DE20018715U1 - Sand trap - Google Patents
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Description
SandfanganlageSand trap system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandfanganlage für Kläranlagen. Unter einer Sandfanganlage wird ein Bauwerk oder eine maschinelle Einrichtung zum Abtrennen und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen aus Abwasser verstanden.The present invention relates to a sand trap system for sewage treatment plants. A sand trap system is understood to be a structure or a mechanical device for separating and removing sand and similar mineral solids from wastewater.
Üblicherweise enthält das den Kläranlagen zugeführte Abwasser neben organischen auch mineralische Stoffe. Unter den mineralischen Inhaltsstoffen zählen die in die Kanalisation eingeschwemmten Sande, aber auch Asche und Glas. Diese anorganischen Stoffe können sich nachteilig auf die Betriebssicherheit von Kläranlage und Schlammbehandlungseinrichtungen auswirken. So tritt beispielsweise in Schlammzentrifugen ein erhöhter Verschleiß auf. Zudem können Rohrleitungen und Schieber verstopfen, wenn sich zu viel Sand im System angesammelt hat, wodurch ungewünschte Betriebsunterbrechungen verursacht werden.The wastewater fed into sewage treatment plants usually contains both organic and mineral substances. The mineral components include sand washed into the sewer system, as well as ash and glass. These inorganic substances can have a detrimental effect on the operational reliability of sewage treatment plants and sludge treatment facilities. For example, increased wear occurs in sludge centrifuges. In addition, pipes and valves can become blocked if too much sand has accumulated in the system, causing unwanted interruptions in operations.
Es ist daher wünschenswert, die im Abwasser mitgespülten Sande und andere mineralische Stoffe von den organischen, fäulnisfähigen Stoffen zu trennen. Sandfanganlagen sind daher in der Regel den eigentlichen Klärbecken einer Kläranlage vorgelagert. In den Sandfanganlagen werden - unter Ausnutzung der Erdanziehungskraft auf die Feststoffpartikel - im allgemeinenIt is therefore desirable to separate the sand and other mineral substances washed away in the wastewater from the organic, putrefactive substances. Sand traps are therefore usually located upstream of the actual settling tanks of a sewage treatment plant. In the sand traps, the solid particles are generally drawn into the sand traps by utilising the earth's gravity.
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spezifisch schwerere, mineralische Bestandteile von den leichteren organischen Bestandteilen getrennt.specifically heavier mineral components are separated from the lighter organic components.
Im allgemeinen wird zwischen einem Längssandfang und einem Rundsandfang unterschieden.In general, a distinction is made between a longitudinal sand trap and a circular sand trap.
Während bei größeren Anlagen der im wesentlichen aus einer langgezogenen Rinne bestehende Längssandfang eingesetzt wird, kommt bei kleineren Anlagen regelmäßig ein sogenannter Rundsandfang zum Einsatz. Dieser besteht im allgemeinen aus einem Becken mit kreisförmigen Querschnitt, wobei das Becken meist im oberen Teil im wesentlichen zylinderförmig ist und im unteren Teil kegelförmig spitz zuläuft.While larger systems use a longitudinal sand trap, which essentially consists of a long channel, smaller systems regularly use a so-called circular sand trap. This generally consists of a basin with a circular cross-section, with the upper part of the basin being essentially cylindrical and the lower part tapering to a cone shape.
Die geneigten Bodenflächen sind bei Sandfängen besonders vorteilhaft, da der Sand an diesen Wänden sedimentiert und der Sand bzw. die abgesetzten Körner dann auf der geneigten Wand in Richtung der Kegelspitze transportiert werden. Bewirkt wird dies im wesentlichen dadurch, daß durch geeignete Anordnung des Zulaufs das Wasser über die schräge Wand hinwegströmt.The inclined floor surfaces are particularly advantageous for sand traps, as the sand sediments on these walls and the sand or the settled grains are then transported along the inclined wall towards the tip of the cone. This is essentially achieved by the water flowing over the inclined wall through a suitable arrangement of the inlet.
Das Abwasser wird in der Regel dem Becken tangential zugeführt. Nach Durchfließen eines Umfangswinkels von über 180° gelangt das Wasser in den Ablauf.The wastewater is usually fed into the basin tangentially. After flowing through a circumferential angle of more than 180°, the water reaches the drain.
Mit dem nach unten spitz zulaufenden kegelförmigen Teil des Beckens ist zwangsläufig eine sehr große Bauhöhe verbunden.The conical part of the basin, which tapers towards the bottom, inevitably results in a very large construction height.
Um solch störend hohe Aufbauten zu vermeiden, ist es mittlerweile häufig üblich, den Rundsandfang in den Boden zu versenken, wodurch es notwendig ist, ein entsprechend tiefes Fundament auszuheben bzw. zu erstellen.In order to avoid such annoyingly high structures, it is now common practice to sink the round sand trap into the ground, which makes it necessary to dig or create a correspondingly deep foundation.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Sandfanganlage bereitzustellen, die trotz kompakter Bauweise ein möglichst großes Speichervolumen, d. h. eine große Oberfläche bei flacher Bauweise, und damit verbunden lange Aufenthaltszeiten des Mischwassers im Sandfang aufweist und damit eine effektive Abtrennung von Sand und anderen mineralischen Feststoffen bewirkt, wobei der Sandfang kostengünstig herstellbar sein soll.The present invention is therefore based on the object of providing a sand trap system which, despite its compact design, has the largest possible storage volume, i.e. a large surface area with a flat design, and thus long residence times of the mixed water in the sand trap and thus brings about an effective separation of sand and other mineral solids, whereby the sand trap should be inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Sandfanganlage zum Abtrennen und Entfernen von Sand und ähnlichen mineralischen Feststoffen bereitgestellt wird, die aus einem im wesentlichen kreisförmigen Zylinderbecken mit einem Boden, der eine zentrische vorzugsweise im wesentlichen kegelförmige - Innenwölbung aufweist, besteht.This object is achieved according to the invention in that a sand trap system for separating and removing sand and similar mineral solids is provided, which consists of a substantially circular cylindrical basin with a bottom which has a central, preferably substantially conical, inner curvature.
Auf diese Weise kann die Bautiefe einer solchen Rundsandfanganlage erheblich verringert werden. Durch die geometrische Neukonstruktion sammelt sich der Sand nun nicht, wie bei her-In this way, the construction depth of such a circular sand trap can be reduced considerably. Due to the new geometric design, the sand no longer collects, as is the case with conventional
kömmlichen Rundsandfanganlagen in einem einzigen, tiefstliegenden Punkt, sondern setzt sich in einer im wesentlichen ringförmigen nach unten verjüngenden Rinne ab (Sandsammeiraum), welche die zentrale Aufwölbung umgibt.conventional circular sand traps in a single, lowest point, but settles in an essentially ring-shaped downwardly tapering channel (sand collection chamber), which surrounds the central bulge.
Es versteht sich, daß die Rundsandfanganlage nicht unbedingt perfekt kreisförmig sein muß. Vielmehr ist es beispielsweise auch möglich, den Rundsandfang ovalförmig auszubilden. Die Kreisform ist jedoch bevorzugt, weil der Grund der Rinne dann beispielsweise mit einem an einer zentralen Welle befestigten Schaber abgefahren werden kann, um Sand zu einem Austragspunkt zu transportieren. Des weiteren muß das Zylinderbecken nicht notwendigerweise unbedingt zylinderförmig sein. So können die Außenwände beispielsweise auch leicht geneigt sein.It goes without saying that the circular sand trap does not necessarily have to be perfectly circular. It is also possible, for example, to make the circular sand trap oval. However, the circular shape is preferred because the bottom of the channel can then be scraped with a scraper attached to a central shaft, for example, to transport sand to a discharge point. Furthermore, the cylindrical basin does not necessarily have to be cylindrical. The outer walls can also be slightly inclined, for example.
Um eine möglichst effektive Sedimentierung des Sandes zu erreichen, wird die Kegelfläche der Innenwölbung mit Vorteil derart gewählt, daß sie mit der horizontalen einen Winkel {a) zwischen etwa 25° und etwa 55°, vorzugsweise zwischen etwa 30° und etwa 45° und besonders bevorzugt etwa 40° einschließt. Dadurch ist gewährleistet, daß der abgesetzte Sand zügig in den schmalen Bodenbereich der sich nach unten verjüngenden Rinne (Sandsammeiraum) abrutschen kann.In order to achieve the most effective sedimentation of the sand, the conical surface of the inner curvature is advantageously selected such that it forms an angle (a ) with the horizontal of between about 25° and about 55°, preferably between about 30° and about 45° and particularly preferably about 40°. This ensures that the settled sand can slide quickly into the narrow bottom area of the downwardly tapering channel (sand collection chamber).
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandfanganlage sieht vor, daß der Boden des Beckens einen in radialer Richtung außen liegenden, im wesentlichen horizontal verlaufenden Kreisring aufweist. Mit anderen Worten ist vorzugsweise nicht der gesamte Boden des Beckens kegelförmig nach innen gewölbt, sondern lediglich ein innerer Abschnitt, so daß ein in Radialrichtung außen liegender im wesentlichen kreisförmiger ebener Abschnitt des Beckenbodens verbleibt. Dadurch ist gewährleistet, daß die ringförmige Absetzrinne eine Mindestbreite aufweist. Der Sandsammeiraum ist somit nicht spitz zulaufend. Dies hat insbesondere beim Abziehen des Sandes aus der Sandfanganlage gewisse Vorteile. Es versteht sich, daß die kegelförmige Innenwölbung des Bodens nicht unbedingt direkt an dem Kreisring ansetzen muß. Es ist daher auch möglich, einen Hohlzylinder an der Innenseite des Kreisrings vorzusehen, an welchen sich die kegelförmige Innenwölbung anschließt. Dadurch ist der Innenkegel etwas nach oben versetzt, so daß der Sandsammeiraum einen in etwa rechteckigen Querschnitt erhält.A particularly preferred embodiment of the sand trap system according to the invention provides that the bottom of the basin has a circular ring lying on the outside in the radial direction and running essentially horizontally. In other words, preferably not the entire bottom of the basin is curved inwards in a conical shape, but only an inner section, so that an essentially circular, flat section of the basin bottom remains on the outside in the radial direction. This ensures that the ring-shaped settling channel has a minimum width. The sand collection chamber is therefore not tapered. This has certain advantages, particularly when removing the sand from the sand trap system. It goes without saying that the conical inner curvature of the bottom does not necessarily have to be directly attached to the circular ring. It is therefore also possible to provide a hollow cylinder on the inside of the circular ring, to which the conical inner curvature is connected. This means that the inner cone is offset slightly upwards, so that the sand collection chamber has an approximately rectangular cross-section.
Die Breite dieses Kreisringes beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 10 und 40 %, vorzugsweise zwischen 20 und 35 %, besonders bevorzugt etwa 30 % des Beckenradius. Dadurch, daß die kreisförmige Sandsammeirinne einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzt, ist eine hohe Sandspeicherkapazität gegeben.In a preferred embodiment, the width of this circular ring is between 10 and 40%, preferably between 20 and 35%, particularly preferably about 30% of the basin radius. Because the circular sand collecting channel has a relatively large diameter, a high sand storage capacity is provided.
Des weiteren beträgt die Tiefe des Beckens mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 % des Beckendurchmessers. Durch die besonders bevorzugte Geometrie wird die Sedimentationsrate der mineralischen Inhaltsstoffe deutlich erhöht.Furthermore, the depth of the basin is at least 40%, preferably at least 50% of the basin diameter. The particularly preferred geometry significantly increases the sedimentation rate of the mineral ingredients.
Der Einlauf ist vorzugsweise derart angeordnet, daß das Wasser in etwa tangential in das Bekken geführt wird. Dadurch wird im Rundsandfang eine kreisförmige Strömung erzeugt, dabei sedimentiert der Sand. Der Sand, der in den inneren Bereich gelangt, rutscht an der Außenwand bzw. der Kegelwand nach unten in die Sammelrinne. Das von Sand gereinigte Abwasser fließt nach einer Fließstrecke von vorzugsweise mindestens etwa 360° über eine Schwelle bzw. durch eine Tauchrohr ab. Dabei ist die Schwelle vorzugsweise höher als der Einlauf angeordnet. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die (Ablauf-)Schwelle höhenverstellbar ist. Dadurch kann die Füllhöhe im Rundsandfang nach Bedarf variiert werden. Der Schwelle ist vorzugsweise eine Tauchwand vorgelagert, damit keine Schwimmstoffe in den Ablauf gelangen.The inlet is preferably arranged in such a way that the water is fed into the basin approximately tangentially. This creates a circular flow in the round sand trap, and the sand settles. The sand that reaches the inner area slides down the outer wall or the conical wall into the collecting channel. The waste water, cleaned of sand, flows over a threshold or through a dip pipe after a flow path of preferably at least about 360°. The threshold is preferably arranged higher than the inlet. A particularly preferred embodiment provides that the (outlet) threshold is height-adjustable. This means that the filling level in the round sand trap can be varied as required. A dip wall is preferably placed in front of the threshold so that no floating matter gets into the drain.
Bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der Sandfanganlage setzt sich auf der Unterseite des Bekkens der mineralische Sand ab. Von Zeit zu Zeit ist daher die Reinigung der Sandrinne bzw. der Abzug des Sandes notwendig.When the sand trap is used as intended, mineral sand will settle on the bottom of the pool. It is therefore necessary to clean the sand channel or remove the sand from time to time.
Es ist daher bevorzugt mindestens eine Räumvorrichtung vorgesehen, die innerhalb des Bekkens in der Nähe des Bodens angeordnet ist und dafür vorgesehen ist, den abgesetzten Sand zu einer Sandaustragsöffnung zu transportieren. Dadurch kann während der Funktion der Sandfanganlage der abgesetzte mineralische Sand entlang der kreisförmigen Rinne zu der Sandaustragsöffnung bewegt werden. An der Sandaustragsöffnung ist dann beispielsweise eine Pumpe oder eine Förderschnecke angeordnet, die das Sandgut aus der Sandfanganlage austrägt.It is therefore preferable to provide at least one clearing device which is arranged within the basin near the bottom and is intended to transport the settled sand to a sand discharge opening. As a result, the settled mineral sand can be moved along the circular channel to the sand discharge opening while the sand trap is in operation. A pump or a screw conveyor, for example, is then arranged at the sand discharge opening, which discharges the sand material from the sand trap.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Räumvorrichtung an einer im wesentlichen zentral angeordneten vertikalen Welle befestigt ist, so daß zur Bewegung der Räumvorrichtung lediglich die Welle um ihre eigene Achse gedreht werden muß. Bei großen Anlagen ist es zweckmäßig mindestens zwei Bodenräumschilder vorzusehen, die vorzugsweise diametral an der Welle angeordnet sind.A suitable embodiment of the present invention provides that the clearing device is attached to a substantially centrally arranged vertical shaft, so that to move the clearing device only the shaft has to be rotated about its own axis. In large systems it is expedient to provide at least two floor clearing blades, which are preferably arranged diametrically on the shaft.
Für manche Anwendungsfälle ist es von Vorteil, wenn die Räumvorrichtung derart ausgestaltet ist, daß, wenn sie in der einen Richtung bewegt wird, sie den abgesetzten Sand transportiert, und wenn sie in der anderen Richtung bewegt wird, den abgesetzten Sand derart aufwirbelt, daß er gewaschen wird. Die Raumvorrichtung kann z. B. zu einer Seite hin als eine Art Pflug oder Rampe ausgebildet sein, durch welche der Sand angehoben und verwirbelt wird, während die andere Seite eine vertikale Platte oder sonstige Fangeinrichtung aufweist, durch welche derFor some applications it is advantageous if the clearing device is designed in such a way that when it is moved in one direction it transports the settled sand, and when it is moved in the other direction it swirls the settled sand so that it is washed. The clearing device can, for example, be designed on one side as a kind of plough or ramp, by which the sand is lifted and swirled, while the other side has a vertical plate or other catching device, by which the
Sand im wesentlichen nur in Längsrichtung der Rinne transportiert wird. Dies ist beispielsweise auch durch eine Räumvorrichtung in Form eines spitz zulaufenden Schuhs bzw. einer Hohlhalbpyramide möglich. Wird dieser Schuh in der einen Richtung bewegt, so wirbelt die Spitze den Sand im Wasser auf, so daß er durch das umgebende Wasser gereinigt wird. Wird der Schuh in der anderen Richtung bewegt, so wird der Sand im Schuh gefangen und kann somit zuverlässig zu der Sandaustragsöffnung transportiert werden. Durch die integrierte Waschvorrichtung kann die Qualität des Sandguts deutlich erhöht werden. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn der Sand nicht auf einer Deponie gelagert werden soll, sondern weiter verwertet werden soll.Sand is essentially only transported in the longitudinal direction of the channel. This is also possible, for example, with a clearing device in the form of a pointed shoe or a hollow half-pyramid. If this shoe is moved in one direction, the tip whirls up the sand in the water so that it is cleaned by the surrounding water. If the shoe is moved in the other direction, the sand is caught in the shoe and can thus be reliably transported to the sand discharge opening. The integrated washing device can significantly increase the quality of the sand. This is particularly advantageous if the sand is not to be stored in a landfill but is to be reused.
Zur Optimierung des Waschvorganges kann der angehobene bzw. aufgewirbelte Sand zweckmäßigerweise über eine Belüftereinheit bzw. über eine Waschwassereinheit geführt werden.To optimize the washing process, the lifted or whirled up sand can be conveniently passed through an aeration unit or a washing water unit.
Besonders bevorzugt ist eine Sandfanganlage, die zusätzlich eine Fettfangvorrichtung aufweist. Dadurch ist es möglich, sowohl Sand als auch Fett aus dem Abwasser auszutragen. Bei der Anordnung des Fettfangs ist jedoch darauf zu achten, daß sich der Fettfang nicht negativ auf die Sandabscheidung auswirkt.A sand trap system that also has a grease trap is particularly preferred. This makes it possible to remove both sand and grease from the wastewater. When arranging the grease trap, however, care must be taken to ensure that the grease trap does not have a negative effect on the sand separation.
Besonders bevorzugt ist daher zusätzlich eine Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen vorgesehen. Die Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen besteht vorzugsweise aus einem Schwimmstoffräumerschild und einem Trichter, wobei der Einlauf des Trichters in Höhe der Arbeitsfüllhöhe des Beckens angeordnet ist und das Schwimmstoffräumerschild relativ zum Trichter bewegbar ist. Das Schwimmstoffräumerschild kann somit derart über die Wasseroberfläche bewegt werden, daß Schwimmstoffe von der Wasseroberfläche „abgestreift" werden und in den Trichter transportiert werden. Der Trichterausgang ist üblicherweise mit einer Pump- bzw. Förderanlage verbunden, die die Schwimmstoffe in entsprechenden Weiterverarbeitungsanlagen oder zu entsprechenden Lagerstätten transportiert. Durch diese Vorrichtung ist eine Schwimmstoffabscheidung bei gleichzeitig nur geringem Abwasserabfluß möglich.It is therefore particularly preferred to provide an additional device for separating floating matter. The device for separating floating matter preferably consists of a floating matter scraper shield and a funnel, the inlet of the funnel being arranged at the level of the working filling level of the basin and the floating matter scraper shield being movable relative to the funnel. The floating matter scraper shield can thus be moved over the water surface in such a way that floating matter is "stripped" from the water surface and transported into the funnel. The funnel outlet is usually connected to a pumping or conveying system that transports the floating matter to appropriate processing plants or to appropriate storage facilities. This device enables floating matter to be separated while at the same time only allowing a small amount of waste water to flow out.
Besonders bevorzugt ist das Schwimmstoffräumerschild derart angeordnet, daß es um eine im wesentlichen senkrecht angeordnete Welle, die vorzugsweise etwa in der Mitte des Beckens verläuft, drehbar gelagert ist. Dabei sollte vorzugsweise ein Teil des Schwimmstoffräumerschilds unterhalb und ein anderer Teil oberhalb der Wasserfüllhöhe (Arbeitshöhe) angeordnet sein. Dadurch ist gewährleistet, daß zum einen die Schwimmstoffe mit Hilfe des Schwimmstoffräumer-Schildes effektiv auf der Wasseroberfläche transportiert werden und zum anderen, daß die Schwimmstoffe nicht über das Schwimmstoffräumerschild hinweggleiten können.The floating material removal shield is particularly preferably arranged in such a way that it is rotatably mounted around a substantially vertically arranged shaft, which preferably runs approximately in the middle of the tank. Preferably, one part of the floating material removal shield should be arranged below and another part above the water filling level (working height). This ensures that the floating material is effectively transported on the water surface with the help of the floating material removal shield and that the floating material cannot slide over the floating material removal shield.
Um eine besonders effektive Abtrennung von Schwimmstoffen zu erhalten ist es vorteilhaft, wenn der Trichtereinlauf der Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen eine Rampe aufweist, über die das Schwimrnstoffräumerschild zum Trichter bewegt werden kann. Besonders bevorzugt ist das Schwimmstoffräumerschild zusätzlich um eine durch das Schwimmstoffräumerschild und senkrecht zur Welle verlaufende Achse kippbar aufgehängt, wobei besonders bevorzugt das Schwimmstoffräumerschild in eine bestimmte Position federnd vorgespannt ist. So ist es beispielsweise möglich, das Schwimmstoffräumerschild in eine Position federnd vorzuspannen, in der das Schwimmstoffräumerschild senkrecht zur Wasseroberfläche steht. Bewegt sich nun das Schwimmstoffräumerschild in radialer Richtung um die senkrechte Welle, so kann es eventuell vorhandene Schwimmstoffe effektiv entlang der Wasseroberfläche verschieben. Erreicht das Schwimmstoffräumerschild die Rampe des Trichtereinlaufs, so kann der Trichtereinlauf, wenn er mit dem Schwimmstoffräumerschild in Berührung tritt, das Schwimmstoffräumerschild um seine Achse kippen, so daß das Schwimmstoffräumerschild auf der Rampe entlang läuft und die Schwimmstoffe in den Trichter befördert.In order to achieve particularly effective separation of floating matter, it is advantageous if the funnel inlet of the device for separating floating matter has a ramp over which the floating matter removal shield can be moved to the funnel. The floating matter removal shield is particularly preferably additionally suspended so that it can tilt around an axis that runs through the floating matter removal shield and perpendicular to the shaft, with the floating matter removal shield being particularly preferably spring-loaded into a certain position. For example, it is possible to spring-load the floating matter removal shield into a position in which the floating matter removal shield is perpendicular to the water surface. If the floating matter removal shield now moves in a radial direction around the vertical shaft, it can effectively move any floating matter that may be present along the water surface. When the floating debris removal shield reaches the ramp of the hopper inlet, the hopper inlet, when it comes into contact with the floating debris removal shield, can tilt the floating debris removal shield about its axis so that the floating debris removal shield runs along the ramp and conveys the floating debris into the hopper.
In einer besonderen Ausführungsform werden die Räumvorrichtung und das Schwimmstoffräumerschild durch dieselbe vertikal angeordnete Welle angetrieben, welche auch die Räumvorrichtung für Schwimmstoffe antreibt. Dadurch ist es möglich, mit ein und demselben Antrieb sowohl die Vorrichtung zum Abtrennen von Schwimmstoffen als auch die Räumvorrichtungen zu betreiben. In a special embodiment, the clearing device and the floating matter clearing shield are driven by the same vertically arranged shaft that also drives the clearing device for floating matter. This makes it possible to operate both the device for separating floating matter and the clearing devices with one and the same drive.
Mit Vorteil wird der Schwimmstoffabscheider im wesentlichen im Zentrum des Rundsandfangs angeordnet. Er wird dabei vorzugsweise von einem Beruhigungszylinder bzw. einer Tauchwand, welcher bzw. welche im unteren Teil geschlitzt bzw. mit Lamellen ausgestattet ist. Dadurch entsteht im Zentrum des Rundsandfangs ein beruhigter Bereich. In diesem können die Fette und andere Schwimmstoffe leichter an die Oberfläche gelangen. Wie bereits erwähnt wird das Abwasser im Außenbereich des Beckens im wesentlichen tangential zugeführt, d. h. aber, daß auch die Schwimmstoffe zunächst mit dem Abwasser verwirbelt im Außenbereich zugeführt werden. Durch die Belüftungseinrichtung des Sandfangs entsteht in Kombination mit der kreisförmigen Strömung, welche aufgrund der Anordnung von Zu- und Ablauf entsteht, eine walzenförmige Strömung. Die Schwimmstoffe werden von dieser Strömung erfaßt und mitgerissen. Während die walzenförmige Strömung am äußeren Beckenrand nach oben gerichtet ist, fließt das Wasser an der Tauchwand nach unten. Die Stärke der Abwärtsströmung nimmt nach unten hin ab. Die Schwimmstoffe befinden sich dann im Bereich der Schlitze oder Lamellen und treiben in den beruhigten Innenbereich, wo der Einlauf des Schwimmstoffabscheiders angeordnet ist.It is advantageous to place the floating matter separator essentially in the center of the round sand trap. It is preferably supported by a calming cylinder or a baffle, which is slotted or equipped with slats in the lower part. This creates a calmed area in the center of the round sand trap. In this area, the fats and other floating matter can more easily reach the surface. As already mentioned, the wastewater in the outer area of the tank is fed essentially tangentially, i.e. the floating matter is initially swirled with the wastewater and fed into the outer area. The aeration device of the sand trap, in combination with the circular flow, which is created due to the arrangement of the inlet and outlet, creates a cylindrical flow. The floating matter is caught in this flow and carried along. While the cylindrical flow at the outer edge of the tank is directed upwards, the water flows downwards along the baffle. The strength of the downward flow decreases towards the bottom. The floating matter is then located in the area of the slots or slats and drifts into the calm inner area, where the inlet of the floating matter separator is located.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen der nach innen geneigten Beckenwand vor. Dies kann beispielsweise durch den Arm erfolgen, welcher die Räumvorrichtung bzw. das Bodenräumschild mit der zentralen Welle verbindet. Wird dieser beispielsweise unmittelbar auf dem Beckenboden entlang geführt, so wird mit Betätigung der Räumvorrichtung gleichzeitig die innere Beckenwand gereinigt. Selbstverständlich kann diese Abstreifvorrichtung aber auch völlig unabhängig von der Räumvorrichtung konstruiert sein.Another preferred embodiment provides a scraper device for scraping the inwardly inclined pool wall. This can be done, for example, by the arm that connects the clearing device or the bottom clearing blade to the central shaft. If this is guided directly along the bottom of the pool, for example, the inner pool wall is cleaned at the same time as the clearing device is activated. Of course, this scraper device can also be designed completely independently of the clearing device.
Eine besondere Ausführungsform sieht vor, daß in der Sandfanganlage eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist. Durch diese Belüftungseinrichtung kann in der Rundsandfanganlage eine im wesentlichen walzenförmige Strömung erzeugt werden, die die Trennung zwischen mineralischen und organischen Stoffen begünstigt. Zudem verhindert diese Strömung die Ablagerung von faulfähigen Stoffen im Sand. Bei der Dosierung der einzubringenden Luft muß jedoch darauf geachtet werden, daß der Sandrückhalt in der Sandfanganlage nicht zu stark beinträchtigt wird.A special embodiment provides for an aeration device to be provided in the sand trap. This aeration device can generate an essentially cylindrical flow in the circular sand trap, which promotes the separation between mineral and organic substances. In addition, this flow prevents the deposition of putrefactive substances in the sand. When dosing the air to be introduced, however, care must be taken to ensure that the sand retention in the sand trap is not impaired too much.
&Iacgr;5 Es hat sich gezeigt, daß die Belüftungseinrichtung vorzugsweise derart angeordnet wird, daß sie in der Lage ist, Luft im wesentlichen in der Nähe der zylindrischen Außenwand zuzuführen. Durch die aufsteigende Luft an der zylindrischen Außenwand kommt es zu einer walzenförmigen Strömung, die dafür sorgt, daß das Wasser mit langsamer Geschwindigkeit die kegelförmige Innenwölbung hinunterströmt. Dadurch wird der Absetzvorgang der mineralischen Stoffe beschleunigt. Vorzugsweise wird daher eine ringförmige Belüftungsvorrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, Luft an mehreren, in Umfangsrichtung versetzten Stellen zuzuführen.&Iacgr;5 It has been found that the aeration device is preferably arranged in such a way that it is able to supply air substantially close to the cylindrical outer wall. The rising air on the cylindrical outer wall creates a roller-shaped flow which ensures that the water flows down the conical inner curvature at a slow speed. This accelerates the settling process of the mineral substances. Preferably, an annular aeration device is therefore provided which is able to supply air at several points offset in the circumferential direction.
Die Belüftungseinrichtung muß nicht notwendigerweise mit (Druck-) Luft betrieben werden. Vielmehr ist es bei geeigneter Anordnung von Düsen auch möglich, anstelle von Luft Wasser, vorzugsweise Brauchwasser, z. B. gereinigtes Abwasser, durch die Belüftungseinrichtung in das Becken einzubringen. Die Aufgabe der Belüftungseinrichtung besteht daher primär weniger in der Belüftung des Abwassers, sondern eher in der Erzeugung einer walzenförmigen Strömung.The aeration device does not necessarily have to be operated with (compressed) air. Rather, with a suitable arrangement of nozzles, it is also possible to introduce water, preferably process water, e.g. purified waste water, into the tank through the aeration device instead of air. The task of the aeration device is therefore primarily not to aerate the waste water, but rather to generate a cylindrical flow.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become clear from the description of a preferred embodiment and the associated figures.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine Schnittzeichnung durch die Sandfanganlage,Figure 1 is a sectional drawing of the sand trap system,
Figur 2 eine Schnittzeichnung durch eine andere Ausführungsform der Sandfanganlage mit einem Sandklassierer,Figure 2 is a sectional drawing of another embodiment of the sand trap with a sand classifier,
Figur 3 eine Grundrißzeichnung einer ersten Ausführungsform der Sandfanganlage,
Figur 4 eine Grundrißzeichnung einer zweiten Ausführungsform der Sandfanganlage und
Figur 5 eine Darstellung des Bodenräumschildes.Figure 3 is a plan view of a first embodiment of the sand trap system,
Figure 4 is a plan view of a second embodiment of the sand trap and
Figure 5 shows a representation of the soil clearing blade.
In der Figuren 1 und 3 ist eine Schnittzeichnung bzw. eine Grundrißzeichnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandfanganlage gezeigt. Deutlich zu erkennen ist, daß das Becken 1 im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Der Boden 2 besteht aus einem horizontal verlaufenden Kreisring 4 und einem im wesentlichen kegelförmig nach innen gewölbten Abschnitt 3. An einer vertikal verlaufenden drehbaren Welle 8 ist ein Schwimmstoffräumerschild 6 angeordnet, das zusammen mit dem Trichter 7 einen Schwimmstoffräumer bildet. Das Schwimmstoffräumerschild 6 ist um die horizontale Achse 9 drehbar gelagert und derart vorgespannt, daß es ohne Einwirkungen äußerer Kräfte senkrecht zu der Wasseroberfläche steht. Die Öffnung des Trichters 7 befindet sich in Höhe der Arbeitshöhe A der Sandfanganlage. Die Arbeitshöhe wird durch die Höhe des Auslaufs 18 bestimmt.Figures 1 and 3 show a sectional drawing and a plan view of a first embodiment of the sand trap system according to the invention. It can be clearly seen that the basin 1 is essentially cylindrical. The floor 2 consists of a horizontally running circular ring 4 and an essentially conically curved section 3. A floating matter scraper shield 6 is arranged on a vertically running rotatable shaft 8, which together with the funnel 7 forms a floating matter scraper. The floating matter scraper shield 6 is mounted so as to be rotatable about the horizontal axis 9 and is pre-tensioned in such a way that it is perpendicular to the water surface without the influence of external forces. The opening of the funnel 7 is at the level of the working height A of the sand trap system. The working height is determined by the height of the outlet 18.
Das eingefüllte Wasser setzt sich unter anderem aus organischen und mineralischen Bestandteilen sowie Schwimmstoffen zusammen. Wird die Welle 8 gedreht, so streift das Schwimmstoffräumerschild 6 über die Wasseroberfläche und transportiert die Schwimmstoffe in Richtung des Trichters 7. Am Trichtereinlauf ist eine Rampe angebracht. Kommt das Schwimmstoffräumerschild 6 mit der Rampe in Berührung, so verkippt das Schwimmstoffräumerschild 6 aufgrund der durch die Rampe auf das Schwimmstoffräumerschild aufgebrachten Kraft um die Achse 9. Eventuell vorhandene Schwimmstoffe werden durch das Schwimmstoffräumerschild über die Rampe des Trichters bis zur Trichteröffnung transportiert, so daß die Schwimmstoffe in den Trichter 7 transportiert werden und über eine Transportpumpe 13 ausgetragen werden können. Dabei streift das Schwimmstoffräumerschild die Trichterrampe entlang.The water filled in consists of organic and mineral components as well as floating matter. When the shaft 8 is rotated, the floating matter scraper shield 6 skims over the water surface and transports the floating matter in the direction of the funnel 7. A ramp is attached to the funnel inlet. If the floating matter scraper shield 6 comes into contact with the ramp, the floating matter scraper shield 6 tilts about the axis 9 due to the force exerted on the floating matter scraper shield by the ramp. Any floating matter present is transported by the floating matter scraper shield over the ramp of the funnel to the funnel opening so that the floating matter is transported into the funnel 7 and can be discharged via a transport pump 13. The floating matter scraper shield skims along the funnel ramp.
Deutlich zu erkennen ist ebenfalls eine Fettfangvorrichtung 13, die aus einzelnen Flotationslamellen besteht. Die Flotationslamellen sind parallel zu einander angeordnet und erstrecken sich in axialer Richtung nach unten in das Becken. In der gezeigten Ausführungsform bilden die Lamellen einen Lamellenring mit einem Radius zwischen etwa zwischen 40 und 75% des Beckenradius. Die Lamellen sind vorzugsweise, wie in Figur 1 zu sehen, von einer Trennwand 19 umgeben, die in axialer Richtung in das Becken eintaucht. Die Trennwand 19 reicht jedoch nicht bis zum Boden; die Trennwand 19 hat daher in etwa die Form eines Hohlzylinders und erstreckt sich in axialer Richtung in einer Länge von etwa 40 bis 80% der Arbeitshöhe. Durch die Trennwand 19 wird eine Fettfangzone abgetrennt, in der die Schwimmstoffe aufgrund der Flotationswirkung der eingeblasenen Luft aufgetrieben werden. Aus diesem Grunde erstreckt sich das Schwimm-Also clearly visible is a grease trap 13, which consists of individual flotation lamellae. The flotation lamellae are arranged parallel to one another and extend axially downwards into the basin. In the embodiment shown, the lamellae form a lamella ring with a radius of between approximately 40 and 75% of the basin radius. The lamellae are preferably surrounded, as can be seen in Figure 1, by a partition 19, which dips axially into the basin. However, the partition 19 does not reach to the bottom; the partition 19 therefore has approximately the shape of a hollow cylinder and extends axially over a length of approximately 40 to 80% of the working height. The partition 19 separates a grease trap zone, in which the floating matter is floated up due to the flotation effect of the air blown in. For this reason, the floating
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stoffräumerschild 6 in dieser Ausführungsform auch nicht bis zum Rand des Beckens, sondern lediglich bis zum Rand der Trennwand.In this embodiment, the material removal shield 6 does not extend to the edge of the basin, but only to the edge of the partition wall.
Ebenfalls mit der Welle 8 verbunden ist eine Räumvorrichtung 10, die vorzugsweise dem Schwimmstoffräumerschild 6 diametral gegenüberliegt. Die Räumvorrichtung 10 verläuft auf dem Boden des Beckens im wesentlichen in dem kreisförmigen horizontalen Abschnitt des Bodens. In Figur 3 ist die besondere Form der Räumvorrichtung besonders gut zu erkennen. Sie hat im wesentlichen die Form eines Hohlhalbkegels bzw. eines Halbtrichters oder einer Hohlhalbpyramide. Also connected to the shaft 8 is a clearing device 10, which is preferably located diametrically opposite the floating material clearing shield 6. The clearing device 10 runs on the bottom of the tank essentially in the circular horizontal section of the bottom. The special shape of the clearing device can be seen particularly well in Figure 3. It essentially has the shape of a hollow half-cone or a half-funnel or a hollow half-pyramid.
Wird die Räumvorrichtung in Figur 3 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, so wird eventuell auf dem Boden abgesetzter Sand mit Hilfe der Trichteröffnung aufgenommen und entlang des Bekkenbodens transportiert, bis die Sandaustragsöffnung in der Nähe der Sandförderpumpe 14 erreicht wird. Der im Trichter angesammelte Sand fällt dann in die Sandaustragsöffnung und kann mit geeigneten Austragsvorrichtungen aus dem Becken abgezogen werden.If the clearing device in Figure 3 is moved anti-clockwise, any sand that may have settled on the bottom is picked up by the funnel opening and transported along the bottom of the tank until the sand discharge opening is reached near the sand conveying pump 14. The sand collected in the funnel then falls into the sand discharge opening and can be removed from the tank using suitable discharge devices.
Wird hingegen die Räumvorrichtung in Uhrzeigerrichtung bewegt, so wirkt die spitz zulaufende (Halb-) Trichter- bzw. Kegelform als Pflug oder Rampe und der Sand wird durch die Kegelflächen der Räumvorrichtung aufgewirbelt, so daß er gewaschen bzw. von eventuell anhaftenden organischen Inhaltsstoffen befreit wird. Wie in Figur 5 zu erkennen ist, weist das Bodenräumschild eine Belüftereinheit 20 auf, die dem angehobenen Sand mit Luft versetzen kann, so daß die Reinigung des Sandes noch gründlicher erfolgt.If, however, the clearing device is moved clockwise, the tapered (half) funnel or cone shape acts as a plough or ramp and the sand is whirled up by the conical surfaces of the clearing device so that it is washed or freed of any organic substances that may be adhering to it. As can be seen in Figure 5, the bottom clearing blade has an aeration unit 20 which can add air to the raised sand so that the sand is cleaned even more thoroughly.
Ist daher beispielsweise der Sand sehr stark mit organischen Inhaltsstoffen belastet, so kann der Sand zunächst durch Bewegen der Räumvorrichtung in Uhrzeigerrichtung gewaschen werden.If, for example, the sand is heavily contaminated with organic ingredients, the sand can first be washed by moving the clearing device clockwise.
Nach dem Waschvorgang kann die Rotationsrichtung der Räumvorrichtung geändert werden, so daß nun der gewaschene Sand zur der Sandaustragsöffnung bzw. der Sandförderpumpe 14 transportiert wird und aus dem Becken abgezogen wird. Der Trichter 7 weist beidseitig Rampen auf, so daß Schwimmstoffe in beiden Drehrichtungen der Welle 8 über die Rampen in den Trichter 7 transportiert werden.After the washing process, the direction of rotation of the clearing device can be changed so that the washed sand is now transported to the sand discharge opening or the sand conveying pump 14 and is removed from the basin. The hopper 7 has ramps on both sides so that floating materials are transported into the hopper 7 via the ramps in both directions of rotation of the shaft 8.
Zusätzlich ist an der Innenseite der Außenwand des zylindrischen Beckens eine Belüftungseinrichtung 11 vorgesehen. Diese weist in Umfangsrichtung mehrere Öffnungen 12 auf. Bei Bedarf ist es möglich, durch die Belüftungsöffnungen 12 Luft in das Becken einzubringen, so daß aufgrund der aufsteigenden Luft eine im wesentlichen walzenförmige Strömung innerhalb des Bekkens entsteht. Diese Strömung verhindert zusätzlich, daß sich faulfähige Inhaltsstoffe an den Beckenwänden bzw. im Sandsammeiraum absetzen.In addition, a ventilation device 11 is provided on the inside of the outer wall of the cylindrical tank. This has several openings 12 in the circumferential direction. If necessary, it is possible to introduce air into the tank through the ventilation openings 12, so that an essentially cylindrical flow is created within the tank due to the rising air. This flow also prevents putrefactive substances from settling on the tank walls or in the sand collection area.
Die Fließverhältnisse in der Sandfanganlage sind durch Pfeile markiert. Das Abwasser wird durch die Leitung 17 in das Becken eingeführt. Die Leitung 17 ist derart angeordnet, daß das einströmende Wasser in der Sandfanganlage eine radiale Strömung entgegen dem Uhrzeigersinn verursacht. Wie in Figur 3 zu sehen ist, durchläuft das Abwasser in dem Becken einen Umfangswinkel von mindestens nahezu 360°. Kurz bevor das Abwasser eine volle Umdrehung in dem Becken durchlaufen hat, kann zumindest ein Teil des Wassers über den Überlauf 18 aus dem Becken austreten. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der Sandfanganlage darf nicht zu hoch sein, so daß sich im wesentlichen an der nach innen gewölbten kegelförmigen Bodenwand die mineralischen Inhaltsstoffe absetzen können und entlang der geneigten Fläche zu der außen liegenden Rinne transportiert werden. Wird das Becken mit Hilfe der Belüftungseinrichtung 11 gleichzeitig belüftet, so entsteht durch die Überlagerung der radialen Strömung mit der walzenförmigen Strömung, welche durch die Belüftung verursacht wird, eine spiralförmige Strömung. Es ist bekannt, daß solche turbulenten Strömungen die Trennung von organischen und mineralischen Inhaltsstoffen begünstigen.The flow conditions in the sand trap system are marked by arrows. The waste water is introduced into the basin through the pipe 17. The pipe 17 is arranged in such a way that the inflowing water in the sand trap system causes a radial anti-clockwise flow. As can be seen in Figure 3, the waste water in the basin runs through a circumferential angle of at least almost 360°. Shortly before the waste water has completed a full rotation in the basin, at least part of the water can exit the basin via the overflow 18. The flow rate of the water in the sand trap system must not be too high, so that the mineral ingredients can settle essentially on the inwardly curved conical bottom wall and be transported along the inclined surface to the outside channel. If the basin is aerated at the same time with the aid of the aeration device 11, a spiral flow is created by the superposition of the radial flow with the cylindrical flow caused by the aeration. It is known that such turbulent flows promote the separation of organic and mineral components.
Die Figuren 2 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß an Stelle der Sandförderpumpe ein Sandklassierer 16 vorgesehen ist. Durch den Sandklassierer findet eine zumindest teilweise Separierung der mineralischen und der organischen Bestandteile der im Sandfang abgeschiedenen Feststoffe sowie eine Entwässerung des Sandfanggutes statt. Der Sand klassierer trennt die Feststoffe in zwei unterschiedliche Partitionen, die sich im wesentlichen durch Partikelgröße und Partikeldichte unterscheiden. Dabei hat der eine Teil eine höheren Anteil von organischen Bestandteilen. Dieser Teil an Feststoffen wird in den Klärprozeß zurückgeführt. Durch den Einsatz eines Sandklassierers wird zwar die Qualität des Sandgutes erheblich verbessert, die Entsandungsleistung des Sandfangs wird jedoch reduziert. Es muß daher je nach Anwendungsgebiet individuell entschieden werden, ob ein Sandklassierer von Vorteil ist oder nicht.Figures 2 and 4 show a second embodiment of the present invention. It differs from the first embodiment only in that a sand classifier 16 is provided instead of the sand conveying pump. The sand classifier at least partially separates the mineral and organic components of the solids separated in the sand trap and dewaters the sand trap material. The sand classifier separates the solids into two different partitions, which differ essentially in particle size and particle density. One part has a higher proportion of organic components. This part of the solids is returned to the clarification process. Although the use of a sand classifier significantly improves the quality of the sand, the sand trap's de-sanding performance is reduced. It must therefore be decided individually depending on the area of application whether a sand classifier is advantageous or not.
Die erfindungsgemäße Sandfanganlage weist bei niedriger Bauhöhe eine relativ große Oberfläche auf. Mit Vorteil kommt daher eine Vorrichtung zur Schwimmstoffabscheidung zum Einsatz, die aufgrund der großen Oberfläche eine große Schwimmstoffabscheidefläche verwirklichen kann. Durch die im wesentlichen senkrechten Außenwände des Beckens wird ein entsprechend großes Beckenvolumen erreicht, was relativ lange Aufenthaltszeiten des Abwassers in dem Bekken nach sich zieht.The sand trap according to the invention has a relatively large surface area with a low construction height. It is therefore advantageous to use a device for separating floating matter which can achieve a large floating matter separation area due to the large surface area. The essentially vertical outer walls of the basin result in a correspondingly large basin volume, which results in the wastewater remaining in the basin for a relatively long time.
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Das Becken wird vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt, es kann jedoch auch aus anderen Materialien, wie z. B. aus Stahlbeton, hergestellt werden. Das Becken wird entweder auf den Boden gestellt oder in eine Grube eingebaut.The pool is preferably made of stainless steel, but it can also be made of other materials, such as reinforced concrete. The pool is either placed on the ground or installed in a pit.
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