DE2251341A1

DE2251341A1 - Speisebehaelter

Info

Publication number: DE2251341A1
Application number: DE2251341A
Authority: DE
Inventors: Spencer Dana Cottam; Steven Stringham Davis
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1971-10-20
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1973-05-03
Also published as: GB1376685A; AU468933B2; CA977291A; IT968959B; JPS4849257A; BR7207322D0; ZA726604B; US3770131A; FR2156730B1; AU4719472A; FR2156730A1

Description

Speisebehälter (Priorität: 20. Oktober 1971, USA, Nr₀ 190 733)

Die Erfindung betrifft eine Sedimentations- oder Klärvorrichtung, insbesondere einen Speisebehälter sur Aufnahme aer der Vorrichtung zugeführten Speiseflüssigkeit»

Sedimentationsvorrichtungen haben verschiedene Anwendungsbereiche, beispielsweise Wasserreinigung, Abwasserbehandlung, Klärung flüssiger Abfallstoffe usw. In üblichen Klärsystemen werden die Feststoffe, die in einer dauernd zugeführten Speiseflüssigkeit suspendiert sind, einem Tank zugeführt, in dem die Feststofe zur anschließenden Entfernung ausgeschieden werden, während die geklärte Flüssigkeit dauernd aus dem Tank abgeführt wird.

Bei vielen derartigen Anordnungen ist die Speisequelle über eine Leitung unterhalb des Tanks mit einem hohlen, aufrechtstehenden Pfeiler verbunden, der in der Mitte des Tanks angeordnet ist. Die Speiseflüssigkeit fließt durch den Pfeiler nach oben zu in der Nähe der Oberfläche des Beckens befindlichen Auslassen. Üblicherweise ist um die Auslässe des Pfei-

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lers ein Speisebehälter befestigt, der dazu dient» die Energie des einströmenden Mediums zu vernichten und die Speiseflüssigkeit im Becken gut zu verteilen. Die Speiseflüssigkeit soll vom Speisebehälter nicht herabstürzen noch sollen sich Kurzschlußströmungen bilden, so daß das Material den. Abfluß des Beckens vor der vollständigen Sedimentation erreichen könnte.

Der Sedimentationswirkungsgrad ist bei jedem beliebigen Speiseflüssigkeitsdurchsatz eine direkte Funktion der mittleren Verweilzeit Je Volumeneinheit und des Maßes der Beruhigung im Sedimentationsbecken. Bisher werden zur Vergleichmäßigung der Verweilzeit und zur möglichst guten Beruhigung bei einem bestimmten Speisedurchsatz sogenannte energievernichtende Speisebehälter verwendet, durch die die kinetische Energie der eintretenden Flüssigkeit dadurch vernichtet werden soll, daß dieselbe durch verschiedene Einrichtungen hindurchgeführt und dann die Strömung gleichmäßig in alle Richtungen v?rt*ilt wird. Bekannte Speisebehälter enthalten beispielsweise innere energievernichtende Leitflächen. Bei anderen bekannten Speisebehältern bestehen deren Wände aus in Abständen voneinander angeordneten, vertikal nach oben ragenden Teilen, die in Form eines sogenannten Pfahlgitters ("picket fence") angeordnet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einleitung und Verteilung von Speiseflüssigkeit in ein Klärbecken zu schaffen, mit der unter maximaler Beruhigung eine im wesentlichen gleiche Verweilzeit für sämtliche Teile der Flüssigkeit erreicht wird, bei der die einströmende Flüssigkeit in Vertikalrichtung gleichmäßig über das Klärbecken verteilt wird, bei der die einströmende Flüssigkeit im wesentlichen laminar, nichtturbulent und radial einströmt, bei der eine Anpassung an unterschiedliche Speiseflüssigkeitsdurchsätze bei minimaler Änderung der Qualität des ausströmenden oder geklärten Mediums möglich ist, und die leicht zu reinigende Strömungsleiteinrichtungen enthält.

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Der erfindungsgemäße Speisebehälter zur Aufnahme der Speiseflüssigkeit und zum Austragen derselben in ein Klärbecken zeichnet sich aus durch eine endlose Wand-, die eine ein Speisefluid aufnehmende Kammer umschließt, die sich hauptsächlich in Vertikalrichtung erstreckt, durch mehrere in der Wand vorgesehene große Öffnungen, die rings um die Wand in Abständen voneinander angeordnet sind, und durch wenigstens eine Gruppe langgestreckter Leitungen, die über jeder großen Öffnung gelagert ist, eine Verbindung durch die Wand bildet und die Speiseflüssigkeit durch dieselbe richtet.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten

Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische, zum Teil aufgeschnittene Ansicht einer Kläranlage;

Fig. 2 eine zum Teil abgebrochene Ansicht der Speisebehälteranordnung der in Fig. 1 gezeigten Anlage;

Fig. 3 die vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Speisebeckenanordnung der Fig. 2;

Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf eine Einzelheit der Speisebeckenanordnung der Fig. 2;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 6 eine zum Teil aufgeschnittene Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speisebehälters .

Die in Fig. 1 gezeigte Kläranlage enthält einen Tank mit Seiteiiwänden 11, einem Boden 12, einer um den Umfang verlaufenden, mit einem Überflußwehr 14 versehenen Rinne 13, einem mittig angeordneten, hohlen Pfeiler der vom Boden des Tanks nach oben verläuft, und einer drehbaren, insgesamt mit 17 bezeichneten Rechenanordnung. Die Rechenanordnung 17 ist

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an einem Käfig 21 gelagert, der mittels eines Antriebs 22 in Drehung versetzt wird. Der Rechen ist so angeordnet, daß er am Boden des Tanks abgelagerte Feststoffe zum Auslaß fördert. Die einlaufende Speiseflüssigkeit, die durch eine unterhalb des Bodens verlegte Leitung 18 zugeführt wird, steigt durch den Pfeiler 16 zu angrenzend an dessen oberes Ende angeordneten Einlaßöffnungen 19, von dort in einen Speisebeliälter 20 und in das diesen umgebende Becken.

Der Speisebehälter (Fig. 2 bis 4) ist rohrförmig. Er enthält eine Viand 23, die den oberen Teil des Pfeilers 16 umgibt. Die Wand kann zweckmäßigerweise auf dem Käfig 21 gelagert und mit diesem drehbar sein. Andere Lageranordnungen sind ebenfalls möglich. Der Speisebehälter erstreckt sich von einer Höhe etwas oberhalb des normalen Flüssigkeitspegels des Klärbeckens (der durch das Überlaufwehr 14 bestimmt wird) nach unten und endet in einer flöhe beträchtlich unterhalb der Einlaßöffnungen 14 im Mittelpfeiler. Bei dem in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Speisebehälter mit einem flachen Boden 24 versehen, der den Pfeiler eng umschließt und den Speisebehälter teilweise tragen kann.

Im unteren Teil der Wand 23 sind mehrere große Öffnungen 25 vorgesehen, die um den Umfang etwa in gleichen Abständen zueinander verteilt sind. Am Speisebehälter ist ein Rahmen 26 aufgehängt, der Jeweils über den Öffnungen anliegt. Es können flexible Klappen 27 (Fig. 5) vorgesehen sein, so daß die Rahmen in den öffnungen etwas abgedichtet sind. Die Öffnungen können so bemessen sein, daß der untere Teil der Wand teilweise oder ganz (Fig. 5) von den Seite an Seite angeordneten Rahmen umfaßt wird. Eine Gruppe aus mehreren länglichen, die Strömung richtenden Leitungen 29 ist in federn Rahmen befestigt. Hierdurch wird die gesamte aus dem Speisebehälter in das Becken einströmende Speise* Flüssigkeit durch eine große Anzahl die Strömung richtender Leitungen verteilt, im Gegensatz zu der schnellen Strömung durch eine geringe Anzahl großer Öffnungen, wie es bei bekannten An-

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lagen zuweilen der Fall ist. Um eine solche Verteilung oder Diffusion zu erreichen, ist es wichtig, daß der Gesamtquerschnitt der Leitungen verhältnismäßig groß ist. Ein Teil der kinetischen Energie des einströmenden Mediums wird dadurch vernichtet, daß die Leitungen unterhalb der Öffnungen 19 des Pfeilers 16 angeordnet sind, so daß der Flüssigkeitsstrom einigen Richtungsänderimgen unterworfen wird,, bevor er die Leitungen erreicht.

Wenn bei einer Speiseflüssigkeit bereits ini Speisebehälter eine bedeutende Sedimentation auftritt, wie bei der Eindickung oder Primärklärung, können im Boden 24 Öffnungen 15 vorgesehen sein, so daß sich die Teilchen direkt, in das Becken absetzen können. Es können auch andere Auslaßformen sowie .Einrichtungen zum Abschaben der Feststoffe, zu den Auslässen vorgesehen sein (Fig. 6). Wenn also die Speiseflüssigkeit schwerere oder sich schneller absetzende Feststoff** enthält, so kann der Speisebehälter (20a in Fig. 6) -mit einem Boden 41, versehen sein, der vom Pfeiler aus nach unten geneigt ist und in einem Abstand von der Speisebehälterwand 23a endet, so daß sich ein ringförmiger Schlitz ergibt, durch den der Speisebehälter mit dem ihn umgebenden Becken verbunden ist. Auch kann der· Boden zum Pfeiler hin geneigt und konzentrisch um den Pfeiler herum ein ringförmiger Schlitz vorgesehen sein. An der Brücke 42 ist mittels feststehender Arme 44 ein Schaber 43 befestigt, der den Speisebehälterboden abstreicht und sich ansammelnde Feststoffe zum Schlitz bewegt, wenn sich der Speisebehälter gegenüber dem Schaber dreht. Die Größe des Schlitzes ist so bemessen, daß er einen ausreichenden Strömungswiderstand bildet und einen Gegendruck-erzeugt, so daß der größte Teil der Speiseflüssigkeit aus dem Speisebe« hälter durch die länglichen Leitungen 29 in der Speisebehälterwand hindurchtritt.

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Die Rahmen 26 können an Armen 31 aufgehängt sein, die von an der Wand befestigten Trägern 32 nach unten verlaufen. Vorzugsweise sind die Rahmen so angeordnet, daß die Leitungen im wesentlichen radial gerichtet Sind. Zur Reinigung oder Spülung der abgelagerten Feststoffe kann der Rahmen um 180° gedreht und wieder im Träger oder Gerüst 32 befestigt werden. Es können auch andere Klemm- oder Klinkeinrichtungen zur einzelnen Befestigimg der Rahmen in anderen Richtungen verwendet werden, so daß sich im Tank beispielsweise eine spiralförmige Strömung ergibt oder die aus aneinander angrenzenden Rahmen ausströmenden Ströme aufeinander treffen. Ferner können Einrichtungen vorgesehen sein, durch die die Rahmen einstellbar aus der Vertikalstellung gekippt werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die längli?« chen Leitungen 29 ira Rahmen wabenförmig angeordnet. Die Querschnitte der im Rahmen angeordneten Leitungen sind einander gleich. Die Leitungen liegen horizontal und parallel zueinander. Erfindungsgemäß können auch andere Muster, beispielsweise eine rippen- oder wellenförmige Anordnung, verwendet werden.

Bei einem praktischen wirkungsvollen Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Verwendung in einer Sekundärklärablage, haben die Leitungen einen sechseckigen Querschnitt yon etwa 2,5 cm Höhe, 3t8 cm Breite und in Axialrichtung eine Länge von etwa cm. Bei dieser Anordnung besteht ein Satz oder eine Gruppe aus mehreren derartiger Leitungen, die untereinander verschachtelt sind und einen Rahmen von etwa 91 cm Höhe, 76 cm Länge und etwa 23 cm Tiefe füllen. Zwölf Rahmen sind rings um den Speisebehälter angeordnet, dessen Tiefe etwa 1,5 m und dessen Durchmesser etwa 3,6 m beträgt. Im allgemeinen wird ein Längen/Durchmesser-Verhältnis von etwa 6,5 für die Leitungen bei Sekundärbehandlungen angewendet. Eine bevorzugte Maximalgeschwindigkeit durch die

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Leitungen beträgt bei einer Sekundärkläranläge mit einem Durchsatz von etwa 40 m je Tag und m 6 cm/a. Wenn die Leitungsgrupj>e selbsttragend aufgebaut ist, erübrigt sich der Rahmen und der Arm 31 kann direkt an den Leitungen befestigt sein. Allgemein v/erden nicht mehr als vier Leitungsgruppen je' Speisebehälter verwendet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Wand des erfindungsgemäßen Speisebehälters vollständig aus radial gerichteten, länglichen Leitungen gebildet, so daß eine Diffusion oder Verteilung über die gesamte Wandung erreicht wird.

Die Leitungsgeometrie (Durchmesser, Lange, Oberflächenaufbau) sollten so gewählt werden, daß ein ausreichender Strömungswiderstand entsteht und sich ein geringer Fluid-Überdruck im Speisebehälter gegenüber dem Becken selbst ergibt. Durch das positive Druckgefälle zwischen dem Speisebehälter und dein denselben umgebenden Becken ergibt sich eine um den Umfang gleichmäßige Verteilung des einströmenden Mediums aus dem Speisebehälter in das Becken, wobei sämtliche Einzelströme eine insgesamt gleichmäßige Geschwindigkeit aufweisen. Normalerweise ist die Geschwindigkeit des in den Speisebehälter eintretenden Fluids gering, d. h. die Strömung ist laminar. Die Leitungsgeometrie sollte so gewählt werden, daß die Reynolds·sehe Zahl im Bereich der Laminarströmung liegt. Das heißt, die Strömung aus dem Speipebehälter in das Becken selbst sollte laminar sein. Die Länge der Leitungen muß so bemessen sein, daß sich eine bestimmte Richtwirkung ergibt und die vom Speisebehälter ausgehende Strömung stabil ist. Das heißt, die Strömungen sind in einer Strömungsrichtung stabilisiert, wobei sie sich allerdings in ein größeres Volumen verteilen. Wenn keine anderen Kräfte einwirken, behalten sie also ihre Richtung bei. Anders ausgedrückt dienen die Leitungen als Strömungsleiteinrichtungen. Im Betrieb sollten vorzugsweise die aneinander angrenzenden Ströme des ausfließenden Mediums im wesentlichen horizontal gerichtet sein.■

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Bei Kläranlagen mit dem erfindungsgemäßen Speisebehäller hat die austretende Flüssigkeit einen im wesentlichen stabilen suspendierten Feststoffgehalt, und zwar auch bei in einem woj ten Bereich schwankenden Spoiseflüssigkeitsdurchsätzen. Die Kläranlage paßt sich daher schwankenden Speisedurchsätzen an und es ergibt sich ein stabiles Produkt, was bei Anlagen, bei denen erfahrungsgemäß periodische Überlastungen eintreten oder bei denen die Klärbeckengröße beschränkt i»t, äußerst wünschenswert ist. Hierzu sei angefügt, daß der erfindungßgemäße Speisebehälter den Wirkungsgrad der Kläranlage erhöht, in der er verwendet wird. Es kann daher bei bestimmten Speißoiaitteldurchsätzen und einem bestimmten Feststoffgehalt ein kleinerer Klärtank verwendet werden.

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Claims

DA-K910(487) ANS P RjJ_,C_H_E

V 1. I Speisebehälter zur Aufnahme eines Speisofluids und zur Abfuhr desselben in ein Klärbecken, gekennzeichnet durch eine endlose Wand (23), die eine sich hauptsächlich in Vertikalrichtung erstreckende Speisefluid-Auf~ nahmekammer begrenzt, durch mehrere große Öffnungen (25) in der Wand, und durch wenigstens eine Gruppe länglicher Leitungen (29) in den großen Öffnungen (25), durch die sich eine Verbindung durch die Wand ergibt, und die das Speisefluid durch die Wand richten.

2. SpeisGbehälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Boden (24, 41), der den Boden der Kammer bildet.

3. Speisebehälter zur Aufnahme eines Speisefluids und zum Austragen desselben in ein Klärbecken, gekennzeichnet durch eine endlose Wand (23), die eine sich hauptsächlich in Vertikalrichtung erstreckende Speisefluid-Aufnahmekammer begrenzt, durch mehrere längliche Leitungen (25), die von der Unterkante der Wand (23) herabhängen und eine Verbindung durch die Wand bilden und das Speisefluid durch dieselbe

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richten, un durch einen Boden für die Kammer unterhalb der Leitungsgruppen, durch den die Strömung des in der Kammer aufgenommenen Speisefluids nach unten verhindert wird.

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4. Speisebehälter zur Aufnahme und Verteilung einen in eine Kläreinrichtung zugeführten Speisefluids, gekennzeichnet durch eine sich im wesentlichen vertikal er«treckende Wand (23), die einen ein Speisefluid aufnehmenden Behälter umschließt, und durch mehrere angrenzend aneinander angeordnete, längliche Leitungen (29)» die quer durch die Wand (23) verlaufen, wobei die Länge der Leitungen so bemessen ist, daß das aus dem Innern des Aufnahmebehälters durch die Leitungen austretende Speisefluid in Form von mehreren aneinander angrenzenden, in einer bestimmten Flichtung gerichteten Strömungen austritt.

5. Speisebehälter nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Boden (24) mit durch diesen hindurchgehenden Öffnungen (15) versehen ist, so daß die sich in der Kammer absetzenden Feststoffe aus dieser nach unten ausgetragen werden.

6. Speisebehälter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Abstreicheinrichtung (43), die die Feststoffe zu den Öffnungen (15) drückt.

7. Speisebehälter nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Boden (41) von seiner Mitte nach unten geneigt ist, und daß die Wand (23) und der Boden (41) in einem Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sich ein Spalt zum Austragen der Feststoffe durch denselben ergibt.

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8. Speisebehälter nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte offene Fläche des Spalts geringer ist als der ,Gesamtquerschnitt der länglichen Leitungen (29).

9. Speisebehälter nach Anspruch 7/ gekennzeichnet durch eine Abstreicheinrichtung (43)» durch die die Feststoffe zum Spalt gedrückt werden.

10. Speisebehälter nach Anspruch 2 oder 3> gekennzeichnet durch an der Wand (23) befestigte Befestigung Seinrichtungen (32) zur Halterung der Gruppen, wobei dio Leitungen der Gruppendurch die Befestigungseinrichtung im wesentlichen radial gerichtet sind.

11. Speisebehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen eine Drehung der Gruppen der Leitungen um 180° ermöglichen.

12. Speisebehälter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch an der Wand (23) befestigte Befestigungseinrichtungen (32) zur Halterung der Gruppen, wobei die Befestigungseinrichtungen die Leitungen der Gruppen unter gewählten Winkeln in der horizontalen Ebene richten.

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13. Speisebehälter nach Anspruch 2, g e k e η η ζ e i c h Ii e t durch an dor Wand (23) befestigte liefestigungseinrichtungen (32) zur Halterung der Gruppen, wobei die Befestigung;· einrichtungen die Leitungen der Gruppen unter gewählten Winkeln aus der horizontalen Ebene richten.

14. Speisebehältc.i" nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet daß die großen Öffnungen (25) angrenzend an die Unterkante dor Wand (23) angeordnet sind.

15. Speisebehälter nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungen (29) der Gruppen so bemessen sind, daß die aus diesen abgeführte Strömung im wesentlichen laminar ist.

16. Speisebehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Längen/Durchmessor-Verhältnis der Leitungen der Gruppen wenigstens 6,5 : 1 beträgt.

17. Speisebehälter nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch an den Gruppen vorgesehene Klappeneinrichtungen (27), die gegen die Wand (23) drücken und die Öffnungen (25) praktisch abdichten.

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18. Speisebehälter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungen (29) so bemessen sind, daß sie einen ausreichenden Strömungswiderstand bilden, so daß bei normalen Durchsatzinengen zwischen dem Speisebehältcr und dein ihn umgebenden Klärbecken ein hydraulisches Druckgefälle aufrechterhalten wird.

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