-
Belüftetes Hydrozyklon
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung
von schweren Bestandteilen aus einer Flüssigkeit wie Abwasser.
-
Es ist bekannt, zur Abscheidung von insbesondere schweren Feststoffen
aus Flüssigkeiten Hydrozyklone zu verwenden. Die Abscheidung erfolgt darin strömungstechnisch
günstig in der Weise, daß die von diesen Bestandteilen befreite Flüssigkeit und
die abgeschiedenen Feststoffe getrennt voneinander laufend abgezogen werden. Ein
Nachteil dieser Einrichtung besteht jedoch darin, daß die ausgetragenen Feststoffe
durch anhaftende Flüssigkeit einen hohen Feuchtigkeitsgehalt besitzen, so daß vor
ihrer Weiterverarbeitung eine Nachbehandlung notwendig wird.
-
In Abwasseraufbereitungsanlagen wird gewöhnlich der eigentlichen Kläranlage
eine sogenannte Vorkläranlage vorgeschaltet, die dazu dient, die gröberen und sich
leichter absetzenden Bestandteile aus dem Abwasser vor dem Eintritt in die Kläranlage
abzuscheiden. Üblicherweise verwendet man dafür Rechen und einen diesem nachgeschalteten
Sandfang, wobei gegebenenfalls auch das Rechengut zerkleinert und dem Abwasser vor
Eintritt in den Sandfang wieder zugeführt werden kann. Das
Abwasser
tritt dann in den Sandfang ein, in dem die gröberen Bestandteile festgehalten und
aus dem sie später ausgetragen werden können. Üblicherweise ist dieser Sandfang
so ausgebildet, daß die Strömungsgeschwindigkeit darin so weit herabgesetzt wird,
daß sich die gröberen Bestandteile in diesem Behälter absetzen. Der Sandfang ist
daher im allgemeinen als überlauf konstruiert und stellt wegen der verhältnismäßig
niedrigen Strömungsgeschwindigkeit einen wahlweise rechteckigen oder zylinderförmigen
Behälter relativ großen Inhalts dar. Es hat sich weiter herausgestellt, daß es günstig
ist, in dem Sandfang eine Belüftung vorzunehmen, weil dadurch organische Stoffe
besser abgetrennt werden und die Zusammenballung der organischen Stoffe mit Fettstoffen
gefördert wird, wodurch diese in dem nachgeschalteten Vorklärbecken leichter entfernt
werden können.
-
Durch die Belüftung wird naturgemäß die Wirksamkeit des Absetzvorgangs
beeinträchtigt, so daß bei den üblichen Sandfängen zusätzliche Maßnahmen notwendig
sind, um die gewünschte Abscheidung der schwereren Bestandteile in dem Sandfang
sicherzustellen.
-
Im ganzen ergibt sich als erheblicher Nachteil der Sandfänge in Vorkläranlagen,
daß diese erhebliche Abmessungen besitzen und daher einen unerwünscht großen Raumbedarf
haben. Ein weiterer erheblicher Nachteil liegt darin, daß die abgesetzten Bestandteile
erst nach Entfernung des überstehenden Abwassers ausgetragen werden können, so daß
jeweils zwei Anlagen dieser Art erforderlich sind bzw. Anlagen, die eine entsprechende
Umlenkung des Abwasserstroms gestatten. Ein weiterer Nachteil der üblichen Sandfänge
besteht schließlich darin, daß trotz der Belüftung im Allgemeinen die Rückstände
noch einen hohen Feuchtigkeitsgrad besitzen und nicht geruchsfrei sind. Dieser Nachteil
ist von besonderer Bedeutung, weil die Austragung des abgesetzten Materials aus
dem Sandfang nach Ableitung des überstehenden Abwassers ein gesonderter Arbeitsvorgang
ist, der nicht immer maschinell ausgeführt werden kann. Es wäre vielleicht möglich,
durch eine intensivere oder stärkere Belüftung Abhilfe zu schaffen, jedoch steht
eine solche Belüftung zumeist dem gewünschten Absetzvorgang entgegen und würde eine
weitere Vergrößerung des Sandfangs erfordern.
-
Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung für den vorstehend beschriebenen Zweck anzugeben, die in möglichst
raumsparender Weise eine wirkungsvolle Abscheidung der schwereren Bestandteile und
gleichzeitig eine intensive Belüftung gestatten.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Hydrozyklon
mit einer Druckluftzuführung vorgesehen ist. Dabei können Druckluftzuführungen im
Bereich des Unterlaufs des Hydrozyklons vorgesehen sein, die nahe dem Unterlauf
angeordnete Radialbohrungen aufweisen können. Es können mindestens zwei diametral
gegenüberliegende Radialbohrungen vorgesehen sein.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Flüssigkeit wie Abwasser
einem Hydrozyklon zugeführt und in dem Hydrozyklon belüftet; die Belüftung kann
dabei im Hydrozyklon mit Druckluft erfolgen, die dem Hydrozyklon im Bereich des
Unterlauf 5 zugeführt wird.
-
Das belüftete Hydrozyklon kann anstelle des bekannten Sandfangs eingesetzt
werden. Das hat auch den Vorteil, daß der abgeschiedene und ausgetragene Feststoff
im allgemeinen einen so geringen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, daß er unmittelbar,
d.h.
-
ohne Nachbehandlung in einer gesondert dafür vorgesehenen Anlage,
weiterverarbeitet werden kann. Zweckmäßigerweise wird dabei Druckluft vom Unterlauf
des Hydrozyklons her eingeblasen.
-
Sofern der Druck der eingeblasenen Luft ausreicht, um den hydrostatischen
Druck im Hydrozyklon zu überwinden, und klein genug bleibt, um den Abscheidevorgang
im Hydrozyklon nicht zu stören, wird erreicht, daß die Abtrennung der schwereren
Bestandteile auf kleinstmöglichem Raum erfolgt, in dem auch die Belüftung besonders
wirksam werden kann. Es ergibt sich daher als zusätzlicher weiterer Vorteil, daß
nicht nur die Abscheidung der schwereren Bestandteile rascher und wirkungsvoller
eintritt, sondern auch, daß diese Bestandteile praktisch
in geruchsfreier
Form aus dem Hydrozyklon ausgetragen werden.
-
Da diese Austragung auch noch kontinuierlich erfolgt, ist die Verwendung
eines Hydrozyklons an Stelle eines Sandfangs üblicher Bauart in einer Vorkläranlage
insgesamt, d.h. aus technischen und aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, von besonderen
Vorteilen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Abbildungen und Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Hydrozyklon im Schnitt; Figur 2 ein Schaubild einer
Vorkläranlage mit einem Hydrozyklon nach Fig. 1.
-
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hydrozyklon. Das Hydrozyklon 1
besteht aus einem Oberlauf 2, der mit einem Zulauf 3 und einem Überlauf 4 versehen
ist. In der Schnitt-darstellung nach Fig. 1 ist nicht erkennbar, daß der Zulauf
3 tangential in den Oberlauf 1 einmündet, während der überlauf zentral und axial
angeordnet ist. An den Oberlauf 1 schließt sich ein kegelstumpfförmiges Mittelteil
5 an und an dieses der Unterlauf 6 mit der Austragöffnung 7. Im Bereich des Unterlaufs
6 sind unmittelbar am unteren Ende des Mittelteils 5 zwei diametral gegenüberliegende,
radial verlaufende Bohrungen 8 vorgesehen.
-
Die Radialbohrungen 8 besitzen außenseitig Druckluftanschlüsse 9 und
enden unmittelbar oberhalb des Unterlaufs 6.
-
In der Fig. 1 ist durch den Pfeil 1o die allgemeine Richtung angedeutet,
in der der Abscheidungsvorgang innerhalb des Hydrozyklons 1 verläuft. Man erkennt,
daß die Abscheidung im wesentlichen entlang einer spiralförmigen Bahn,die sich in
Richtung auf den Unterlauf 6 verengt, erfolgt, wobei die abgeschiedenen schwereren
Bestandteile kontinuierlich aus der
Austragöffnung 7 des Unterlaufs
6 austreten. Am überlauf 4 tritt die von den schwereren Bestandteilen befreite Flüssigkeit
aus.
-
Durch den Pfeil 11 ist die allgemeine Strömungsrichtung der durch
die Radialbohrungen 8 eintretenden Druckluft angedeutet.
-
Man erkennt, daß die durch den Unterlauf 6 austretenden schwereren
Bestandteile besonders intensiv der Belüftung ausgesetzt sind, wodurch im Fall von
Abwasser ein erster Abbau vorhandener organischer Bestandteile begünstigt wird.
Der aufsteigende luftstrom, der nicht stark genug ist, um den Abscheidungsvorgang
der schwereren Bestandteile zu beeinträchtigen, tritt gemeinsam mit der von schwereren
Bestandteilen befreiten Flüssigkeit am überlauf 4 aus. Im Fall von Abwasser wird
dabei eine weitere Herabsetzung des Gehalts an organischen Bestandteilen bewirkt,
der sich auch für die nachfolgenden Vorgänge in der angeschlossenen Kläranlage günstig
auswirkt.
-
Im allgemeinen wird die Druckluft über die Druckluftanschlüsse 9 zugeführt,
die an einen Kompressor mit Druckreduzierventil angeschlossen sind. Der Druck der
eingesetzten Druckluft ist abhängig von der Größe des jeweils verwendeten Hydrozyklons
und hinreichend groß, um den statischen Druck an der Ein-mündungsöffnung der Radialbohrungen
8 zu überwinden.
-
Der Druck darf andererseits nicht so hoch gewählt werden, daß dadurch
der Abscheidungsvorgang im Hydrozyklon 1 beeinträchtigt wird; im Fall von Abwasser
wird dieser Druck an eine Verunreinigung mit organischen Bestandteilen angepaßt
werden können.
-
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorkläranlage mit einem Hydrozyklon
1 als Sandfänger. Dabei wird unter "Sand" die Summe aller im Hydrozyklon 1 abgeschiedenen,
schwereren Bestandteile verstanden. Die Vorkläranlage ist allgemein mit 20 bezeichnet.
-
Unmittelbar hinter ihrem umlauf ist ein Rechen 21 angeordnet, in dem
größere und sperrige Bestandteile des Abwassers festgehalten werden. Das Rechengut
wird einem Zerkleinerer 22 zugeführt und gelangt von dort in zerkleinerter Form
wieder in
das Abwasser, in dem es aufgeschwemmt wird. Die Aufschwemmung
des Rechenguts im Abwasser wird über eine Schlammpumpe 23 dem Hydrozyklon 1 an seinem
Zulauf 3 zugeführt. In dem Hydrozyklon 1 findet eine Auftrennung statt; der abgeschiedene
Sand wird bei 7 ausgetragen und gelangt je nach Eigenschaften in einen Sammelbehälter
oder vorher in eine Wasch- oder Entwässerungsanlage. Das vom Sand befreite Abwasser
gelangt zusammen mit der bei 8 zugeführten Druckluft durch den über lauf 4 in einen
Schlammabsetzbehälter 24, in dem ölige und fette, auf dem Abwasser schwimmende Bestandteile
abgetrennt werden, bevor das Abwasser der eigentlichen Kläranlage zugeführt wird.
-
Die Verwendung des Hydrozyklons 1 an Stelle eines übli#chen Sandfangs
bringt eine wesentliche Raumersparnis mit sich. Der Sand wird aus dem Hydrozyklon
1 kontinuierlich und durch die Belüftung geruchsfrei ausgetragen; zumeist fällt
der Sand in einer so reinen und relativ trocken Form an, daß eine weitere Bearbeitung
nicht erforderlich ist.