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Schwimmendes Siphonsystem
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Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Siphonsystem zur Entfernung
von Schlamm aus einem Absetztank für Abwasser, entsprechend dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Bei einem bekannten schwimmenden Siphonsystem dieser Art (US-PS 3
333 704) werden eine Anzahl von Siphons durch einen Schwimmkörper getragen. Die
Siphons weisen jeweils einen Einlaß auf, der angrenzend an dem Boden des Absetztanks
angeordnet ist, sowie einen in einer Schlammabflußrinne angeordneten Auslaß, welche
Abflußrinne sich entlang einer Seitenwand des Absetztanks erstreckt. Wenn sich der
Flüssigkeitsstand in dem Tank ändert, hält der Schwimmkörper den Siphonauslaß um
einen relativ konstanten Abstand unter dem Flüssigkeitsspiegel in dem Absetztank,
um das Druckgefälle etwa konstant zu halten. Der Siphoneinlaß kann durch eine mechanische
Einrichtung eingestellt werden, um den Einlaß in einer im wesentlichen konstanten
Höhe über dem Boden des Absetztanks zu halten, wenn sich der Füllstand im Tank ändert.
Wenn sich der Füllstand in dem Absetztank aufgrund von Änderungen des Durchflusses
durch den Tank ändert, muß der Einlaß des Siphons entsprechend durch die mechanische
Einrichtung
angehoben oder abgesenkt werden. Am Siphonauslaß ist keine Einstellung nötig, da
der Schwimmkörper die Differenz zwischen der Füllstandshöhe in dem Tank und dem
Siphonauslaß konstant hält.
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Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein schwimmendes Siphonsystem
dieser Art derart zu verbessern, daß der Siphoneinlaß in vereinfachter Weise in
einem vorherbestimmten Abstand über dem Boden des Absetztanks gehalten wird, wenn
sich der Flüssigkeitsspiegel in dem Tank ändert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zusammenfassend sind deshalb die wesentlichen Merkmale der Erfindung
darin zu sehen, daß eine Steuerung des Auftriebs des Schwimmkörpers mit Hilfe eines
Ballasttanks erfolgt, der Durchlaßöffnungen für einen Wasserdurchtritt aufweist.
Auf der Oberseite des Ballasttanks ist zweckmäßigerweise ein Ventil angeordnet,
das an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Deshalb kann durch eine Druckluftzufuhr
in dem Ballasttank Wasser herausgedrückt werden, oder durch eine Druckluftabfuhr
Wasser in den Ballasttank gelangen. In dem Ballasttank kann auf der Wasseroberfläche
eine dünne Ölschiht vorgesehen sein, die eine Zwischenfläche zwischen Druckluft
und dem Wasser bildet, durch die die Lösungsgeschwindigkeit der Druckluft in dem
Wasser verringert wird.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert
werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Absetztanks mit einem
Siphonsystem gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2
in Fig. 1; Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1; und Fig.
4 eine Schnittansicht durch den Absetztank in einem verkleinerten Maßstab.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Absetztank 10 vorgesehen,
von dessen Boden 12 durch ein schwimmendes Siphonsystem 14 Schlamm in eine Abflußrinne
16 (Fig. 2) geleitet werden kann, die sich entlang einer Seitenwand 18 des Absetztanks
erstreckt, Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist das Siphonsystem an Schwimmkörpern
20, 20a und 20b befestigt. Da sich das Siphonsystem entlang der gesamten Breite
des Tanks erstreckt, können zwei oder mehr Schwimmkörper zum Tragen des Siphonsystems
verwandt werden, so daß für einen oder mehrere dieser Schwimmkörper ein Ballasttank
gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann. Das im folgenden zu beschreibende Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft den Ballasttank, der den kleinsten Abstand zu der Abflußrinne
16 für Schlamm aufweist.
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Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, besteht dieser Schwimmkörper
20 aus zwei getrennten Schwimmern 22, die durch Träger 24 Ziteinander verbunden
sind, die beispielsweise I-Träger sein können. Von dem Schwimmkörper ragen zu der
Abflußrinne 16 für Schlamm zwei getrennte Stützen 26 vor. An den Enden der Stützen
ist ein in die Abflußrinne 16 ragender Überlaufkasten 28 angeordnet (Fig. 2). Der
Überlaufkasten ist durch Trennwände 30 in mehrere Kammern unterteilt. Wie aus Fig.
2 ersichtlich ist, hat jede Kammer einen einstellbaren Überlauf, wie im folgenden
noch näher erläutert werden soll.
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Die von dem Schwimmkörper getragenen Siphons 14, die zur Entfernung
von Schlamm auf dem Boden des Absetztanks dienen, weisen ein nach unten vorragendes
Rohr 34 auf, das T-förmig ausgebildet ist, und von dem der horizontale Abschnitt
36 als Einlaß des Siphons dient. Dieser Abschnitt 36 weist eine Anzahl von Einlaßöffnungen
38 auf, durch die der Schlamm eingezogen werden kann. Am oberen Ende jedes T-förmigen
Rohrs ist ein horizontaler Abschnitt 40 vorgesehen. Die horizontalen Abschnitte
40 der Siphons besitzen unterschiedliche Längen, so daß die Rohre 34 in einer geeigneten
seitlichen Lage entlang der Breite des Tanks (Fig. 4) angeordnet werden können,
damit die Abschnitte 36 den gesamten Bodenbereich des Absetztanks bestreichen können.
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Jeder Abschnitt 40 endet in einem nach unten vorragenden Arm 42,
der sich in eine der Kammern des Überlaufkastens 28 (Fig. 2) erstreckt. Das unterste
Ende 44 jedes Arms bildet den Siphonauslaß, der unter der untersten einstellbaren
Höhe jedes Überlaufs 32 liegt, damit der Auslaß in die Flussigkeit in dem Überlaufkasten
eingetaucht bleibt. Der Unterschied zwischen der Höhe des Überlaufs 32 und dem Füllstand
in dem Tank liefert das Druckgefälle für die Siphons. Wenn sich der Überlauf in
der in ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellten untersten Lage befindet, ist
das Druckgefälle A am größten und ergibt den größten Durchfluß durch die Siphons.
Wenn der Durchfluß verringert werden soll, kann der Überlauf in eine in gestrichelten
Linien dargestellte höhere Lage eingestellt werden. In dieser Lage ergibt sich das
kleinste Druckgefälle B, so daß eine starke Verringerung des Durchflusses gegeben
ist.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist zwischen den getrennten Schwimmern
22 ein Ballasttank 46 angeordnet. Dieser Ballasttank ist ebenfalls mit den Trägern
24 verbunden, so daß er die Schwimmlage des Schwimmkörpers 20 beeinflußt. Der Ballasttank
46 ist ein luftdichter Behälter, in dessen Boden 48 eine Anzahl von Öffnungen 50
für den Durchfluß von Wasser vorgesehen sind. Auf der Oberseite des Ballasttanks
ist ein Ventil 52 angeordnet, das mit einer Druckluftquelle oder auch mit einer
einfachen Luftpumpe verbunden werden kann. Wenn durch Öffnen des Ventils 52 Druckluft
einströmt, wird Wasser durch die Öffnungen 50 hinausgedrückt. Wenn der Ballasttank
durch das Ventil 52 entlüftet wird, kann Wasser durch die Öffnungen 50 eintreten.
Vorzugsweise wird eine ausreichende Ölmenge in den Ballasttank 46 eingeschüttet,
um eine Trennschicht 54 auf der Wasseroberfläche in dem Ballasttank auszubilden.
Diese Ölschicht bildet eine Zwischenschicht zwischen der Druckluft und der Wasseroberfläche,
um das Auflösen von Druckluft in dem Wasser zu verhindern. Ohne eine derartige Ölschicht
würde sich die Druckluft in dem Wasser während einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne
so weitgehend ändern, daß dadurch der Luftdruck in dem Tank und damit der Auftrieb
geändert wird. Durch Verwendung einer derartigen Ölschicht
kann
das Auflösen von Druckluft in dem Wasser so weitgehend verhindert werden, daß ein
bestimmter Auftrieb während einer längeren Zeitspanne beibehalten werden kann. Diese
Schicht kann beispielsweise durch Äthylenglykol gebildet werden oder durch eine
andere sich mit Wasser nicht mischende Flüssigkeit, die ein geringeres spezifisches
Gewicht als Wasser besitzt und ferner ein wesentlich geringeres Lösungsvermögen
für Druckluft aufweist.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden.
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Bei dieser Erläuterung wird davon ausgegangen, daß zunächst bei maximalem
Durchfluß gearbeitet wird, beispielsweise, wenn ein maximaler Durchfluß von Abwasser
in dem Absetztank gegeben ist und eine große Schlammenge vom Boden des Absetztanks
schnell entfernt werden muß. Dann befindet sich der Überlauf 32 in seiner untersten
Einstellung, so daß das maximale Druckgefälle A erzeugt wird.
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Wenn der Durchfluß des Absetztanks verringert wird, wird zweckmäßigerweise
das Druckgefälle in gleicher Weise verringert, um den Durchfluß durch die Siphons
zu verringern. Dies kann in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß der Überlauf
32 zur Verringerung des Druckgefälles in eine höhere Lage eingestellt wird. Zum
Anheben des Überlaufs können übliche Einrichtungen bekannter Art vorgesehen werden.
Wenn der Überlauf 32 angehoben wird, wird ein größeres Wasservolumen in jeder Kammer
des Überlaufkastens 28 zurückgehalten. Entsprechend der Größe der Anlage kann das
zusätzliche zurückgehaltene Flüssigkeitsvolumen in jeder Kammer etwa 30 Liter oder
ein Mehrfaches davon betragen.
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Wenn vier Siphons und deshalb vier Kammern vorgesehen sind, wie es
bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 der Fall ist, kann deshalb das Gesamtvolumen
der zusätzlichen Flüssigkeit in dem Überlaufkasten zwischen etwa 120 und 240 Liter
betragen. Dies bedeutet, daß das Gewicht um beispielsweise 240 kg erhöht wird.
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Dieses zusätzliche Gewicht des Überlaufkastens zusammen mit dem Moment,
das sich wegen der Länge der frei vorragenden Stützen 26 ergibt, führen dazu, daß
der Schwimmkörper gekippt un9 tiefer in das Wasser eingetaucht wird, wie durch gestrichelte
Linien
60 in Fig. 2 angedeutet ist. Für eine geeignete Schlammentfernung
ist es jedoch kritisch, daß die unteren Abschnitte 36 jedes Siphons sich etwa 5-7,5
cm über dem Boden des Absetztanks befinden. Daraus geht hervor, daß durch irgendein
Absetzen des Schwimmkörpers 20 verursacht werden könnte, daß der untere Abschnitt
38 direkt auf dem Boden des Absetztanks aufliegt.
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Deshalb muß bei einer Erhöhung des Überlaufs 32 auch der Auftrieb
des Schwimmkörpers 20 geändert werden, um eine Absenkung durch das zusätzliche Flüssigkeitsgewicht
in dem Überlaufkasten zu kompensieren. Dies kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß durch das Ventil 52
Druckluft in den Ballasttank 46 eingelassen wird. Durch die eingelassene Druckluft
wird Wasser aus dem Ballasttank durch die Öffnungen 50 herausgedrückt, so daß dessen
Auftrieb entsprechend geändert wird.
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Wenn der Überlauf 32 abgesenkt wird, so daß dadurch das Gewicht des
Überlaufkastens 28 verringert wird und der Schwimmkörper 20 aufsteigt, wird die
Lage des horizontalen Abschnitts 36 dadurch beibehalten, daß das Ventil 52 geöffnet
wird, um Druckluft aus dem Ballasttank 46 abzulassen.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist die Löslichkeit von Druckluft in Wasser
verhältnismäßig groß, so daß dadurch der Luftdruck in dem Ballasttank verhältnismäßig
schnell geändert würde, was eine Änderung des Auftriebs zur Folge hätte. Dies wird
durch eine Ölschicht 54 in dem Ballasttank 46 (Fig. 3) weitgehend verhindert, da
das Öl ein wesentlich geringeres Lösungsvermögen für Druckluft als Wasser besitzt.
Deshalb kann eine vorherbestimmte Schwimmlage während einer längeren Zeitdauer beibehalten
werden, ohne daß eine besondere Regelung des Luftdrucks erforderlich ist.
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Wenn der Absetztank verhältnismäßig breit ist und mehrere Siphons
wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Entfernung von Schlamm
benötigt werden, ist es verhältnismäßig schwierig, eine Steuerung der Schwimmlage
durchzuführen, um eine geeignete Schwimmlage aufrechtzuerhalten. Insbesondere müssen
die unteren Abschnitte 36 in einer horizontalen Lage mit
einem
Abstand von lediglich 5-7,5 cm über dem Boden des Tanks gehalten werden. Da die
Siphons sich von den Einlaßrohren 34 zu den Abflußrinnen 16 für Schlamm erstrecken,
wird das größte Gewicht von dem Schwimmkörper 20 getragen. Der Schwimmkörper 20a
trägt ein geringeres und der Schwimmkörper 20b ein noch geringeres Gewicht, weil
der horizontale Abschnitt 40 der Siphons sich nicht bei allen Siphons entlang der
gesamten Breite des Absetztanks erstreckt. Wenn jedoch jeder Schwimmkörper 20, 20a
und 20b des Siphonsystems mit einem Ballasttank versehen wird, kann das gesamte
System schnell und in einfacher Weise entsprecbendden sich ändernden Durchflußverhältnissen
durch den Absetztank einjustiert werden.
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Mit Hilfe derartiger verhältnismäßig einfach herstellbarer Ballasttanks
für die Schwimmkörper kann deshalb in einfacher Weise erzielt werden, daß die unteren
Abschnitte 36 der Siphons bei sich ändernden Verhältnissen in dem gewünschten Abstand
über dem Boden des Absetztanks gehalten werden können.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist die Verwendbarkeit des Ballasttanks
46 nicht auf den Schwimmkörper 20 begrenzt, an dem der Überlaufkasten befestigt
ist, obwohl der Ballasttank an dieser Stelle von größtem Nutzen ist. Ballasttanks
können deshalb auch für die anderen Schwimmkörper des Systems vorgesehen werden,
damit die gewünschte Schwimmlage unter Erzielung eines praktisch konstanten Bodenabstands
des Siphonsystems beibehalten werden kann.
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L e e r s e i t e