DE19844034A1 - Verfahren zur Behandlung in Abwasserkläranlagen anfallenden Sandes und zugehörige Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Behandlung des in Abwasserkläranlagen anfallenden Sandes, bei welchem eine kombinierte Sandabtrennung und Sandwäsche durchgeführt wird, sieht zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung vor, in der ein Sandfang, ein Sandseparator und eine Sandwäsche zusammengefaßt sind. Durch das Verfahren und die Vorrichtung werden Energie- und Anlagekosten in Klärwasseranlagen eingespart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung des in Ab­ wasserkläranlagen anfallenden Sandes, bei welchem eine kombi­ nierte, kontinuierliche Sandabtrennung und Sandwäsche durchge­ führt wird, sowie eine zugehörige hierfür geeignete Vorrich­ tung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das innerhalb eines Klär­ verfahrens für städtische oder landwirtschaftliche Abwässer durchgeführt werden soll. Solche Abwässer enthalten immer einen hohen Anteil an mitgeführten Feststoffen, die größtenteils or­ ganischen Ursprungs sind. Diese mitgeführten Feststoffe werden im allgemeinen vor der eigentlichen Abwasserbehandlung ent­ fernt. Die ersten Schritte bei üblichen Klärverfahren bestehen daher meist in einer zu Beginn erfolgenden Entfernung grober Feststoffteile gefolgt von einer Entfernung feinerer mitgeführ­ ter Feststoffteile, die in der bei Klärverfahren üblichen Ter­ minologie häufig insgesamt als "Sand" bezeichnet werden.

Aufgrund des hohen Volumenstroms ist es bisher als zweckmäßig angesehen worden, die Abtrennung der Feststoffbestandteile in mehreren Schritten vorzunehmen. Häufig wird daher der zu klä­ rende Abwasserstrom zunächst durch einen Sandfang mit großem Volumen geleitet, der als Absetzbehälter ausgebildet ist und in dem sich die festen Bestandteile nach gewisser Zeit am Boden absetzen. Vom Boden dieses Sandfangs aus werden die abgesetzten Feststoffteile in einer noch sehr wasserhaltigen Mischung zu einem Sandseparator mit deutlich kleinerem Volumen weiterge­ pumpt, in dem die Feststoffteile ein weiteres Mal absinken, um dann - im allgemeinen mit einer Austragsschnecke - abgeführt zu werden. Aus dem so erhaltenen Gemisch aus organischen Bestand­ teilen, Sand und Wasser muß nun der mineralische Sand, der ge­ sondert zu deponieren ist, herausgewaschen werden. Hierfür wird das Gemisch üblicherweise einer weiteren Station, einer Sandwä­ sche, zugeführt.

Die Behandlung des Sandes bzw. der Feststoffbestandteile nimmt daher in der Kläranlage einen großen Raum ein. Die bis zu 3 An­ lagestationen haben einen beträchtlichen Platzbedarf und verur­ sachen einen nicht unbedeutenden Anteil der Anlagekosten. Der Energie- und Wasserverbrauch in den 3 gesonderten Trennstufen ist erheblich.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, das Sandbehandlungsverfahren so auszugestalten, daß Anlage- und Be­ triebskosten eingespart werden, daß das Verfahren gut handhab­ bar ist und eine gute Trennleistung bei verschiedenen Gemisch­ zusammensetzungen erbringt. Hierfür ist eine entsprechende Vor­ richtung bereitzustellen.

Für die verfahrensmäßige Lösung der Aufgabe ist entsprechend dieser Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor­ gesehen,
bei welchem der von groben Feststoffbestandteilen befreite zu klärende Abwasserstrom innerhalb eines Absetzbehälters mit Hil­ fe von Einbauten zwangsweise so geführt wird, daß er eine ge­ wisse Zeit umgewälzt wird, wobei eine Trennung nach der Dichte erfolgt,
bei dem die aufschwimmenden organischen Bestandteile abgeführt werden,
bei dem die absinkenden schwereren Bestandteile mit einem Teil des Abwassers teilweise rezirkuliert werden,
bei dem die sich absetzenden schwersten Bestandteile, die im wesentlichen vollständig aus mineralischem Sand bestehen, einer Sanderkennung unterzogen werden und geregelt in Abhängigkeit von einem positiven Sanderkennungsergebnis ausgetragen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, die Aufgaben eines Rundsandfangs, eines Sandseparators und einer Sandwäsche in einem neuen Verfahren zusammenzuführen, wobei die Anlageko­ sten und der Energiebedarf deutlich gesenkt werden können.

Der von groben Feststoffbestandteilen befreite zu klärende Ab­ wasserstrom wird zunächst in einen großen Absetzbehälter einge­ bracht, der in Form und Größe etwa einem Rundsandfang entspre­ chen kann. Der Abwasserstrom wird dort so zugeführt, daß es nicht zu einem direkten Absetzen der festen Bestandteile kommen kann, ohne daß diese nochmals einer Umwälzung und "Wasch­ bewegung" unterworfen würden. Der Abwasserstrom wird daher zwangsweise so geführt, daß das eintretende Abwasser immer in einen Umwälzbereich eintritt. Aus diesem Bereich absinkende schwerere Bestandteile werden mit einem Teil des Abwassers teilweise rezirkuliert, wodurch sowohl das "Waschen" der festen Bestandteile wie auch das Trennen aller Bestandteile unter­ stützt wird. Aufschwimmende organische Bestandteile werden kon­ tinuierlich oder in Intervallen abgeführt. Durch die Umwälzbe­ wegung und das Abführen der organischen Bestandteile nimmt die Belastung des Abwassers mit organischen Bestandteilen in Schwerkraftrichtung ab. Die schwersten sich absetzenden Be­ standteile bestehen praktisch vollständig aus mineralischem Sand. Dieser Sand wir durch die Umwälzbewegung und die Rezirku­ lation gründlich gewaschen und gelangt schließlich zum Boden des Absetzbehälters. Hier wird der Sand einer Sanderkennung un­ terzogen, um sicherzustellen, daß ausschließlich mineralischer Sand abgeführt wird. Der Sand wird geregelt in Abhängigkeit von einem positiven Sanderkennungsergebnis ausgetragen.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Rezirkulierung so aus­ gebildet sein, daß die absinkenden schwereren Bestandteile teilweise abgepumpt und in den Bereich des Abwasserzulaufs rückgeführt werden. Alternativ könnten sie auch bei einem im Verfahrensablauf der gesamten Kläranlage weiter vorn liegenden Schritt wieder eingespeist werden. Die verschiedenen Möglich­ keiten der Rezirkulierung können auch abwechselnd in Interval­ len durchgeführt werden.

Die Umwälzbewegung des Abwasserstroms in dem Absetzbehälter, die im einfachsten Fall bereits durch die Rezirkulierung auf­ rechterhalten wird, kann durch Rühren zusätzlich unterstützt werden. In einer anderen Verfahrensführung kann die Umwälzung des Abwasserstroms in dem Abwasserbehälter und die Trennung nach der Dichte auch durch Einleiten feinblasiger Luft im Ge­ genstrom zur Absetzbewegung bewerkstelligt werden. Hierbei kann zusätzlich noch gerührt werden. Feinblasige Luft hat sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, um das hier zubehandelnde Ge­ misch effektiv und vollständig aufzutrennen.

Die Beschreibung einer Sandwäschevorrichtung, bei der die Tren­ nung mit feinblasiger Luft erfolgt, kann der parallelen Pa­ tentanmeldung mit dem Titel "Sandwäsche" entnommen werden, die am beim Deutschen Patentamt eingereicht wurde. Eine derartige Sandwäsche kann in die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens integriert werden.

Vor dem Austragen des mineralischen Sandes wird eine Sanderken­ nung durchgeführt, um zu gewährleisten, daß ausschließlich rei­ ner Sand abgeführt wird. Die Sanderkennung kann über eine San­ derkennungssonde erfolgen oder alternativ über eine Drehmoment­ messung an einem unmittelbar vor Austritt des abgetrennten San­ des angeordneten Rührer.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Behandlung des in Abwasserkläranlagen anfallenden Sandes in einer kombinier­ ten, kontinuierlichen Sandfang-Sandseparator-Sandwäsche-Einheit einen Absetzbehälter, eine darin zentral angeordnete Zuflußfüh­ rung, einen innerhalb der Zuflußführung mündenden Abwasserzu­ lauf, eine Einrichtung zum Abführen aufschwimmender organischer Bestandteile, eine Einrichtung zum Absaugen und Rezirkulieren von Teilen des Absetzbehälterinhalts aus dem unteren Absetzbe­ hälterraum, eine verschließbare Sandaustragsöffnung im Boden des Absetzbehälters, eine Einrichtung zum Abführen des ausge­ tragenen Sandes und eine Regeleinheit zur Regelung des Sand­ austrags.

Diese Vorrichtung ersetzt bis zu 3 sonst für die Sandbehandlung erforderliche Vorrichtungen. Sie bietet sich besonders für Kläranlagen mittlerer Größe an. Die Energieeinsparung im Ver­ gleich zu dem Betrieb der Einzelvorrichtungen ist beträchtlich.

Vorzugsweise kann die Vorrichtung im unteren Absetzbehälterraum einen Ansaugstutzen aufweisen, über den mittels einer Pumpe ein Teil des Absetzbehälterinhalts durch ein Rohr- oder Schlauchsy­ stem, vorzugsweise tangential, in den oberen Absetzbehälterraum oder alternativ dazu vor den Zulauf des Abwasserstroms zurück­ geführt werden kann. Zusätzlich kann in dem Absetzbehälter ein Rührer angeordnet sein. Es kann ausreichend sein, wenn der Rüh­ rer seine Rührwirkung nur im unteren Behälterraum entfaltet, da sich dort die schwersten Bestandteile finden und durch die so verursachte Massenbewegung der gesamte Behälterinhalt in Bewe­ gung gebracht werden kann.

Weiterhin kann in Weiterbildung der Erfindung im unteren Ab­ setzbehälterraum eine Belüftungseinrichtung für die Erzeugung feinblasiger Luft angeordnet sein. Die Belüftungseinrichtung erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Querschnitt des Behälterbodens. Weiter vorzugsweise kann die Belüftungseinrich­ tung zur Erzeugung der feinblasigen Luft aus einem zum Behälte­ rinneren mit einer Membran abgeschlossenen Tellerbelüfter be­ stehen, der um die Sandaustragsöffnung herum angeordnet ist.

An der Sandaustragsöffnung kann auch eine Sandschleuse angeord­ net sein, die mit der Regeleinrichtung zur Regelung des Sand­ austrags verbunden ist.

Im unteren Bereich des Absetzbehälters kann im Abstand über der Sandaustragsöffnung eine Sanderkennungssonde angeordnet sein, die mit der Regeleinheit zur Regelung des Sandaustrags verbun­ den ist. Nur bei positivem Sanderkennungsergebnis wird Sand ausgetragen, d. h. die Sandschleuse geöffnet und der Antrieb der Sandaustragsschnecke betätigt, bzw., bei Fehlen der Schleuse, nur Förderung des Sandaustrags in Gang gesetzt. Die Sander­ kennungssonde kann beispielsweise mit dem Schwingungsresonanz­ prinzip arbeiten.

Alternativ kann anstelle der Sandsonde auch ein Drehmomentmes­ ser in Zuordnung zu einem mit seinen Rührarmen in den unteren Absetzbehälterraum reichenden Rührer verwendet werden, der mit der Regeleinheit zur Regelung des Sandaustrags verbunden ist. Das Drehmoment ist mit der Stärke mit der über dem Behälterbo­ den befindlichen Sandschicht korrelliert und gibt so auch Auf­ schluß darüber, ob Sand ausgetragen werden kann oder nicht.

Die Einrichtung zum Abführen des aus getragenen Sandes kann bei­ spielsweise eine Förderschnecke mit einem Antrieb umfassen, der mit der Regeleinheit zur Regelung des Sandaustrags verbunden ist. Um zu verhindern, daß sich ungewaschener und noch mit or­ ganischen Bestandteilen behafteter Sand direkt absetzt und aus­ getragen wird, wird das Wasser über eine zentral angeordnete Zuflußführung eingeleitet, die vorzugsweise aus einem konzen­ trisch im oberen Absetzbehälterraum angeordneten Separatorring bestehen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung zur Behandlung des Klärsandes in einer Schnittansicht von der Seite;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus anderem Blickwinkel;

Fig. 3 eine Draufsicht auf dieselbe Vorrichtung;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teilbereichs der Vorrichtung mit Absaug- und Fettpumpe.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit einem Absetzbehälter 10 der Förderschnecke 20 und den Pumpen 30, 32 für die Rezirkulierung des zu behandelnden Abwassers bzw. das Absaugen aufschwimmender organischer Bestandteile. In den Ab­ setzbehälter 10 ist konzentrisch ein Separatorring 40 einge­ setzt, in den der in dieser Figur nicht dargestellte Abwasser­ zulauf mündet, so daß zufließendes Abwasser automatisch in den Umwälzbereich gelangt. In der Mitte des Absetzbehälters 10 ist ein Rührer 50 mit den Rührarmen 52 und dem Antrieb 54 angeord­ net, mit welchem in dem unteren Absetzbehälterraum gerührt wer­ den kann. Über dem Behälterboden 60 mit der Sandaustragsöffnung 62 ist - hier mit 70 bezeichnet - entweder die Belüftungsein­ richtung für die Erzeugung feinblasiger Luft oder die Sand­ schleuse angeordnet. Konzentrisch um die Rührerwelle ist im vorliegenden Beispiel über den Rührarmen die Absaugeinrichtung für das Recyclieren von Teilen des Behälterinhaltes mit dem zu­ gehörigen Ansaugstutzen 80 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel ist die Absaugvorrichtung mit dem Ansatzstutzen 80 höhenver­ stellbar. Die Sonde 90 wird mit der Sondenhalterung 92 richtig positioniert, so daß sie das Vorhandensein einer bestimmten Sandschichtdicke über dem Boden 60 anzeigen kann.

Das zu behandelnde Abwasser wird nun innerhalb der Zuflußfüh­ rung, nämlich innerhalb des Separatorrings 40 in den Absetzbe­ hälter 10 von oben eingebracht. Der mit Pfeil markierte Wasser­ stand bei Betrieb liegt unterhalb der Oberkante des Separator­ rings, damit die festen Bestandteile, die neu eingebracht wor­ den sind, zwangsweise zunächst in den Umwälzbereich im mittle­ ren und unteren Absetzbehälterraum gelangen. Nach Durchtritt durch den Umwälz- und Recyclierungsbereich setzt sich schließ­ lich der mineralische Sand als Bestandteil höchster Dichte auf dem Boden 60 des Absetzbehälters ab und wird von dort durch die Sandaustragsöffnung 62 ausgetragen und mit der Förderschnecke 20 abgefördert.

Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung von der Seite aus einem an­ deren Blickwinkel. Zusätzlich ist hier eine Rohrleitung 100 zu erkennen, von der ein Zulauf 110 hier verdeckt und ein Ablauf 120 ausgehen.

Fig. 3 zeigt dieselbe Vorrichtung in Draufsicht, wobei zu er­ kennen ist, wie der Zulauf 110 tangential an den Separatorring 40 geführt wird.

Fig. 4 schließlich zeigt die Anordnung der Pumpen 30 und 32. Vom Ansaugstutzen 80 aus führt ein Ansaugrohr 82 zur Pumpe 30, die das zu rezirkulierende Gemisch aus Sand, organischen Be­ standteilen und Wasser, das bereits reich an schwereren Be­ standteilen ist, über die Rohrleitung 85 zurückfördert, und zwar alternativ über Rohrleitung 84 wieder in den Absetzbehäl­ ter 10 oder über Rohrleitung 86 zu einem vor dieser Anlage ge­ legenen Verfahrensschritt. Die Pumpe 32 dient zum Absaugen or­ ganischer Bestandteile von der Oberfläche des im Absetzbehälter 10 befindlichen Gemisches.

Claims (17)

1. Verfahren zur Behandlung des in Abwasserkläranlagen anfal­ lenden Sandes, bei welchem eine kombinierte Sandabtrennung und Sandwäsche durchgeführt wird, indem

• - der von groben Feststoffbestandteilen befreite, zu klärende Abwasserstrom innerhalb eines Absetzbehälters mit Hilfe von Einbauten zwangsweise so geführt wird, daß er eine gewisse Zeit umgewälzt wird, wobei eine Trennung nach der Dichte erfolgt,
• - die aufschwimmenden organischen Bestandteile abgeführt wer­ den,
• - die absinkenden schwereren Bestandteile mit einem Teil des Abwassers teilweise rezirkuliert werden,
• - die sich absetzenden, schwersten Bestandteile, die im wesentlichen vollständig aus mineralischem Sand bestehen, einer Sanderkennung unterzogen werden und geregelt in Abhängigkeit von einem positiven Sanderkennungsergebnis ausgetragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absinkenden schwereren Bestandteile teilweise abgepumpt und in den Bereich des Abwasserzulaufs rückgeführt oder an einen im Verfahrensablauf der Kläranlage davorliegenden Schritt wieder eingespeist werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezirkulierung in Intervallen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umwälzung des Abwasserstroms durch Rühren in dem Absetzbehälter, bevorzugt im unteren Bereich des Absetzbe­ hälters, unterstützt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umwälzung des Abwasserstroms in dem Abwasser­ behälter und die Trennung nach der Dichte durch Einleiten fein­ blasiger Luft im Gegenstrom zur Absetzbewegung unterstützt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sanderkennung über eine Sanderkennungssonde erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sanderkennung über eine Drehmomentmessung an einem unmittelbar vor Austritt des abgetrennten Sandes angeord­ neten Rührer erfolgt.

8. Vorrichtung zur Behandlung des in Abwasserkläranlagen anfal­ lenden Sandes mit

• - einem Absetzbehälter,
• - einer darin zentral angeordneten Zuflußführung,
• - einem innerhalb der Zuflußführung mündenden Abwasserzulauf,
• - einer Einrichtung zum Abführen aufschwimmender organischer Bestandteile,
• - einer Einrichtung zum Absaugen und Rezirkulieren von Teilen des Absetzbehälterinhalts aus dem unteren Absetzbehälter­ raum
• - einer verschließbaren Sandaustragsöffnung im Boden des Ab­ setzbehälters,
• - einer Einrichtung zum Abführen des ausgetragenen Sandes,
• - einer Regeleinheit zur Regelung des Sandaustrags.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Absetzbehälterraum ein Ansaugstutzen angeordnet ist und daß die Vorrichtung eine Pumpe umfaßt, mit der ein Teil des Ab­ setzbehälterinhalts über ein Rohr- oder Schlauchsystem vorzugs­ weise tangential in den oberen Absetzbehälterraum oder alterna­ tiv vor den Zulauf des Abwasserstroms zurückgeführt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Absetzbehälter zusätzlich ein Rührer angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Absetzbehälterraum eine Belüf­ tungseinrichtung für die Erzeugung feinblasiger Luft angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung einen über den Querschnitt des Behäl­ terbodens um die Sandaustragsöffnung herum angeordneten, zum Behälterinneren mit einer Membran abgeschlossenen Tellerbelüf­ ter umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Sandaustragsöffnung eine Sandschleuse angeordnet ist, die mit der Regeleinrichtung zur Regelung des Sandaustrags verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Bereich des Absetzbehälters in Ab­ stand über der Sandaustragsöffnung eine Sanderkennungssonde an­ geordnet ist, die mit der Regeleinheit zur Regelung des Sand­ austrags verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem mit seinen Rührarmen in den unteren Absetzbehälterraum reichenden Rührer ein Drehmomentmesser ange­ ordnet ist, der mit der Regeleinheit zur Regelung des Sand­ austrags verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abführen des ausgetrage­ nen Sandes eine Förderschnecke mit einem Antrieb umfaßt, der mit der Regeleinheit zur Regelung des Sandaustrags verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zentral angeordnete Zuflußführung aus ei­ nem konzentrisch im oberen Absetzbehälterraum angeordneten Se­ paratorring besteht.