu bewirken, die nach dem oben erläuterten Freigeben der Pumpe eine sofortige Betätigung der Pumpe bewirkt. Eine Möglichkeit zur Umsetzung eines solchen Wasserzuflusses ist mit dem Spiel zwischen Hülse und Pumpeneinlauf bzw. zwischen Hülse und Pumpenleitung gegeben. Nach der Erfindung wird das Spiel so groß gewählt, daß Wasser bzw. Schlamm in die Hülse durchdringen kann.

Die Erfindung zeigt folgende wesentliche Vorteile:

- automatische Anpassung an variierende Höhenstände im Becken
- optimale gleichbleibende Oberflächenströmung des Schwimmschlammes eine wesentlich kürzere effektive Betriebszeit der Pumpe, z. B. nur noch 20%
- gegenüber Pumpen an Klärbecken in herkömmlicher Ausführung
- keine Rückstände von Schwimmschlamm im Sammeltrog
- keine manuelle Reinigung.
- Einsparung bei Energie- und Material- und Personalkosten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf eine Kläranlage bzw. ein Klärbecken für Schwimmschlamm dargestellt.

Fig. 1 und 2 zeigen zusammen ein Abzugsrohr 1, das auf einem Ständer mit einer Platte 2, Stützen 3 und Streben 4 montiert ist. An das Rohr 1 ist eine Tauchpumpe in nicht dargestellter Weise angeflanscht. Es handelt sich um eine ABS Piranha Pumpe des Typs 25-2 mit Ansaugöffnung nach oben.

In anderen Ausführungsbeispielen ist eine Saugleitung einer Pumpe an das Rohr 1 angeflanscht.

Der Innendurchmesser des Rohres 1 beträgt 230 mm, der Außendurchmesser 253 mm.

Die Fig. 3 und 4 zeigen gemeinsam eine Hülse 10, die auf das Rohr 1 aufgesetzt wird. Die Hülse 10 hat einen Innendurchmesser von 257 mm. Dadurch besteht ein Spalt von 4 mm zwischen Hülse 10 und Rohr 1, durch den Wasser bzw. Schwimmschlamm bis in das Rohr 1 eindringen kann.

Die Hülse 10 ist mit zwei ringförmige Auftriebskörpern 11 und 12 versehen, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Der eine Auftriebskörper 11 ist außen an der Hülse 11 angeordnet und ist allein nicht ausreichend, um ein Aufschwimmen der Hülse 10 zu bewirken. Der andere Auftriebskörper 12 sitzt oben auf der Hülse 10 und ragt sowohl nach innen als auch nach außen und besitzt ein wesentlich größeres Hohlraumvolumen als der Auftriebskörper 11. Dementsprechend hoch ist seine Auftriebskraft.

Funktionsweise nach der Variante (b):
Während des Umlaufes des Räumschildes in einem kreisförmigen Becken bleibt die Pumpe weitgehend ausgeschaltet. Sie wird erst eingeschaltet, wenn der Räumschild wenige Meter vor dem am Beckenrand angeordneten Wasser- und Schlammabzug ist.

Bei Pumpenstillstand schwimmt die Hülse 10 auf. Nach dem Start der Pumpe und nach Einsetzen der Pumpensaugwirkung sinkt der Wasserstand innerhalb der Hülse 10. Der Hülse 10 wird damit Auftrieb entzogen. Die Folge ist ein Absinken der Hülse 10. Mit Absinken der Hülse 10 läuft immer mehr Schwimmschlamm-Abwassergemisch über. Läuft mehr über, als die Pumpe abfördern kann, so steigt der Wasserstand innerhalb der einen Schwimmkörper bildenden Hülse. Der Auftrieb erhöht sich und der Überfall bzw. Wasser- und Schlammzulauf werden reduziert, ggfs. durch Aufsteigen der Hülse über den Wasser- bzw. Schlammspiegel hinaus unterbrochen. Damit ist gewährleistet, daß nur soviel Schwimmschlamm überfällt, wie die Pumpe fördert.

Die Pumpe wird von dem Räumschild ausgeschaltet, wenn sich der Räumschild nach fortschreitender Bewegung hinter dem Ablauf befindet.

Claims

1. Abzug für Wasser und/oder Schlamm an Absetzbecken, inbesondere mit einem umlaufenden Räumer, der die Pumpe in Gang setzt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Pumpe mit einem Schwimmschalter (10) versehen ist und der Schalter so eingestellt ist, daß er die Pumpe abschaltet, wenn der Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel in der Ansaugöffnung der Pumpe oder in der Leitung ein Mindestmaß unterschreitet und/oder
b) ein beweglicher Überlauf vorgesehen ist, dessen Bewegung vom Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel bestimmt ist und/oder
c) eine leistungsgeregelte Pumpe vorgesehen ist, deren Regelung vom Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen intermittierenden Pumpenbetrieb während des Wasserabzuges bzw. Schlammabzuges.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen beweglichen Überlauf (10).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Überlauf zugleich den Schwimmschalter bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf und/oder der Schwimmschalter durch eine Hülse (10) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) mit einem Auftriebskörper (11, 12) versehen ist oder als Auftriebskörper ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse bei unterschiedlichen Wasserspiegeln bzw. Schlammspiegeln unterschiedliche Auftriebskräfte besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) in der oberen Stellung mindestens 1 cm aus dem Wasser bzw. Schlamm vorragt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) in der oberen Stellung aus dem Wasser bzw. Schlamm vorragt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) auf dem Pumpeneinlauf und/oder einer Pumpenleitung sitzt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Wasser und/oder Schlammeinlauf von der Seite und/oder von unten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Wasserdurchtritt und/oder Schlammdurchtritt zwischen der Hülse (10) und dem zugehörigen Hülsensitz (1).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch ringförmige Auftriebskörper (11, 12) an der Hülse (10), die sowohl nach außen als auch nach innen ragen, wobei im Falle eines Wasser- bzw. Schlammabzuges im Hülseninneren die Auftriebskraft des äußeren Auftriebskörpers allein nicht ausreicht, um ein Aufschwimmen der Hülse zu bewirken und wobei im Falle eines Wasser- bzw. Schlammabzuges am Hülsenäußeren die Auftriebskraft des Innern Auftriebskörpers allein nicht ausreicht, um ein Aufschwimmen der Hülse zu bewirken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, gekennzeichnet durch ein Aufschwimmen der Hülse, wenn der Zulauf größer als die Pumpenleistung ist, und durch ein Absinken der Hülse, wenn der Zulauf kleiner als die Pumpenleistung ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser- bzw. Schlammabzug innen oder außen an der Hülse erfolgen kann und der Wasser- und Schlammzulauf beim innen vorgesehenen Abzug von außen erfolgt bzw. beim außen vorgesehen Abzug von innen erfolgt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch einen Ständer (2, 3, 4) für die Hülse (10) und die Pumpe.