DE19844006A1 - Sandwäsche - Google Patents

Sandwäsche

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Abstract

Die Sandwäsche zur Abscheidung von mineralischem Sand aus einem in einer Abwasser-Kläranlage zu behandelndem Gemisch aus Wasser, organischen Bestandteilen und Sand trennt den mineralischen Sand durch Ausbildung eines Dichtegradienten wirkungsvoll ab, indem durch das Gemisch feinblasig Luft geperlt wird. Der abgeschiedene Sand wird geregelt abgeführt, so daß eine praktisch vollständige Trennung gewährleistet ist. Die Sandwäsche kann die Aufgabe des sonst vorgeschalteten Sandseparators/Sandfangs mitübernehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sandwäsche-Verfahren zur Abscheidung von mineralischem Sand aus einem in einer Abwasser-Kläranlage zu behandelnden Gemisch aus Wasser, organischen Bestandteilen und Sand sowie eine Sandwäsche zur Durchführung dieses Verfah­ rens.
Abwässer aus dem städtischen oder landwirtschaftlichen Bereich enthalten immer einen hohen Anteil an mitgeführten Feststoffen, die größtenteils organischen Ursprungs sind. Diese mitgeführten Feststoffe werden im allgemeinen vor der eigentlichen Wasserbe­ handlung entfernt. Die ersten Schritte bei üblichem Klärverfah­ ren bestehen daher meist in einer zu Beginn erfolgenden Entfer­ nung grober Feststoffteile, gefolgt von einer Entfernung feine­ rer mitgeführter Feststoffteile, die in der bei Klärverfahren üblichen Terminologie häufig insgesamt als "Sand" bezeichnet werden.
Diese feineren Feststoffteile bestehen für die vorgenannten Ab­ wässer zum größten Teil, d. h. häufig zu über 90% aus organi­ schen Bestandteilen und zu einem kleinen Prozentsatz aus mine­ ralischem Sand, d. h. Silikaten und dergleichen. Hauptsächlich aus deponietechnischen Gründen muß dieser mineralische Sand möglichst vollständig von den organischen Bestandteilen abge­ trennt werden.
Die Abtrennung feinerer Feststoffteile umfaßt daher innerhalb einer Abwasserkläranlage im allgemeinen mehrere Schritte, näm­ lich das Zurückhalten der Feststoffteilchen in einem Sandfang, das Abführen dieser Feststoffbestandteile mit einem Sandsepara­ tor und das Herauslösen oder Abtrennen des mineralischen Sandanteils mit einer Sandwäsche.
Für die Durchführung des weiteren Verfahrens, wie auch für die Deponierbarkeit der verschiedenen Rückstände ist es wesentlich, daß die mineralischen Feststoffteile von den organischen mög­ lichst vollständig getrennt werden. Der Erfindung liegt dement­ sprechend das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Sandwäsche so auszubilden und eine Vorrichtung für die Sandwäsche zur Verfü­ gung zu stellen, daß organische und mineralische Feststoffteile möglichst vollständig und mit hoher Sicherheit für jede Fest­ stoffzusammensetzung voneinander getrennt werden.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Sandwäsche- Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, bei welchem durch das Gemisch aus Sand, Wasser und organischen Bestandtei­ len - das ggf. innerhalb des Gesamtklärverfahrens in einem vor­ ausgegangenen Schritt als feuchte Feststoffaufschlämmung erhal­ ten wurde - feinblasig luftgeperlt wird, so daß in vertikaler Richtung eine Trennung der Partikel nach ihrer Dichte erfolgt, und bei welchem der aufgrund höherer Dichte abgeschiedene Sand geregelt abgeführt wird.
Es hat sich gezeigt, daß gerade bei den gegebenen Dichtever­ hältnissen in dem feuchten Feststoffgemisch, das als Klärsand anfällt, ein feinblasiges Durchperlen von Luft durch dieses Ge­ misch aus Sand, Wasser und organischen Bestandteilen auf vor­ teilhafte Weise eine mehr vollständige Trennung nach der Dichte erfolgt. Unter "feinblasig" im Sinne dieser Erfindung wird eine Luftverteilung und Blasengröße innerhalb des Gemisches verstan­ den, wie sie z. B. durch Einleiten der Luft in das Gemisch mit­ tels einer luftdurchlässigen Membran entsteht. Alternativ könn­ te die Luftzuführung durch feine Düsen erfolgen, um eine fein­ blasige Luftzufuhr zu erreichen.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der abgeschiedene Sand geregelt abgeführt wird, und zwar immer dann, wenn genügend reiner Sand abgetrennt wurde.
Damit sich der gewünschte Dichtegradient einstellen kann, ist eine gezielte Bewegung der Teilchen innerhalb des Gemisches notwendig. Dieses "Rühren" kann im einfachsten Fall durch die feinblasig durchperlende Luft selbst erfolgen, die das Gemisch bei hinreichendem Druck der Luftzufuhr in ständiger Bewegung hält.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß das Gemisch aus Sand, Wasser und organi­ schen Bestandteilen während des Luftdurchperlens zusätzlich me­ chanisch gerührt wird.
Die Regelgröße für die Regelung der Sandabfuhr kann auf ver­ schiedene Weise gewonnen werden. Im allgemeinen sollte ein be­ sonderes Sanderkennungsverfahren durchgeführt werden, mit dem erkannt wird, ob der abgesetzte Sand bereits genügend rein ist und bis zu einem gewissen Punkt abgeführt werden kann. Hierfür kann die von einer Sandsonde gewonnene Information verwendet werden. Die Sanderkennung kann alternativ auch durch eine Drehmomentmessung erfolgen, sofern zusätzlich mechanisch ge­ rührt wird.
Besonders vorteilhaft scheint es in vielen Fällen, wenn der ab­ getrennte Sand auf dem Wege des Sichabsetzens und der Abführung zwangsweise entlang der Belüftung geleitet wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Sandwäsche vorgesehen mit einem Absetzbehälter, einer im unte­ ren Bereich des Absetzbehälters angeordneten Belüftungseinrich­ tung zum feinblasigen Einleiten von Luft, einer Einrichtung zum Abführen des abgetrennten Sandes und einer Regeleinheit zur Re­ gelung der Sandabführung.
Zusätzlich kann in dem Absetzbehälter ein Rührer angeordnet sein. Für die Sanderkennung kann entweder im unteren Bereich des Absetzbehälters eine Sanderkennungssonde eingesetzt sein, die mit der Regeleinheit der Sandabführung verbunden ist, oder es kann in dem Falle, daß das Gemisch zusätzlich gerührt wird, dem Rührer ein Drehmomentmesser zugeordnet sein, der mit der Regeleinheit zur Regelung der Sandabführung verbunden ist; die Sandabführung ist dann jeweils mit Erreichen eines bestimmten Drehmoments verbunden.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung verjüngt sich der Ab­ setzbehälter der Sandwäsche nach unten und die Belüftungsein­ richtung nimmt im wesentlichen den gesamten Bodenbereich des Absetzbehälters ein, so daß die Belüftung über den gesamten Querschnitt des Bodenbereichs erfolgt. Hierdurch wird eine in jedem Falle gleichmäßige Belüftung des gesamten Absetzbehälter­ volumens erzielt. Außerdem kann bei Anordnung des Sandauslasses in unmittelbarer Nähe der Belüftungseinrichtung am Bodenbereich des Behälters der Sand zwangsweise entlang der Belüftungsein­ richtung geführt werden, was eine besonders vollständige Tren­ nung ermöglicht.
In derzeitig bevorzugter Ausführungsform besteht die Belüf­ tungseinrichtung in einem Tellerbelüfter, der eine Membran um­ faßt, durch welche die Luft in den Innenraum des Absetzbehäl­ ters abgegeben wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeich­ nung zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Sandwäsche;
Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung des in Fig. 1 als "X" bezeichneten Details.
Fig. 1 zeigt die im Ganzen mit 10 bezeichnete Sandwäsche im Längsschnitt. Die Sandwäsche 10 umfaßt einen in etwa trichter­ förmigen Absetzbehälter 20, in den von oben aus Richtung des Pfeils A das Gemisch aus Sand, organischen Bestandteilen und Wasser eingetragen wird. Der Absetzbehälter 20 besitzt an sei­ nem oberen Ende einen Ablauf 22 zur Abführung des leichteren und damit auftreibenden organischen Materials. An seinem unte­ ren Ende besitzt der Absetzbehälter eine Sandaustragsöffnung 24, durch die der abgetrennte und gereinigte Sand den Absetzbe­ hälter verläßt, wonach er mit Hilfe der Förderschnecke 30 wei­ ter abgeführt wird und die Sandwäsche in Richtung von Pfeil B verläßt. Der Antrieb für die Förderschnecke ist in der Zeich­ nung mit 32 bezeichnet. Weiterhin ist in dem dargestellten Bei­ spiel in dem Absetzbehälter ein Rührer 40 mit mehreren Rührar­ men 42 und dem zugehörigen Rührantrieb 44 eingesetzt.
Im Bereich des Absetzbehälters 20 ist eine Belüftungseinrich­ tung 50 angeordnet, die sich über den gesamten Bodenbereich des Absetzbehälters 20 erstreckt und über einen Drucklufterzeuger 52 mit der erforderlichen Luft beaufschlagt wird. Die Belüf­ tungseinrichtung wird genauer in Fig. 2 beschrieben. Um si­ cherzustellen, daß nur gereinigter Sand in den Austragsbereich der Sandaustragsöffnung 24 gelangt, wird über eine Sanderken­ nung eine Mindestsandstärke über dem Behälterboden gewährlei­ stet, die in diesem Falle mit Hilfe einer Sandsonde 60 erfolgt. Die Sanderkennungssonde kann beispielsweise nach dem Schwin­ gungsresonanzprinzip arbeiten. Die Fluidität der zu behandeln­ den Masse kann gesteuert werden, indem zusätzlich über dem Was­ serzulauf 70 Wasser in den Absetzbehälter eingeleitet und damit dem Gemisch zugeführt wird.
Der Verfahrensablauf für das Sandwaschen in dieser Sandwäsche stellt sich folgendermaße dar. Nach Eintrag des Gemisches aus Sand, Wasser und organischen Bestandteilen entlang Pfeil A wird das Gemisch über die Belüftungseinrichtung 50 mit feinblasiger Luft durchperlt und gleichzeitig bis zu einem gewissen Grade gerührt. Zur Unterstützung dieser Rührbewegung wird das Gemisch zusätzlich mit dem Rührer 40 in Bewegung gehalten.
Aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen den einzelnen Fest­ stoffkomponenten wird sich der Sand absetzen und sich an der Belüftungseinrichtung 50 vorbei in die Sandaustragsöffnung 24 bewegen. Dabei werden organische Anteile bzw. Teile geringerer Dichte durch die feinblasige Luftzufuhr sicher in Schwebe ge­ halten, so daß nur die mineralischen Sandanteile in den Aus­ tragsbereich gelangen und von der Förderschnecke 30 weiter aus­ getragen werden. Die Trennwirkung wird durch die zwangsweise Führung des Sandes über die Belüftungseinrichtung 50 verbes­ sert. Der Sand wird geregelt mit Hilfe des Antriebs der Förder­ schnecke 32 nur dann ausgetragen, wenn durch die Sanderkennung über die Sonde 60 sichergestellt ist, daß der Sand in einer Mindeststärke über dem Behälterboden steht, die dem Abstand zwischen dem Boden des Absetzbehälters 20 und der Sonde 60 ent­ spricht. Die Sonde 60 ist daher mit einer nicht dargestellten Regeleinrichtung und diese wiederum mit dem Antrieb 32 der Ein­ richtung zum Abführen des Sandes in Form der Förderschnecke 30 verbunden.
Die organischen Bestandteile, bzw. Teile geringerer Dichte wer­ den durch den Ablauf 22 aus der Sandwäsche befördert, was durch Ausschwämmen mit durch den Zulauf 70 zugeführten Wassers unter­ stützt werden kann. Die Sandwäsche kann bei entsprechend großer Dimensionierung die Aufgabe des sonst vorgeschalteten Sandsepa­ rators/Sandfangs mit übernehmen.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann anstelle der Sonde 60 an dem Antrieb 44 für den Rührer 40 ein Drehmo­ mentmesser angeordnet sein, der es ermöglicht, die Stärke der Sandschicht im Bodenbereich über das beim Rühren erforderliche Drehmoment zu bestimmen.
Fig. 2 zeigt noch einmal das in Fig. 1 als "x" bezeichnete Detail, d. h. die Funktion der Belüftungseinrichtung 50. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Gemisch aus Sand, Wasser und organischen Bestandteilen strömt grund­ sätzlich der Schwerkraft folgend, während mineralischer Sand abgezogen wird, nach unten und wird dabei durch die entgegen­ strömende, von der Belüftungseinrichtung 50 feinblasig abgege­ bene Luft durchströmt und verwirbelt. Die Masse wird zusätzlich mit Hilfe des Rührers 40 und der Rührarme 42 gerührt bzw. be­ wegt. Während dieser Vorgänge bildet sich ein Dichtegradient entlang der Längsachse der Sandwäsche aus, so daß der minerali­ sche Sand als Bestandteil höchster Dichte sich im untersten Be­ reich des Absetzbehälters 20 sammelt. Auf seinem Weg durch den Absetzbehälter 20 und schließlich die Sandaustragsöffnung 24 entlang der Pfeile D überströmt der Sand im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel den Bodenbereich und damit die über dem Boden­ bereich horizontal angeordnete Belüftungseinrichtung 50, 50 daß eine zwangsweise Führung entlang der Belüftungseinrichtung ent­ steht. Die unmittelbare Führung des schon hoch aufgereinigten Sandes entlang der Belüftungseinrichtung bewirkt die weitere zusätzliche Reinigung des bereits abgesetzten Sandes, wodurch ein besonders gutes Trennverhältnis erzielt wird. Im vorliegen­ den Beispiel besteht die Belüftungseinrichtung 50 aus einem Tellerbelüfter, bei dem die durch den hier nicht dargestellten Drucklufterzeuger 52 mit Druckluft beaufschlagte Belüftungsein­ richtung 50 zum Innenraum des Absetzbehälters 20 hin mit einer luftdurchlässigen Membran 54 abgeschlossen ist. Die Membran be­ steht im allgemeinen aus einem luftdurchlässigen kautschukela­ stischen Polymer.

Claims (11)

1. Sandwäsche-Verfahren zur Abscheidung von mineralischem Sand aus einem in einer Abwasser-Kläranlage zu behandelndem Gemisch aus Wasser, organischen Bestandteilen und Sand,
bei welchem durch das Gemisch aus Sand, Wasser und organischen Bestandteilen feinblasig Luft geperlt wird, so daß in vertikaler Richtung eine Trennung der Partikel nach ihrer Dichte erfolgt,
und bei welchem der aufgrund höherer Dichte abgeschiedene Sand geregelt abgeführt wird.
2. Sandwäsche-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gemisch aus Sand, Wasser und organischen Bestand­ teilen während des Luftdurchperlens zusätzlich mechanisch ge­ rührt wird.
3. Sandwäsche-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von einer Sanderkennung gewonnene Information zur Regelung der Sandabführung verwendet wird.
4. Sandwäsche-Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sanderkennung durch eine Drehmomentmessung er­ folgt.
5. Sandwäsche-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Sand während der Ab­ führung zwangsweise entlang der Belüftung geführt wird.
6. Sandwäsche (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit
  • - einem Absetzbehälter (20);
  • - einer im unteren Bereich des Absetzbehälters angeordneten Belüftungseinrichtung (50) zum feinblasigen Einleiten von Luft;
  • - einer Einrichtung (30) zur Abführung des abgetrennten Sandes;
  • - einer Regeleinheit zur Regelung der Sandabführung
7. Sandwäsche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich in dem Absetzbehälter (20) ein Rührer (40) angeordnet ist.
8. Sandwäsche nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Absetzbehälters (20) eine Sanderken­ nungssonde (60) eingesetzt ist, die mit der Regeleinheit zur Regelung der Sandabführung verbunden ist.
9. Sandwäsche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rührer (40) ein Drehmomentmesser zugeordnet ist, der mit der Regeleinheit zur Regelung der Sandabführung verbunden ist.
10. Sandwäsche nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Absetzbehälter (20) nach unten vor­ jüngt und die Belüftungseinrichtung (50) im wesentlichen den gesamten Bodenbereich des Absetzbehälters einnimmt, so daß die Belüftung über den gesamten Querschnitt des Bodenbereichs er­ folgt.
11. Sandwäsche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (50) ein Tellerbelüfter ist, der eine Membran (54) umfaßt, durch welche die Luft in den Innenraum des Absetzbehälters (20) abgegeben wird.
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