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Gegenstand der Erfindung sind eine Siebvorrichtung, ein Verfahren zum mechanischen Reinigen von Abwasser und die Verwendung einer besonderen Siebbauart zur Abwasserreinigung.
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Das Abwasser kann insbesondere häusliches oder kommunales Abwasser sein, wobei das kommunale Abwasser häusliches Abwasser und/oder Abwasser von gewerblichen und/oder industriellen Betrieben enthalten kann, soweit das Abwasser der Betriebe keiner gesonderten Behandlung bedarf. Das Abwasser kann aus privaten oder insbesondere öffentlichen wasserwirtschaftlichen Maßnahmen und/oder von öffentlichen Flächen, wie etwa Straßen, Wegen und öffentlichen Plätzen, stammen. Die Erfindung eignet sich im besonderen Maße zur Behandlung von Klärschlamm, wie etwa Primärschlamm. „Klärschlamm“ ist eine Mischung aus organischen und anorganischen Fest- und Flüssigstoffen, die bei der Abwasserreinigung durch Sedimentation getrennt werden. Bei den Feststoffen handelt es sich um Schwebstoffe, die sich in Kläranlagen aus dem Abwasser absetzen und zu Boden sinken (sedimentieren). Das zu behandelnde Abwasser enthält typischerweise wenigstens 1 Massen% Trockensubstanz, der Rest Flüssigkeit, und kann bis zu 10 Massen% Trockensubstanz, der Rest Flüssigkeit, enthalten. Die Trockensubstanz beinhaltet zu einem wesentlichen Teil makroskopisch große Feststoffe, wie etwa Windeln, Binden, Zigarettenstummel, folienförmiges Material und Papier, insbesondere Toilettenpapier. Diese Feststoffe müssen vor einer chemischen und/oder biologischen Behandlung der Flüssigfraktion von dieser getrennt werden.
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Zur mechanischen Reinigung derartiger Abwasser, d.h. zum Entfernen von Feststoffen der genannten Art, werden Rechen- und/oder Siebvorrichtungen eingesetzt. Bekannt ist der Einsatz von Bogensieben, Siebbändern, Siebscheiben und insbesondere Trommelsieben. So offenbart die
DE 10 2014 106 079 A1 die Verwendung eines Trommelsiebs, das zum Entfernen von Feststoffen aus Abwasser in einem das Abwasser führenden Gerinne mit einer Neigung zur Horizontalen eingebaut ist. Das Abwasser strömt stirnseitig in den Siebmantel ein. Der Siebmantel ist für das freie Abwasser durchlässig, hält jedoch seiner Siebweite entsprechend Feststoffe zurück. Der Siebmantel wird drehangetrieben, so dass die zurückgehaltenen Feststoffe längs der Drehachse des Trommelsiebs aus dem Gerinne aufwärts zu einem Abförderbereich und dort abgefördert werden.
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Trommelsiebe sind im Durchsatz begrenzt und müssen mit großen Mengen Wasser gespült werden. Regelmäßig sind manuelle Reinigungen erforderlich.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, mit makroskopischen Feststoffen beladenes Abwasser mit höherem Durchsatz, d. h. größere Abwassermengen pro Zeiteinheit, mechanisch zu reinigen bzw. reinigen zu können.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Abtrennung von Feststoffen aus Abwasser ein Sternsieb mit Siebsternwellen verwendet wird, die nebeneinander um zumindest im Wesentlichen parallele Drehachsen drehantreibbar angeordnet sind. Die Siebsternwellen umfassen axial versetzt nebeneinander angeordnete Siebsterne und zwischen axial benachbarten Siebsternen im Vergleich zu den Siebsternen radial schlankere Wellenabschnitte. Geeignete Sternsiebe werden beispielsweise in der
EP 1 088 599 B1 und der
EP 2 605 865 B1 beschrieben.
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Die Erfindung ist ferner auf eine Siebvorrichtung zur Reinigung von Abwasser gerichtet. Die Siebvorrichtung umfasst einen Behälter und ein im Behälter angeordnetes Sternsieb. Zum Auffangen von Abwasser weist der Behälter einen Behälterboden auf. Nach oben, über dem Sternsieb, kann der Behälter geschlossen oder vorzugsweise offen sein. Das Sternsieb ist im Behälter über dem Behälterboden angeordnet. Es umfasst nebeneinander angeordnete Siebsternwellen jeweils mit axial versetzt nebeneinander angeordneten Siebsternen und zwischen axial benachbarten Siebsternen im Vergleich zu den Siebsternen radial schlankeren Wellenabschnitten. Der Behälter bildet unter dem Sternsieb eine Auffangwanne für das von zumindest einem Teil der Feststoffe befreite Abwasser. Alternativ kann im Behälter eine Auffangwanne angeordnet sein. Bevorzugt bildet jedoch unmittelbar der Behälter die Auffangwanne.
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Die Siebvorrichtung umfasst ferner einen Drehantrieb für die Siebsternwellen. Die Siebsternwellen können einzeln von jeweils einem eigenen Antriebsmotor angetrieben werden oder zu Wellengruppen für den Antrieb durch jeweils einen Antriebsmotor pro Wellengruppe oder zu einem gemeinsamen Antrieb aller Siebsternwellen des Sternsiebs durch einen gemeinsamen Antriebsmotor zusammengefasst sein. Eine Kopplung sämtlicher Siebsternwellen oder zumindest eine gruppenweise Kopplung wird gegenüber einem Einzelantrieb bevorzugt. Der oder die Antriebsmotoren können, müssen jedoch nicht Bestandteil des Drehantriebs sein. Als Drehantrieb werden auch die Antriebsglieder, beispielsweise Kettenritzel oder Zahnräder, der Siebsternwellen aufgefasst.
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Die Siebvorrichtung weist einen Abwassereinlass für das mit Feststoffen beladene Abwasser, einen Feststoffauslass für die mittels des Sternsiebs abgetrennten Feststoffe und einen Abwasserauslass für das von den abgetrennten Feststoffen befreite Abwasser auf. Der Abwassereinlass ist am Behälter höher als das Sternsieb angeordnet. Der Abwasserauslass ist am Behälter tiefer als das Sternsieb angeordnet. Die Anordnung ist derart, dass das durch den Abwassereinlass in den Behälter eingetragene Abwasser einem Aufgabebereich des Sternsiebs von oben aufgegeben, der Siebweite des Sternsiebs entsprechend eine Überkornfraktion der Feststoffe auf dem Sternsieb aus dem Aufgabebereich in eine Förderrichtung zu einem Abförderbereich des Sternsiebs gefördert und das von der Überkornfraktion befreite Abwasser durch die Siebspalte bzw. -lücken des Sternsiebs nach unten abströmen und im Behälter, beispielsweise in einer Auffangwanne oder vorzugsweise am Behälterboden, aufgefangen und durch den Abwasserauslass abgeleitet werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Reinigung von mit Feststoffen beladenem Abwasser, bei dem das mit den Feststoffen beladene Abwasser der Oberseite eines Sternsiebs mit drehangetriebenen Siebsternwellen zugeführt wird, eine Überkornfraktion der Feststoffe auf dem Sternsieb durch die drehenden Siebsternwellen in eine Förderrichtung zu einem Abförderbereich des Sternsiebs gefördert und im Abförderbereich abgefördert wird, bevorzugt durch die drehenden Siebsternwellen, und das von der Überkornfraktion befreite Abwasser durch Siebspalte des Sternsiebs nach unten strömt.
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Die drehangetriebenen Sternsiebwellen fördern die Überkornfraktion der Feststoffe in Förderrichtung quer zu den Drehachsen der Sternsiebwellen, während das von der Überkornfraktion befreite Abwasser, das durch die Siebspalte fallende kleinere Feststoffpartikel enthalten kann, aufgrund Schwerkraft durch die Siebspalte nach unten abströmt. Der Begriff „Abströmen“ soll in diesem Zusammenhang auch ein Abtropfen umfassen, wie es insbesondere in einem vom Aufgabebereich entfernten Siebbereich, beispielsweise in der Nähe des Abförderbereichs, stattfinden kann. Das Sternsieb kann insbesondere für eine Förderung der Überkornfraktion in eine horizontale oder zumindest überwiegend horizontale Förderrichtung eingerichtet sein.
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Sternsiebe werden bei der Ernte von Feldfrüchten genutzt, wo sie die Feldfrüchte, beispielsweise Kartoffeln, auf schonende Weise von anhaftendem Erdmaterial trennen. Diese Eigenschaft macht sich die Erfindung zunutze, allerdings zu einem anderen Zweck. Die aus der Verarbeitung von Feldfrüchten bekannte Eigenschaft der schonenden Behandlung wirkt bei der Reinigung von Abwasser der Gefahr der Verstopfung entgegen. In Trommelsieben wird die Überkornfraktion in einer Spiralbewegung gefördert und dabei gegen den Siebmantel und in dessen Siebspalte gedrückt, was den Durchsatz begrenzt. Beim Sternsieb liegen die Feststoffe der Überkornfraktion hingegen nur mit ihrem Gewicht, sozusagen lose, auf den Siebsternwellen auf, während sie von den drehenden Siebsternen in die Förderrichtung gefördert werden und das von diesen Feststoffen freie Abwasser auf kürzestem Wege aufgrund Schwerkraft durch die Siebspalte abströmt. Soweit Feststoffe der Überkornfraktion in die Bereiche zwischen den Siebsternen oder zwischen den Siebsternen und schlankeren Wellenabschnitten benachbarter Siebsternwellen geraten, werden sie vom in Förderrichtung nächsten Siebstern wieder angehoben. Diese Hubbewegungen sorgen in Verbindung mit dem nur losen Aufliegen für einen verstopfungsfreien Betrieb auch bei hohem Durchsatz.
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Die Siebsterne von Siebsternwellen, die in Förderrichtung aufeinander folgen, können sich in Umfangsrichtung, d.h. in Förderrichtung, gegenüberliegen oder vorzugsweise kammartig ineinandergreifen. Siebspalte bestehen in beiden Ausführungen in Form der Axialspalte zwischen axial benachbarten Siebsternen und der Umfangsspalte an den Umfängen der Siebsterne. Greifen benachbarte Siebsternwellen mit ihren Siebsternen kammartig ineinander, werden die Axialspalte zwischen relativ zueinander bewegten Siebsternen und die Umfangsspalte zwischen den Umfängen der Siebsterne und den Umfängen der schlankeren Wellenabschnitte der jeweils benachbarten Siebsternwellen gebildet. Die Relativbewegungen, vermehrt noch beim kammartigen Ineinandergreifen, wirken der Gefahr einer Verstopfung durch in die Siebspalte geratene Feststoffe entgegen.
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Die axiale Weite der Axialspalte beträgt in bevorzugten Ausführungen höchstens 20 mm oder höchstens 10 mm oder höchstens 5 mm. Die in Förderrichtung gemessene Weite der Umfangsspalte beträgt in bevorzugten Ausführungen höchstens 20 mm oder höchstens 10 mm oder höchstens 5 mm. Die Spaltweite in axialer Richtung, d.h. längs der Wellendrehachse, und die in Förderrichtung gemessene Spaltweite können ungleich oder aber insbesondere gleich sein.
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Die Siebsterne der Siebsternwellen sind in vorteilhaften Ausführungen so geformt, dass sie mit den Feststoffen der Überkornfraktion nicht verhaken und/oder diese Feststoffe nicht aufreißen. Ihre äußeren Oberflächen sind vorzugsweise glatt.
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Die Siebsterne weisen jeweils einen zentralen Siebsternbereich und von diesem über den Umfang verteilt nach außen vorragende Abragungen auf, die ihnen in einer Stirnansicht gesehen Sternform verleihen. Die Abragungen können vorteilhafterweise fingerförmig sein. Sie können in der Stirnansicht gesehen in Bezug auf die Drehrichtung in Nacheilrichtung zur Drehachse des jeweiligen Siebsterns vorteilhafterweise bogenförmig gekrümmt oder unter einem spitzen Winkel geneigt sein. Bevorzugt sind sie über ihre gesamte Erstreckung zumindest radial außen rund, ohne Kanten, gekrümmt. Die Sternform sorgt für eine sichere Mitnahme der Feststoffe der Überkornfraktion und erhöht im Vergleich zu fingerlosen Rotationselementen mit beispielsweise kreisrunder Umfangsfläche die Fördergeschwindigkeit der Siebvorrichtung und den Durchsatz.
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Die Siebsterne können insbesondere aus Kunststoff bestehen oder Oberflächen aus Kunststoff aufweisen. Bevorzugt bestehen wenigstens die Abragungen aus Kunststoff. Für eine Befestigung an oder auf einem schlankeren Wellenabschnitt können sie vorteilhafterweise aber einen zentralen Befestigungsbereich aus einem metallenen Werkstoff haben. In vorteilhaften Ausführungen sind die Abragungen elastisch in Richtung auf den zentralen Siebsternbereich biegbar.
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Noch ein Vorteil des Sternsiebs ist, dass die Drehgeschwindigkeit der Siebsternwellen und somit die Fördergeschwindigkeit der Überkornfraktion sehr einfach so eingestellt werden kann, dass auch bei geringen Siebspaltweiten in axialer Richtung und/oder in Förderrichtung keine oder zumindest keine nennenswerten Verstopfungen auftreten und das vom Überkorn befreite, in diesem Sinne „freie“ Abwasser durch die Siebspalte ungehindert abströmen kann.
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Gehören zum Drehantrieb ein oder mehrere Antriebsmotoren und eine Steuerung für den oder die Antriebsmotoren, kann die Steuerung in einfachen Ausführungen dazu eingerichtet sein, den oder die Antriebsmotoren so anzusteuern, dass die Siebsternwellen stets mit der gleichen Drehgeschwindigkeit antreibbar sind bzw. im Betrieb angetrieben werden. Die Steuerung kann in einer Weiterentwicklung aber auch dazu eingerichtet sein, die Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmotors oder der mehreren Antriebsmotoren zu ändern, beispielsweise in Anpassung an den Grad der Beladung des Abwassers mit zu entfernenden Feststoffen. Hierunter fällt eine Anpassbarkeit in Bezug auf den Massenanteil der Feststoffe und/oder eine Anpassung an die Art der Feststoffe. So kann es bei variierendem Massenanteil vorteilhaft sein, wenn die Antriebsgeschwindigkeit und somit die Fördergeschwindigkeit der Siebsternwellen bei hohem Feststoffanteil größer als bei geringem Feststoffanteil gewählt werden kann.
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In vorteilhaften Ausführungen wird das Abwasser dem Sternsieb nicht ausschließlich vertikal, sondern mit einer in Förderrichtung des Sternsiebs weisenden Richtungskomponente aufgegeben. Die Siebvorrichtung kann hierfür eine zwischen dem Abwassereinlass und dem Sternsieb angeordnete Zuführstruktur mit einem zur Horizontalen flach geneigten Zuführboden umfassen. Der Zuführboden, zweckmäßigerweise die gesamte Zuführstruktur, kann beispielsweise einfach schräg geneigt sein. Die Zuführstruktur bildet eine Schütte, die das Abwasser im Behälter auf den Aufgabebereich des Sternsiebs leitet. Die Zuführstruktur kann über ihren Umfang geschlossen oder, bevorzugter, nach oben offen sein. Der Zuführboden endet oberhalb des Aufgabebereichs des Sternsiebs. Er kann unmittelbar über dem stromaufwärtigen Rand des Sternsiebs oder in einem kurzen Abstand vor dem stromaufwärtigen Sternsiebrand enden. Bevorzugter überlappt der Zuführboden in Förderrichtung des Sternsiebs mit diesem, endet also über dem Aufgabebereich.
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Das Abwasser trifft in vorteilhaften Ausführungen in einem Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 50° auf das Sternsieb. Der Zuführboden kann an seinem auslaufenden, stromabwärtigen Ende mit einer Neigung von vorzugsweise höchstens 50° oder höchstens 40° oder höchstens 30° zur Förderrichtung weisen, damit das Abwasser und dadurch die mitgeführten Feststoffe dem Sternsieb nicht ausschließlich vertikal, sondern auch mit einer in Förderrichtung weisenden Richtungskomponente aufgegeben werden. Vorteil des Auftreffens unter einem Neigungswinkel kleiner als 90° ist, dass die Feststoffe beim Aufgeben nicht vertikal in das Sternsieb „geschossen“ und dabei in die Siebspalte gepresst werden. Die Abförderung aus dem Aufgabebereich wird verbessert.
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Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen beschrieben. Die in den Unteransprüchen und deren Kombinationen offenbarten Merkmale können die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen und/oder die Aspekte ergänzen.
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In den nachstehend formulierten Aspekten werden Merkmale der Erfindung beschrieben. Die Aspekte sind in der Art von Ansprüchen formuliert und können diese ersetzen. In den Aspekten offenbarte Merkmale können die Ansprüche ferner ergänzen und/oder relativieren, Alternativen zu einzelnen Merkmalen aufzeigen und/oder Anspruchsmerkmale ergänzen oder stattdessen erweitern. In Klammern gesetzte Bezugszeichen beziehen sich auf ein nachfolgend in Figuren illustriertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sie schränken die in den Aspekten beschriebenen Merkmale nicht unter den Wortsinn als solchen ein, zeigen andererseits jedoch bevorzugte Möglichkeiten der Verwirklichung des jeweiligen Merkmals auf.
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Auch in den nachstehend formulierten Aspekten werden Merkmale der Erfindung beschrieben. Die Aspekte sind in der Art von Ansprüchen formuliert und können diese ersetzen. In den Aspekten offenbarte Merkmale können die Ansprüche ferner ergänzen und/oder relativieren, Alternativen zu einzelnen Merkmalen aufzeigen und/oder Anspruchsmerkmale erweitern. In Klammern gesetzte Bezugszeichen beziehen sich auf nachfolgend in Figuren illustrierte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Sie schränken die in den Aspekten beschriebenen Merkmale nicht unter den Wortsinn als solchen ein, zeigen andererseits jedoch bevorzugte Möglichkeiten der Verwirklichung des jeweiligen Merkmals auf.
- Aspekt 1. Siebvorrichtung zur Reinigung von mit Feststoffen beladenem Abwasser, die Siebvorrichtung umfassend:
- (a) einen Behälter (1) zum Auffangen von Abwasser,
- (b) ein in dem Behälter (1) angeordnetes Sternsieb (10), das über einem Behälterboden (3) nebeneinander angeordnete Siebsternwellen (11) jeweils mit axial versetzt nebeneinander angeordneten Siebsternen (12) aufweist,
- (c) einen Drehantrieb für die Siebsternwellen (11),
- (d) einen im oder am Behälter (1) höher als das Sternsieb (10) angeordneten Abwassereinlass (4) zum Eintragen des mit Feststoffen beladenen Abwassers auf das Sternsieb (10),
- (e) einen Feststoffauslass (6) für eine von den Siebsternwellen (11) auf dem Sternsieb (10) in eine Förderrichtung (F) geförderte Überkornfraktion der Feststoffe und
- (f) einen im oder am Behälter (1) tiefer als das Sternsieb (10) angeordneten Abwasserauslass (5) für das von den Feststoffen der Überkornfraktion befreite Abwasser.
- Aspekt 2. Sieborrichtung nach Aspekt 1, umfassend eine im Behälter (1) erstreckte Zuführstruktur (15) mit einem Zuführboden (16), auf dem das mit Feststoffen beladene Abwasser einem Aufgabebereich des Sternsiebs (10) von oben zuführbar ist.
- Aspekt 3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei sich der Zuführboden (16) in die Förderrichtung (F) mit einer Neigung (a) zur Förderrichtung (F) nach unten erstreckt, um das Abwasser unter einem Winkel kleiner 90° auf den Aufgabebereich zu führen.
- Aspekt 4. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Neigung (a) an einem stromabwärtigen Ende des Zuführbodens (16) höchstens 50° oder höchstens 40° oder bevorzugt höchstens 30° beträgt.
- Aspekt 5. Vorrichtung nach einem der drei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei der Zuführboden (16) zumindest über den überwiegenden Teil seiner in Förderrichtung (F) erstreckten Länge plan ist.
- Aspekt 6. Siebvorrichtung nach einem der vier unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei die Zuführstruktur (15) vom Zuführboden (16) aufragende Seitenwände (17) umfasst.
- Aspekt 7. Siebvorrichtung nach einem der fünf unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei sich die Zuführstruktur (15) quer zur Förderrichtung (F) in Richtung auf ein stromabwärtiges Ende der Zuführstruktur (15) bis auf eine Weite (W15 ) aufweitet.
- Aspekt 8. Siebvorrichtung nach einem der sechs unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei sich die Zuführstruktur (15) bis über einen Aufgabebereich des Sternsiebs (10) erstreckt und ein über dem Aufgabebereich liegendes stromabwärtiges Ende mit einer vom Abwasser belegbaren Weite (W15 ) aufweist, die wenigstens das 0.3-fache oder 0.4-fache oder, bevorzugt, wenigstens das 0.5-fache der Weite (W10 ) des Sternsiebs (10) im Aufgabebereich beträgt.
- Aspekt 9. Sternsieb nach einem der sieben unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei die Zuführstruktur (15) zumindest über einen überwiegenden Teil ihrer in Einströmrichtung des Abwassers erstreckten Länge nach oben offen ist.
- Aspekt 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Feststoffauslass (20) unterhalb eines in Förderrichtung (F) gelegenen Endes des Sternsiebs (10) eine Auslassöffnung (6) umfasst, durch die vom Sternsieb (10) fallende Feststoffe der Überkornfraktion aus dem Behälter (1) abförderbar sind.
- Aspekt 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Feststoffauslass (20) eine antreibbare Abfördereinrichtung (22), vorzugsweise eine drehantreibbare Schraubenwalze (22) mit vorzugsweise quer zur Förderrichtung (F) des Sternsiebs (10) weisender Walzendrehachse, umfasst, mittels der vom Sternsieb (10) fallende Feststoffe der Überkornfraktion aus dem Behälter (1) abförderbar sind.
- Aspekt 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Behälterboden (3) gegen die Förderrichtung (F) des Sternsiebs (10) in Richtung auf den Abwasserauslass (5) nach unten geneigt ist, um das Abwasser im Behälter (1) mit Schwerkraft zum Abwasserauslass (5) zu fördern.
- Aspekt 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Abwassereinlass (4) außerhalb des Behälters (1) einen externen Kupplungsanschluss (14) zum Anschließen eines Abwasserschlauchs oder -rohrs aufweist.
- Aspekt 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei Siebsterne (12) benachbarter Siebsternwellen (11) kammartig ineinandergreifen.
- Aspekt 15. Sternsieb mit nebeneinander um zumindest im Wesentlichen parallele Drehachsen drehantreibbar angeordneten Siebsternwellen (11) jeweils mit axial versetzt nebeneinander angeordneten Siebsternen (12), wobei Siebsterne (12) benachbarter Siebsternwellen (11) vorzugsweise kammartig ineinandergreifen, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Abtrennung von Feststoffen aus Abwasser.
- Aspekt 16. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Abwasser, bei dem
- (a) mit Feststoffen beladenes Abwasser der Oberseite eines Sternsiebs (10) zugeführt wird, das nebeneinander angeordnete, um zumindest im Wesentlichen parallele Drehachsen drehbare Siebsternwellen (11) jeweils mit axial versetzt nebeneinander angeordneten Siebsternen (12) aufweist,
- (b) die Siebsternwellen (11) drehangetrieben werden,
- (c) eine Überkornfraktion der Feststoffe auf dem Sternsieb (10) durch die drehenden Siebsternwellen (11) in eine Förderrichtung (F) zu einem Abförderbereich des Sternsiebs (10) gefördert und im Abförderbereich abgefördert wird,
- (d) während das von der Überkornfraktion befreite Abwasser durch Siebspalte des Sternsiebs (10) vom Sternsieb (10) nach unten abströmt.
- Aspekt 17. Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem das Sternsieb (10) in einem Behälter (1) angeordnet und das mit Feststoffen beladene Abwasser in den Behälter (1) eingetragen und im Behälter (1) der Oberseite des Sternsiebs (10) zugeführt wird.
- Aspekt 18. Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem das von der Überkornfraktion befreite Abwasser unter dem Sternsieb (10) im Behälter (1) aufgefangen wird und durch einen Abwasserauslass (6) aus dem Behälter (1) unter Schwerkraft abströmt und/oder mittels einer angetriebenen Fördereinrichtung abgefördert wird.
- Aspekt 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem das mit Feststoffen beladene Abwasser der Oberseite des Sternsiebs (10) unter einem spitzen Winkel zu einer von den Siebsternwellen (11) aufgespannten Sternsiebfläche zugeführt wird.
- Aspekt 20. Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem das mit Feststoffen beladene Abwasser der Oberseite des Sternsiebs (10) mit einem Auftreffwinkel kleiner 70° zugeführt wird.
- Aspekt 21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem das mit Feststoffen beladene Abwasser der Oberseite des Sternsiebs (10) mittels einer Zuführstruktur (15) zugeführt wird, die sich zumindest mit einer in Förderrichtung (F) weisenden Richtungskomponente bis über einen Aufgabebereich des Sternsiebs (10) erstreckt und das Abwasser mit spitzem Winkel zu einer von den Siebsternwellen (11) aufgespannten Sternsiebfläche auf das Sternsieb (10) lenkt.
- Aspekt 22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Feststoffe der Überkornfraktion in einem Abförderbereich des Sternsiebs (10) von den drehenden Siebsternwellen (10) in Förderrichtung (F) über einen Rand des Sternsiebs (10) gefördert werden, vom Sternsieb (10) in eine unterhalb des Rands angeordnete Auffangstruktur (21) fallen und abgefördert werden.
- Aspekt 23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Feststoffe der Überkornfraktion mittels einer angetriebenen Abfördereinrichtung (22) abgefördert werden.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. an den Figuren offenbarte Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und/oder die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen und/oder Aspekte vorteilhaft weiter. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Siebvorrichtung in einem Längsschnitt,
- 2 einen Abwassereinlass und Aufgabebereich der Siebvorrichtung im gleichen Längsschnitt,
- 3 den Abwassereinlass und Aufgabebereich in Draufsicht und
- 4 einen Abförderbereich und Feststoffauslass der Siebvorrichtung in perspektivischer Sicht.
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1 zeigt eine Siebvorrichtung für eine mechanische Reinigung von Abwasser. Bei dem Abwasser kann es sich beispielsweise um Abwasser aus wasserwirtschaftlichen Maßnahmen und/oder Abwasser von öffentlichen Flächen oder anderes kommunales Abwasser handeln. Das Abwasser kann häusliches Abwasser aus Toiletten und/oder Sanitäreinrichtungen und/oder Küchen und/oder Waschmaschinen sein oder häusliches Abwasser als eine Teilfraktion enthalten. Bei dem Abwasser kann es sich stattdessen auch um Abwasser aus Betrieben, die in die öffentliche Kanalisation ableiten, handeln. Das Abwasser kann das genannte häusliche Abwasser und zusätzlich Abwasser aus Betrieben enthalten, was auch den Fall einschließt, dass es aus diesen beiden Abwasserfraktionen bestehen kann. Die Siebvorrichtung eignet sich insbesondere für die Behandlung von Klärschlamm, d. h. für die Trennung von im Klärschlamm enthaltenen Feststoffen und der Abwasserfraktion des Klärschlamms.
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Die Siebvorrichtung umfasst einen Behälter 1 mit seitlichen Behälterwänden 2, einem Boden 3 und Öffnungen für die Zu- und Abführung von Abwasser und die Abförderung von Feststoffen. Von den Öffnungen für den Eintrag und den Austrag von Stoffen abgesehen ist der Behälter 1 in vorteilhaften Ausführungen wasserdicht. In den seitlichen Behälterwänden 2 kann oder können allerdings zusätzlich Öffnungen vorgesehen sein, wobei die jeweilige zusätzliche Öffnung mit einer abnehmbar oder beweglich montierten Luke 7 dicht verschlossen ist. In einer oder mehreren der Behälterwände 2 kann ein oder können mehrere wasserdichte Sichtfenster vorgesehen sein, um jederzeit eine einfache Sichtinspektion zu ermöglichen. Der Behälter 1 kann an der Oberseite geschlossen oder zweckmäßigerweise über seinen gesamten Innenbereich offen und zugänglich sein, so dass eine Sichtinspektion und/oder eine Reinigung und/oder Wartung von oben durchgeführt werden kann.
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Im Behälter 1 ist ein Sternsieb 10 angeordnet, dem das mit Feststoffen beladene Abwasser in einem Aufgabebereich von oben aufgebbar ist. Das Sternsieb 10 umfasst mehrere Siebsternwellen 11, die parallel nebeneinander drehbar angeordnet sind. Die Siebsternwellen 11 umfassen jeweils schlankere Wellenabschnitte und längs der Wellendrehachse axial zueinander versetzte Siebsterne 12, die radial über die schlankeren Wellenabschnitte vorragen. Die Siebsterne 12 und die im Vergleich zu den Siebsternen 12 schlankeren Wellenabschnitte der jeweiligen Siebsternwelle 11 sind drehunbeweglich verbunden. Die Siebsternwellen 11 werden so drehangetrieben, dass sie eine Überkornfraktion der Feststoffe in eine quer zu den Wellendrehachsen weisende Förderrichtung F aus dem Aufgabebereich des Sternsiebs 10 in einen vom Aufgabebereich entfernten Abförderbereich des Sternsiebs 10 fördern. Bevorzugt werden die Siebsternwellen 11 gleichsinnig drehend angetrieben.
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Die Siebsterne 12 benachbarter Siebsternwellen 11 greifen in einer Draufsicht auf die Oberseite des Sternsiebs 10 gesehen kammartig ineinander.
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Die Siebsterne 12 sind scheibenförmig und weisen jeweils von einem zentralen Siebsternbereich nach außen vorragende Sternfinger auf. Die Sternfinger können zwar grundsätzlich exakt radial und gerade vom Zentralbereich des jeweiligen Siebsterns 12 vorragen. Bevorzugter weisen sie zu einer Radialen auf die Drehachse der jeweiligen Siebsternwelle 11 jedoch eine Neigung auf. Die Sternfinger können in Bezug auf die Drehrichtung der jeweiligen Siebsternwelle 11 gesehen vorteilhafterweise in Nacheilrichtung und bevorzugt mit einem degressiv rund gekrümmten Verlauf geneigt sein.
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Die Siebvorrichtung umfasst einen Drehantrieb zum Drehantreiben der Siebsternwellen 11. So können an axialen Enden der Siebsternwellen 11 beispielsweise Ritzel für einen Kettenantrieb angeordnet sein. Der Drehantrieb umfasst einen zentralen Antriebsmotor für den gemeinsamen Antrieb der Siebsternwellen 11 und eine Antriebskopplung, beispielsweise einen Kettentrieb mit einer oder mehreren Ketten, die die Siebsternwellen 11 für den gemeinsamen Antrieb mechanisch koppelt oder koppeln. Der Antriebsmotor und die Antriebskopplung sind zweckmäßigerweise außerhalb des Behälters 1 angeordnet. In derartigen Ausführungen ragen die Siebsternwellen 11 an einer Seite mit ihren Wellenenden aus dem Behälter 1 heraus und sind an den herausragenden Wellenenden für den gemeinsamen Antrieb mechanisch gekoppelt. Der Antriebsmotor kann unmittelbar am Behälter 1 oder vorzugsweise an einem Gestell befestigt sein, das den Behälter 1 trägt. Solch ein Gestell ist im Ausführungsbeispiel als Tragrahmen mit Säulen bzw. Vertikalträgern 8 und Querträgern 9 gebildet.
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Die Siebvorrichtung weist einen Abwassereinlass 4 für das mit Feststoffen beladene Abwasser und einen Abwasserauslass 5 für das von wenigstens einem Teil der Feststoffe befreite Abwasser und einen Feststoffauslass 20 für Feststoffe auf.
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Der Abwassereinlass 4 weist an seinem stromaufwärtigen Ende am Behälter 1 außen einen externen Anschluss 13 auf, an den ein Abwasserschlauch oder festes Abwasserrohr, beispielsweise eines Tankfahrzeugs, angeschlossen werden kann. Der Anschluss 13 kann einen stummelförmig vorragenden Anschlussstutzen umfassen, der sich zweckmäßigerweise in Förderrichtung F erstreckt. Für den Abwassereinlass 4 ist grundsätzlich von Vorteil, wenn sich dieser wie im Ausführungsbeispiel in Förderrichtung F erstreckt, um das Abwasser direkt in Förderrichtung F anzunehmen und in Förderrichtung F in den Behälter 2 zu leiten.
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Der Anschluss 13 kann insbesondere ein Kupplungsglied 14, vorzugsweise ein Schnellkupplungsglied 14, für den Anschluss an ein Kupplungsglied des Abwasserschlauchs oder -rohrs, beispielsweise eines Tankfahrzeugs, umfassen. Dadurch kann beispielsweise ein Tankfahrzeug, das eine integrierte Pumpe aufweisen kann, rasch und einfach an den Behälter 1 angeschlossen und das Abwasser in den Behälter 1 gefördert werden.
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In einer Weiterentwicklung kann die Siebvorrichtung mobil und in derartigen Ausführungen vorteilhafterweise auf Straßen verfahrbar ausgebildet sein. Sie kann Bestandteil eines Straßenfahrzeugs, wie etwa fester Bestandteil eines LKW, oder als Container auf einem Sattelschlepper aufliegend transportierbar sein. In mobiler Ausführung kann die Siebvorrichtung zu einem Klärwerk oder einer anderen Auffangstelle für Abwasser transportiert und vor Ort über den Anschluss 13 an die stationäre Anlage angeschlossen werden.
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In 2 ist der Behälterbereich, der den Abwassereinlass 4 aufweist, vergrößert und ebenfalls im Längsschnitt der 1 dargestellt. 3 ist eine Draufsicht auf einen im Inneren des Behälters 1 gelegenen Zuführbereich des Abwassereinlasses 4. Der im Behälterinneren gelegene Zuführbereich schließt sich an den äußeren Anschluss 14 stromabwärts an. Der Abwassereinlass 4 weist im Zuführbereich eine Zuführstruktur 15 auf, die das am äußeren Anschluss 14 zugeführte Abwasser auf die Oberseite des Aufgabebereichs des Sternsiebs 10 leitet.
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Die Zuführstruktur 15 kann eine rohrförmige Struktur sein oder einen Rohrabschnitt aufweisen. Sie kann stattdessen auch nach oben offen, beispielsweise als offene Rinne oder Schütte ausgebildet sein. Die Zuführstruktur 15 weist einen Zuführboden 16 und vom Zuführboden 16 aufragende Seitenwände 17 auf. Der Zuführboden 16 ist in vorteilhaften Ausführungen wasserdicht. Die Seitenwände 17 begrenzen die Zuführstruktur 15 an beiden Seiten.
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Die Zuführstruktur 15 schließt im Innenraum des Behälters 2 unmittelbar an den Anschluss 13 an und verlängert diesen in den Behälter 2 hinein. Der Zuführboden 16 erstreckt sich in Förderrichtung F bis über den Aufgabebereich des Sternsiebs 10.
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Die Zuführstruktur 15 weitet sich in Förderrichtung F quer zur Förderrichtung F auf, so dass der Abwasserstrom bereits im Bereich der Zuführstruktur 15 entsprechend aufgeweitet wird und dadurch über eine größere Breite des Sternsiebs 10 verteilt in dessen Aufgabebereich gelangt. Werden die für das Abwasser verfügbare Weite am stromabwärtigen Ende der Zuführstruktur 15 mit W15 und die Weite des Sternsiebs 10 im Aufgabebereich mit W10 bezeichnet, gilt in vorteilhaften Ausführungen W15 ≥ 0.3 W10 oder W15 ≥ 0.4 W10 oder, noch bevorzugter, W15 ≥ 0.5 W10 . Zweckmäßigerweise gilt W15 ≥ W10 .
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Ein stromabwärtiges Ende der Zuführstruktur 15 ist oberhalb des Aufgabebereichs des Sternsiebs 10 angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich die Zuführstruktur 15, insbesondere der Zuführboden 16, bis über das Sternsieb 10. Der Zuführboden 16 kann sich zwischen dem externen Anschluss 14 und seinem stromabwärtigen Ende zumindest abschnittsweise mit einer Neigung nach unten erstrecken. Die Neigung kann über die in Einströmrichtung gemessene Länge des Zuführbodens 16 variieren oder zweckmäßigerweise konstant sein. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Zuführboden 16 im Behälterinneren über seine gesamte Länge schräg nach unten in Richtung auf die Oberseite des Sternsiebs 10.
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Der Zuführboden 16 weist zur Förderrichtung F im Aufgabebereich und/oder zu einer von den Wellendrehachsen im Aufgabebereich aufgespannten Fläche, die insbesondere eine horizontale Ebene sein kann, eine Neigung α von höchstens 50° oder höchsten 40° oder höchstens 30° auf, so dass das Abwasser und insbesondere die darin enthaltenen Feststoffe in einem Winkel kleiner 90° auf die Oberseite des Sternsiebs 10 trifft bzw. treffen. Mittels eines spitzen Auftreffwinkels wird der Gefahr des Verstopfens im Aufgabebereich des Sternsiebs 10 entgegengewirkt. In typischen Anwendungen weist das in den Behälter 1 geförderte Abwasser beim Durchströmen des Abwassereinlasses 4, d. h. auch beim Durchströmen der Zuführstruktur 15, eine Strömungsgeschwindigkeit um 2 m/s auf. Bei derart hoher Geschwindigkeit bestünde die Gefahr, dass Feststoffe bei vertikalem Auftreffen in die Siebspalte des Sternsiebs 10 gepresst werden und die Siebspalte von den drehenden Siebsterne 12 nicht freigehalten werden können. Dieser Gefahr lokaler Verstopfungen im Aufgabebereich wird durch die Zuführung unter einem Auftreffwinkel kleiner 90°, vorzugsweise kleiner 70° und noch bevorzugter kleiner 50° begegnet, wobei der Auftreffwinkel zu der von den Wellendrehachsen im Aufgabebereich aufgespannten Fläche gemessen wird.
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Durch gleichsinniges Drehantreiben der Siebsternwellen 11 werden die im Abwasser enthaltenen Feststoffe, die in wenigstens einer Dimension (Raumrichtung) größer als die Siebspaltweite(n) des Sternsiebs 10 sind, als Überkornfraktion lose auf den Siebsternen 12 aufliegend von diesen in Förderrichtung F zum Abförderbereich des Sternsiebs 10 gefördert und im Abförderbereich abgefördert. Im Abförderbereich fallen die Feststoffe der Überkornfraktion vom Sternsieb 10 nach unten und werden über den Feststoffauslass 20 abgefördert.
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4 zeigt den Abförderbereich des Sternsiebs 10 und den sich anschließenden Feststoffauslass 20 der Siebvorrichtung in einer perspektivischen Sicht. Der Behälter 1 weist über den überwiegenden Teil der im Behälter 1 erstreckten Länge der Siebsternwellen 11, vorzugsweise über die gesamte im Behälter 1 erstreckte Länge der Siebsternwellen 11, unterhalb des Abförderbereichs des Sternsiebs 10 im Behälterboden 3 eine Auslassöffnung 6 und unter der Auslassöffnung 6 eine längs der Auslassöffnung 6 erstreckte, trogförmige Auffangstruktur 21 für die vom Sternsieb 10 fallende Überkornfraktion auf. Im die Auslassöffnung 6 und die Auffangstruktur 21 umfassenden Feststoffauslass 20 des Behälters 1 ist eine Abfördereinrichtung 22 zur Abförderung des Überkorns angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Abfördereinrichtung 22 unter der Auslassöffnung 6 in der Auffangstruktur 21 angeordnet. Die Abfördereinrichtung 22 fördert die Überkornfraktion zumindest im Wesentlichen parallel zu den Siebsternwellen 11 aus dem Behälter 1 ab.
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Bei der Abfördereinrichtung 22 handelt es sich um eine drehangetriebene Schraubenwalze. Grundsätzlich können aber auch andere Abfördereinrichtungen zur Abförderung der Überkornfraktion verwendet werden. Die Siebvorrichtung kann für den Antrieb der Abfördereinrichtung 22 einen zusätzlichen, eigenen Antriebsmotor umfassen. Alternativ kann die Abfördereinrichtung 22 für ihren Antrieb aber auch mit dem Drehantrieb des Sternsiebs 10 gekoppelt sein und von dem oder einem von mehreren Antriebsmotoren gemeinsam mit den Siebsternwellen 11 angetrieben werden. Für einen gemeinsamen Drehantrieb ist es vorteilhaft, wenn die Abfördereinrichtung 22 wie im Ausführungsbeispiel um eine zu den Drehachsen der Siebsternwellen 11 parallele Drehachse drehantreibbar ist.
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Die Auffangstruktur 21 kann strukturell gesehen integrierter, also direkter Bestandteil des Behälters 1 oder zweckmäßigerweise eine Anbaustruktur für den Behälter 1 sein. Im Ausführungsbeispiel ist die Auffangstruktur 21 eine Anbaustruktur, die mit dem Behälter 1 wasserdicht gefügt ist. Der eigentliche Behälter 1 weist an seiner Unterseite die offene, langgestreckte über die Weite des Sternsiebs 10 erstreckte Auslassöffnung 6 auf, die nach unten von der Auffangstruktur 21 abgeschlossen wird. Die Auffangstruktur 21 erweitert den Behälter 1 im Bereich der Auslassöffnung 6.
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Das von der Überkornfrakion befreite Abwasser strömt durch die Siebspalte des Sternsiebs 10 nach unten ab und wird am Behälterboden 3 aufgefangen. Das aufgefangene freie Abwasser strömt durch den Abwasserauslass 5 des Behälters 1 ab. Der Behälterboden 3 erstreckt sich vom Abförderbereich des Sternsiebs 10 gegen die Förderrichtung F mit einer Neigung nach unten in Richtung auf den Abwasserauslass 5. Zweckmäßigerweise ist der Abwasserauslass 5 im tiefstgelegenen Bereich des Behälterbodens 3 angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Behälterboden 3 vom Abförderbereich aus gesehen in Richtung auf den Abwasserauslass 5 überall nach unten geneigt, so dass das unter dem Sternsieb 10 aufgefangene freie Abwasser überall mit Unterstützung der Schwerkraft zum Abwasserauslass 5 strömt und durch diesen nur aufgrund oder unterstützt von der Schwerkraft abströmt. Zusätzlich kann das freie Abwasser abgepumpt werden, beispielsweise mittels einer an den Abwasserauslass 5 anschließbaren oder im Bereich des Abwasserablasses 5 noch in oder an der Siebvorrichtung angeordneten Pumpe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behälter
- 2
- Behälterwand
- 3
- Behälterboden
- 4
- Abwassereinlass
- 5
- Abwasserauslass
- 6
- Auslassöffnung
- 7
- Luke
- 8
- Vertikalträger
- 9
- Querträger
- 10
- Sternsieb
- 11
- Siebsternwelle
- 12
- Siebstern
- 13
- Anschluss
- 14
- Kupplungsglied
- 15
- Zuführstruktur
- 16
- Zuführboden
- 17
- Seitenwand
- 18
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- 19
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- 20
- Feststoffauslass
- 21
- Auffangstruktur
- 22
- Abfördereinrichtung
- F
- Förderrichtung
- W10
- Weite des Sternsiebs
- W15
- Weite der Zuführstruktur
- α
- Neigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014106079 A1 [0003]
- EP 1088599 B1 [0006]
- EP 2605865 B1 [0006]