DE19950733C1

DE19950733C1 - Vorrichtung zur Beruhigung einer Einlaufströmung in runden oder polygonalen Becken in Kläranlagen

Info

Publication number: DE19950733C1
Application number: DE19950733A
Authority: DE
Inventors: Bertram Botsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-23
Filing date: 1999-10-23
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2019-10-24
Also published as: US6365040B1

Abstract

Vorrichtung zur Beruhigung einer Einlaufströmung in annähernd runden oder polygonalen Becken in Kläranlagen, vorzugsweise Nachklärbecken und Eindicker, mit einem um den zentralen Einlauf angeordneten zylindrischen oder polygonalen Bauteil, welches von etwa der Flüssigkeitsoberfläche aus in die Beckentiefe hinabreicht und im wesentlichen aus einem Mantel (2) und einem oder mehreren Schwimmern (3) besteht. DOLLAR A Weitere Ausbildungen beschreiben vorzugsweise Ausführungen des Mantels und der Schwimmer sowie deren Anordnung zueinander und im Becken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beruhigung einer Einlaufströmung in annähernd runden oder polygonalen Becken in Kläranlagen, vorzugsweise in Nachklärbecken und Eindickern, mit einem um den zentralen Einlauf angeordneten zylindrischen oder polygonalen, mantelförmigen Bauteil, welches von etwa der Flüssigkeitsoberfläche aus in die Beckentiefe hinabreicht.

Die gleichmäßige Verteilung und Beruhigung der Einlaufströmung über einen ringförmigen Strömungsbereich in der Nähe des Einlaufbauwerks ist die wesentliche Voraussetzung für die ungestörte Strömung in annähernd runden oder polygonalen Becken und für die daraus resultierende Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit. Die Trennwirkung ist eine physikalisch-hydraulische Funktion der verfügbaren Oberfläche, weshalb die Beckenoberfläche möglichst wenig durch Bauteile, zum Beispiel die genannte Vorrichtung, eingeschränkt werden soll. Die Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung und Beruhigung der Einlaufströmung muß aber im Gegensatz dazu groß genug sein, um die an sie gestellte Aufgabe zu erfüllen. Die beiden Sachverhalte einer möglichst großen Oberfläche des Beckens einerseits und einer dennoch möglichst großen Vorrichtung andererseits widersprechen sich daher teilweise.

In der DE 197 58 360 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen eines Gemisches aus gereinigtem Abwasser und belebtem Schlamm beschrieben. Hierbei erstreckt sich das Zulaufrohr durch den Boden des Nachklärbeckens vertikal nach oben. Zu diesem Zulaufrohr ist konzentrisch im oberen Abschnitt ein Eintragszylinder angeordnet. Durch verschiedenartige Zuläufe kann die Höhenlage beim Eintritt des Gemisches in das Nachklärbecken angepasst werden, in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des Gemisches und der Hydraulik und anderen Betriebsbedingungen. Hierdurch soll berücksichtigt werden, dass die Phasentrennung von Wasser und Schlamm auch von der Höhenschichtung verschiedener Konzentrationszonen im Becken abhängig ist. Dieser Effekt wird aber nur durch unterschiedlich beschickte, unterschiedlich hoch angeordnete Zulauföffnungen erreicht, während die Geometrie des Zulaufrohres und Eintragszylinders keinen neuen Weg zeigen und beispielsweise der in der DE 195 43 462 A1 und DE 35 40 606 A1 abgebildeten gleichen. Eine ausreichend beruhigte Einlaufströmung wird hiermit aber nicht erreicht.

Es sind unzählige andere sogenannte Einlaufkonstruktionen bekannt, mit welchen diese widersprüchliche Aufgabe gelöst werden soll. Diesen bekannten Vorrichtungen haftet der Nachteil an, dass sie die Einlaufströmung ungenügend beruhigen.

Es wurde nunmehr mittels numerischer Strömungssimulationen gefunden, dass es im allgemeinen vorteilhaft ist, diese Vorrichtungen sowohl mit größerem Durchmesser als auch weiter in die Tiefe reichend auszubilden, als allgemein üblich. Eine ausreichend große Vorrichtung kann nur mit verhältnismäßig großem technischen und gegebenenfalls nicht vertretbaren Aufwand verwirklicht werden, was ihre technische Umsetzung erschwert.

Erfindungsaufgabe ist daher, den Aufwand für eine ausreichend große Vorrichtung, jedenfalls für eine Vorrichtung, welche größer ist, als mit herkömmlichen Mitteln wirtschaftlich erreichbar, so zu verringern, dass ihre Verwendung technisch und wirtschaftlich möglich wird. Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 genannt und in vorteilhaften Ausbildungen in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die Verwendung von Schwimmern ist in der Technik an sich weit verbreitet. So zeigt die DE 35 40 606 A1 umfangreiche Lamellenpakete in einem Becken, die von Schwimmern getragen werden. In dem Lichtraum unterhalb und oberhalb der Lamellenpakete rotieren aber Einrichtungen in Form der Bodenschlamm- Räumschilde und der umlaufenden Räumerbrücke, so dass die umfangreichen Lamellenpakete nur von Schwimmern getragen werden können, wenn sie auch zusätzlich noch an der Beckenwand befestigt sind.

Zusätzlich sind Schwimmer in der Wassertechnik bekannt, um Vorrichtungen stets in der Höhe des oder abhängig von dem Wasserspiegel zu halten oder zu führen, zum Beispiel in der DE 29 33 057 C2 eine schwimmende Tauchwand vor einem Beckenauslaß.

Die Erfindung ist beispielsweise in der Abbildung dargestellt, welche einen Schnitt durch ein Absetzbecken im Bereich der fraglichen Vorrichtung zeigt. In dem Becken 1 befindet sich das Einlaufbauwerk 10, aus welchem die zuströmende Flüssigkeit in das Becken gelangt. Der Auslauf liegt außerhalb des gezeigten Zeichnungsausschnittes am äußeren Rand des Beckens 1. Die Flüssigkeit durchströmt vom Einlaufbauwerk 10 her das Becken 1 in der Weise, dass sie an den Mantel 2 stößt, zunächst nach unten und dann nach außen umgelenkt wird und unterhalb des Mantels 2 hindurch nach außen weiterströmt.

Bereits innerhalb des Mantels 2 und hauptsächlich auf dem weiteren Strömungsweg scheiden sich die Feststoffe am Boden ab und werden von einer hier nicht gezeigten Räumvorrichtung in den zentralen Sammeltrichter am Einlaufbauwerk 10 gefördert und von dort durch eine Rohrleitung nach außen geführt.

Der Mantel 2 ist an Schwimmern 3 befestigt, so dass für die gesamte Vorrichtung ein ausgeprägter, selbsttragender Leichtbau verwirklicht werden kann. Der Mantel 2 kann vorzugsweise aus einem dünnen und leichten Material bestehen, da auf beiden Seiten des Mantels 2 im wesentlichen ausgeglichene Druckverhältnisse herrschen. Der geringe verbleibende, auf den Mantel 2 wirkende Druck- und Unterdruck aus der Strömungsumlenkung bewirkt eine gleichmäßige radiale "Aufblähung" des Mantels 2, so dass für seine Stabilität in radialer Richtung keine wesentlichen Elemente zusätzlich erforderlich sind. Zur Fixierung des Mantels 2 im Becken sind Verbindungselemente 9, 19 zweckmäßig, welche als Element 9 entweder am Einlaufbauwerk 10 befestigt sind, so dass die Vorrichtung im Becken feststeht, oder als Verbindungselemente 19 an der Brücke 11 befestigt sind, so dass die Vorrichtung mit der umlaufenden Brücke 11 mit umläuft. Für die Stabilisierung der Vorrichtung im oberen Bereich werden unterschiedliche Ausbildungen verwendet: Der Schwimmer 3 kann ringförmig oder polygonal ausgebildet sein oder teilweise aus einem ringförmigen, polygonalen, sternförmigen oder ähnlichen Gestänges 4 bestehen. Insbesondere kann vorzugsweise hierbei der Schwimmer 5 aus Hohlprofilen bestehen, die gänzlich oder teilweise das Gestänge 4 bilden. Aus betrieblichen Gründen ist es vorteilhaft, die Schwimmer 3 oder Hohlprofile 5 mit Flutventilen 8 auszustatten. In einer besonders vorteilhaften Bauform kann der Schwimmer 3 aus einem schlauchartigen, aufblasbaren Gebilde aus einem oder mehreren Teilstücken bestehen, an welchem der Mantel 2 befestigt ist. Der besondere Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass ein ringförmiges, schlauchartiges Gebilde beim Aufblasen von selbst die gewünschte annähernde Kreisform annimmt, so dass radiale Stabilisierungselemente, wie das genannte Gestänge 4, weitgehend entfallen können.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Mantel 2 mit einem kleinen Anteil 6 über die Schwimmer 3 und damit über die Flüssigkeitsoberfläche 13 hinausragt. An der Flüssigkeitsoberfläche 13 ist in Nachklärbecken und Eindickern mit dem Auftreten von Schwimmstoffen in einer Schwimmstoffzone 7 zu rechnen. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Schwimmer 3 bzw. 5 unterhalb der Schwimmstoffzone 7 angeordnet werden, so dass für die Entfernung der Schwimmstoffe Freiraum besteht. Für diesen Fall ist es außerdem vorteilhaft, den Mantel 2 und/oder die Schwimmer 3 mit einer verschließbaren Öffnung auszustatten, durch welche eine ggf. vorhandene mechanische Vorrichtung zum Räumen von Schwimmstoffen hindurchtreten kann. Hierbei ist es wiederum vorteilhaft, die erwähnte Öffnung verschließbar auszubilden, damit der Trenneffekt des Mantels 2 auch in diesem Bereich aufrechterhalten wird. Um den angestrebten Leichtbau der Vorrichtung weiterzuführen, ist es vorteilhaft, in dem unteren Bereich des Mantels 2 an oder unterhalb desselben geeignete Gewichte 12 zu befestigen, so dass die vertikale Formstabilität des Mantels 2 gewährleistet ist.

Mit dem Leichtbau der Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken ist es daher auch in einfacher Weise möglich, die angestrebte große Größe der Vorrichtung technisch überhaupt verwirklichen zu können und diese einerseits bis unter die Hälfte der Flüssigkeitstiefe 14 hinabzuführen und andererseits den Durchmesser des Mantels 2 auch bei großen Becken in der Größe von zum Beispiel 1/5 bis 1/8 des Durchmessers des Beckens 1 auszubilden. Die technisch wirtschaftliche Bedeutung wirkt sich vor allem bei den häufig üblichen großen Becken mit Durchmessern von zum Beispiel 40 bis 70 Metern aus.

Der bedeutende Einfluß einer konsequenten Strömungsberuhigung wird erst anhand von sehr vielen Anlagen deutlich, bei denen die nachträgliche Verbesserung und Sanierung der Strömungsverhältnisse erforderlich sind, aber wegen der vorhanden baulichen und maschinentechnischen Strukturen nicht herkömmlich durchzuführen sind.

Die Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken zeichnet sich durch den geschilderten Leichtbau bei großer Größe aus und weist zusätzlich die Möglichkeit einer Nachrüstung und Sanierung von bestehenden Anlagen auf, bei welchen in der Regel keine schwergewichtigen Vorrichtungen an die bestehenden Konstruktionen eingehängt werden können. Die Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken ist als schwimmender Körper selbsttragend.

Liste der Bezeichnungen

1

Becken

2

Mantel

3

Schwimmer

4

Gestänge

5

Hohlprofile

6

kleiner Anteil

7

Schwimmstoffzone

9

,

19

Verbindungselemente

10

Einlaufbauwerk

11

Brücke

12

Gewichte

13

Flüssigkeitsoberfläche

14

Flüssigkeitstiefe

Claims

1. Vorrichtung zur Beruhigung einer Einlaufströmung in annähernd runden oder polygonalen Becken, Nachklärbecken und Eindicker in Kläranlagen, mit einem um den zentralen Einlauf angeordneten zylindrischen oder polygonalen Bauteil, welches von der Flüssigkeitsoberfläche aus in die Beckentiefe hinabreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung selbsttragend ist und aus einem Mantel (2) und einem oder mehreren Schwimmern (3) besteht und daß der Durchmesser des Mantels (2) ein Fünftel bis ein Achtel des Durchmessers des Beckens (1) beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) aus einem dünnwandigen flexiblen Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) aus abwasserbeständigem Kunststoff, Aluminium oder Stahl besteht.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an oder unter dem Mantel (2) oder in dem unteren Bereichs des Mantels (2) Gewichte (12) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) an einem ringförmigen oder polygonalen Schwimmer (3) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) an einem ringförmigen, polygonalen, sternförmigen oder ähnlichen Gestänge (4) befestigt ist, welches von Schwimmern (3) getragen wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (3) mindestens abschnittweise aus mehreren, annähernd radial innerhalb der Vorrichtung angeordneten Hohlprofilen (5) bestehen.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) mit einem kleinen Anteil (6) über die Schwimmer (3) hinausragt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (3) unterhalb der Schwimmstoffzone (7) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (3) mit Flutventilen (8) ausgerüstet sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit Verbindungselementen (9) an dem Einlaufbauwerk (10) befestigt ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit Verbindungselementen (19) an der Brücke (11) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) bis unter die Hälfte der Flüssigkeitstiefe (14) am Einlaufbauwerk (10) reicht.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (3) aus einem schlauchartigen, aufblasbaren Gebilde aus einem oder mehreren Teilstücken besteht, an welchem der Mantel (2) befestigt ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) und/oder der/die Schwimmer (3) eine verschließbare Öffnung für den Durchtritt einer Vorrichtung zum Räumen von Schwimmstoff aufweist.