DE3911133A1 - Klaerbecken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klärbecken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Entnahme des geklärten Wassers bei Klärbecken über ein sogenanntes Überfallwehr vorzunehmen. Es ist auch be­ kannt, das Überfallwehr von einer Leiste zu bilden, die in der Höhe verstellt werden kann. Die obere Kante der Leiste kann zahn­ artig ausgebildet sein. Mit einer derartigen Leiste wird über den gesamten Umfang des Klärbeckens ein annähernd gleichmäßiger Was­ serabzug erhalten.

In der DE- 38 21 521.7 ist ein Klärbecken vorgeschlagen, bei dem der Randabschnitt des Klärbeckens für den Durch­ tritt von Wasser Löcher aufweist. Bei dieser Ausführungs­ form läuft die Flüssigkeit nicht nach dem Überlaufprinzip ab, sondern über Öffnungen oder Löcher. Die Ablaufmenge von Reinwasser ist zwar ebenfalls abhängig von dem Niveau im Klärbecken, sie ist jedoch unterproportional im Ver­ hältnis zur Höhe relativ zum oberen Lochrand. Daher wirken sich Niveaudifferenzen, hervorgerufen insbesondere durch Windbeeinflussung, nur minimal aus im Gegensatz zum ein­ gangs beschriebenen bekannten Klärbecken.

Für das zuletzt erwähnte Klärbecken wurde auch bereits vorgeschlagen, oberhalb der Durchtrittslöcher im Becken­ rand einen Stauabschnitt vorzusehen. Stoffe mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 1 schwimmen auf und bil­ den auf der Oberfläche den sogenannten Schwimmschlamm. Er wird durch den Stauabschnitt zurückgehalten. Im Stauab­ schnitt können zum Beispiel in Abständen Ablauffenster vorgesehen werden, um den Schwimmschlamm von Zeit zu Zeit abzuziehen.

Im Zusammenhang mit Klärbecken ist auch bekannt, den Boden­ schlamm von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich zu entfernen.

Dies geschieht normalerweise entweder mit einem Schild oder einem Saugräumer. Schildräumer schieben den Schlamm auf dem Beckenboden bis zu einer Vertiefung, aus der heraus der Klärschlamm nach außen gefördert werden kann. Bei einem Saugräumer werden zum Beispiel Düsen, Schilder oder Rohre vorgesehen, die nahe dem Boden des Beckens geführt sind. Der Schlamm wird nach dem Saugheberprinzip über ein Rohr in eine Rinne oder in das Mittelbauwerk gefördert.

Es ist beim Betrieb von Kläranlagen wünschenswert, die Rücklaufschlammengen nach Möglichkeit in gleichem Umfang abzuziehen wie Abwasser zugeführt wird. Bekanntlich ist die Abwassermenge während der Nacht erheblich geringer als die Tagesabwassermenge. Hierzu ist bekannt, die Abwasser­ menge zu messen und Schlammabzugspumpen in Abhängigkeit von der anfallenden Abwassermenge zu steuern. Dies bedeutet einen erheblichen apparativen und steuertechnischen, ver­ schleißanfälligen Aufwand; zudem ist eine Wartung not­ wendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Klär­ becken zu schaffen, das auf sehr einfache Weise einen automatischen Schlammabzug in Abhängigkeit von der zuge­ führten Abwassermenge erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Klärbecken wird der Reinwasser­ abzug so ausgebildet, daß er eine Art Puffer darstellt und unterschiedliche Niveaus im Klärbecken zuläßt. Bei einem großen Anfall an Abwasser liegt das Niveau entsprechend höher als bei einem geringeren Anfall. Die Schlammaustritts­ öffnung der Schlammrücklaufleitung ist nun so angeordnet, daß sie stets unterhalb des niedrigsten Niveaus im Klär­ becken liegt. Dadurch wird unabhängig vom Niveau im Klär­ becken stets ein Druckgefälle erzeugt, das zum Abfördern des Schlamms über die Schlammabzugsleitung herangezogen wird. Die Schlammaustrittsöffnung kann zum Beispiel in einer dem Becken zugeordneten Rinne angeordnet sein, so daß der Schlamm aus der Schlammabzugsleitung in die Rinne "fällt".

Erfindungswesentlich ist nun, daß bei einer speziellen Aus­ bildung des Reinwasserabzugs und des Schlammabzugs eine annähernd proportionale Anpassung der Schlammabzugsmenge an die zugeführte Abwassermenge erreicht wird. Es versteht sich, daß der kleinste Durchströmquerschnitt in der Schlamm­ abzugsleitung nur eine maximale Schlammenge pro Zeitein­ heit zuläßt. Unterhalb dieses Maximalwerts ist jedoch die pro Zeiteinheit hindurchfließende Schlammenge abhängig vom Niveau im Klärbecken. Mit anderen Worten, befindet sich im Klärbecken viel Abwasser, wird auch viel Schlamm abgezogen und umgekehrt.

Wie erwähnt, muß der Reinwasserabzug, d.h. letzten Endes der Beckenrand so ausgebildet sein, daß sich in Abhängig­ keit von der Zufuhrmenge des Abwassers ein unterschied­ liches Niveau im Klärbecken einstellt. Mit einem normalen Überfallwehr läßt sich dies nicht erreichen. Eine Ausge­ staltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß der Becken­ rand als Lochleiste ausgebildet ist mit einem oberhalb der Löcher angeordneten Stauabschnitt. Wenn gewährleistet ist, daß sich das Niveau im Klärbecken normalerweise oberhalb der Löcher in der Lochleiste befindet, ändert sich das Beckenniveau in Abhängigkeit von der Zuführmenge.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist der Beckenrand mindestens eine nach oben offene Aussparung auf. Beim maximalen Niveau im Becken arbeitet ein der­ artiger Beckenrand wie ein Überfallwehr. Bei einem Niveau darunter fließt das Reinwasser über die Aussparung zum Bei­ spiel in eine Reinwasserrinne ab.

Sowohl die Lochleiste als auch die Aussparung kann mit einem Schieber oder dergleichen versehen werden zur Ver­ änderung des Lochquerschnitts bzw. des Querschnitts der Aussparung. Eine derartige Querschnittsveränderung dient jedoch zumeist nur einer einmaligen Einstellung. Eine ständige oder sich ständig wiederholende Verstellung ist nicht erforderlich.

Eine weitere Einstellmöglichkeit besteht bei dem erfin­ dungsgemäßen Klärbecken darin, daß die Höhe der Schlamm­ austrittsöffnung veränderbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Schlammrücklaufleitung nahe der Schlammaustrittsöffnung als Rohr ausgebildet ist, auf das teleskopisch verstellbar eine Hülse aufgeschoben ist. Die obere Öffnung der Hülse bestimmt die Niveaudifferenz zwi­ schen sich und dem Niveau im Klärbecken. Diese Niveaudif­ ferenz ist maßgebend für das Druckgefälle und damit für die Durchströmmenge durch die Schlammrücklaufleitung. In dieser kann auch ein Drosselorgan angeordnet werden. Der Strömungsverlust in der Schlammrücklaufleitung läßt sich naturgemäß nicht genau vorherberechnen. Die endgültige Abstimmung kann dann mit einem Drosselorgan stattfinden.

Wie erkennbar, erlaubt die Erfindung, die Schlammenge in Abhängigkeit von einem schwankenden Wasserspiegel im Klär­ becken abzuziehen. Die sich hierbei einstellende Regel­ charakteristik ist jedoch durch das jeweilige System vor­ gegeben und ohne weitere Vorkehrungen nicht beeinflußbar. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß im Klärbecken oder einem damit kommunizierenden Gefäß ein Schwimmer angeordnet ist, der über ein Hebelgestänge mit einem die Schlammaustrittsöffnung enthaltenden Element oder einem Drosselorgan gekoppelt ist. Das Element kann zum Beispiel das bereits beschriebene Teleskoprohr sein, das die Höhenlage des Endes einer Rohrleitung verändert. Es kann jedoch auch vom einen Topf gebildet sein, dessen Überlaufhöhe variiert wird bei einer Verstellung gegen­ über einer Leitung, die von oben in den Topf hineintaucht. Letztere Lösung kommt vor allen Dingen in Frage für eine Heberleitung eines Saugräumers. Wahlweise kann mit Hilfe des Schwimmers auch die Stellung eines Drosselorgans be­ stimmt werden, das zum Beispiel in einer Schlammhauptlei­ tung angeordnet ist. Durch Veränderung des Drehpunkts des Hebelgestänges und/oder der Anschlußpunkte von Schwimmer und/oder Element kann die Regelcharakteristik stufenlos verändert werden. Außerdem ist es durch die Lage der Anschlußpunkte möglich, eine Umkehr- oder Gleichlaufrege­ lung zu erhalten. Bei der sogenannten Umkehrregelung wird der Niveauunterschied, der sich bei steigendem Niveau im Klärbecken ergibt, noch verstärkt. Bei der sogenannten Gleichlaufregelung hingegen führt eine Niveauerhöhung im Klärbecken gleichzeitig zu einem Anheben der Schlammaus­ trittsöffnung, wobei dieses Anheben proportional oder dis­ proportional erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein sehr schematisch dar­ gestelltes Klärbecken nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Einzelheit des Klärbeckens nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung in äußerst schematischer Darstellungsweise zur Regelung des Niveauunterschieds.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Regelvor­ richtung für die Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Regelvor­ richtung für die Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Regelvor­ richtung für die Erfindung.

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelhei­ ten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeu­ tung sein kann.

In Fig. 1 ist ein Klärbecken 10 schematisch dargestellt, zum Beispiel ein Rundbecken, das einen Boden 11 sowie eine Wand 12 aufweist. An die Innenseite der Wand 12 angeformt ist eine Rinne 13 für geklärtes Wasser. An der Rinne 13 ist eine Lochleiste 14 angebracht, die über den Rand der Rinne 13 übersteht. Die Lochleiste enthält Löcher 15, die im einzelnen nicht dargestellt sind. Oberhalb der Löcher 15 befindet sich ein Stauabschnitt 16. Anstelle der Loch­ leiste 14 kann auch eine Rinne verwendet werden, beispiels­ weise eine sogenannte vorgehängte Rinne, deren eine Wand mit Löchern entsprechend den Löchern 15 versehen ist. Die Löcher einer derartigen Rinne können auf der der Rinne 13 zugewandten Seite liegen.

Außerhalb des Beckens 10 ist eine Rinne 17 für Schlamm an­ geordnet. Der Boden der Rinne 17 liegt oberhalb des Becken­ bodens 11. Eine Schlammrücklaufleitung 18 endet mit dem unteren Ende nahe dem Beckenboden 11. Es versteht sich, daß diese Darstellung äußerst schematisch ist. Üblicher­ weise erfordert das Absaugen von Schlamm eine Vorrichtung, die sich oberhalb des Beckenbodens periodisch bewegt, um den ständig neu anfallenden Schlamm über die Bodenfläche abzusaugen. Hierfür sind jedoch entsprechende Vorrichtungen bereits bekannt. Die Schlammrücklaufleitung 18 ist durch den Boden in die Rinne 17 hineingeführt und steht bis zu einer gewissen Höhe nach oben in die Rinne 17 hinein. Das rohrförmige Ende 19 der Schlammrücklaufleitung 18 ist von einer Hülse 20 teleskopisch umgeben, die verstellbar ge­ führt ist und mit Hilfe einer nicht gezeigten Verstell­ vorrichtung relativ zum Rohr 19 verstellt werden kann.

In der Schlammrücklaufleitung 18 ist ein Drosselorgan 21 angeordnet, das von außen über eine Betätigungsvorrichtung 22 betätigbar ist.

Die Zufuhr von Abwasser in das Becken 10, die zumeist zen­ tral von unten erfolgt, ist nicht dargestellt.

Das beschriebene Klärbecken arbeitet wie folgt.

Das Niveau im Klärbecken 10 reicht mindestens bis zu den Löchern 15, über die das geklärte Wasser abgezogen und in die Rinne 13 hineingetragen wird. Ist die Zufuhrmenge von Abwasser größer als diejenige Menge, die über die Löcher 15 hindurchtreten kann, staut sich das Wasser im Klär­ becken beispielsweise bis auf das Niveau H 1, so daß sich eine Niveaudifferenz von x ergibt. Ein anderes beispiel­ haftes Niveau ist zum Beispiel das Niveau H 2, das etwas über den Löchern 15 liegt. Die Durchtrittsmenge durch die Öffnungen 15 steigt zwar noch geringfügig an, wenn das Niveau steigt, dieser Anstieg ist jedoch für die nachfol­ genden Betrachtungen ohne Bedeutung.

Beide in Fig. 1 angedeutete Niveaus H 1 und H 2 im Klärbecken 10 liegen oberhalb der Schlammaustrittsöffnung 25, die vom oberen Ende der Hülse 20 gebildet ist. Die Niveaudiffe­ renzen der Schlammaustrittsöffnung 25 zu den Niveaus H 1 und H 2 sind mit Δ H 1 und Δ H 2 bezeichnet, während das Ni­ veau der Schlammaustrittsöffnung 25 mit H 3 bezeichnet ist. Letzteres läßt sich aufgrund der Verstellbarkeit der Hülse 20 ändern; und damit ändern sich auch die Niveaudifferen­ zen Δ H 1 und Δ H 2. Die angegebenen Niveaudifferenzen be­ stimmen das Druckgefälle über die Schlammrücklaufleitung 18 und damit die Schlammenge, die über die Schlammrücklauf­ leitung 18 ausgetragen wird. Es ist zu erkennen, daß die Schlammenge um so größer ist je höher die Niveaudifferenz ist. Bei konstanter Höhe H 3 erfolgt daher die Austragung der Schlammenge in Abhängigkeit vom Pegel im Klärbecken 10, wodurch die Rücklaufschlammenge sich annähernd proportional zur Abwassermenge verhält. Wenn zum Beispiel die Nachtwas­ sermenge auf etwa die Hälfte der Tageswassermenge zurück­ geht, geht auch die Rücklaufschlammenge im ähnlichen Ver­ hältnis zurück. Bei gegebenem Niveau im Klärbecken 10 kann die Schlammenge durch die Verstellung der Hülse 20 und da­ mit des Niveaus H 3 gesteuert werden sowie durch das Drossel­ organ 21.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist auf das Rohr 19 der Schlammrücklaufleitung 18 eine Hülse 30 aufgeschoben, die seitlich mehrere Austrittsöffnungen 31 aufweist. Bei dieser Ausführungsform bestimmt die Höhe der Öffnungen 31 die Niveaudifferenz zum Pegel im Klärbecken 10. Eine der­ artige Ausführungsform hat eine ähnliche Wirkung wie die Lochleiste 14 nach Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Rinne 13′ innerhalb des Beckens 10′ für geklärtes Wasser angebracht. Die Regelung des Eintritts von geklärtem Wasser in die Rinne 13′ kann zum Beispiel entsprechend der Ausführungs­ form nach Fig. 1 erfolgen. Die Rinne 13′ ist im Abstand zur Beckenwandung angeordnet, die einen Durchbruch 41 auf­ weist, der mit einem Rinnenabschnitt 42 in Verbindung steht. Mithin befindet sich das Wasser im Rinnenabschnitt 42 auf dem gleichen Niveau wie im Becken 10′. Im Rinnen­ abschnitt 42 ist ein Schwimmer 43 angeordnet, der an einem Hebel 44 hängt, der bei 45 auf der Wandung des Rinnenab­ schnitts 42 drehbar gelagert ist. Am anderen Hebelarm hängt über eine Stange 46 ein Teleskoprohr 47. Das Teleskop­ rohr 47 ist über das Ende einer Schlammhauptleitung 48 gestülpt, die in einen Schlammsammelabschnitt 49 mündet. Die Hauptleitung 48 ist zu einer Schlammsammelrinne 40 geführt, in die das obere Ende einer Hebeleitung 50 eines Saugräumers hineingetaucht ist.

Steigt im Becken 10′ das Niveau an, wird der Schwimmer 43 angehoben und senkt dadurch das Teleskoprohr 42 und mithin den Auslauf der Schlammleitung 48. Mit ansteigendem Niveau wird daher die Niveaudifferenz überproportional vergrößert. Durch Verstellung der Anlenkpunkte von Schwimmer, Dreh­ punkt 45 und Teleskoprohr 47 kann das Hebelverhältnis und damit die Regelcharakteristik verstellt werden. Auch die Höhe des Drehpunkts 45 sowie die Höhe des Hebels 44 bezüg­ lich Schwimmer 43 und Teleskoprohr 47 kann verändert wer­ den, um die Regelcharakteristik zu beeinflussen.

Die bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4 bis 6 verwendeten Teile gleichen weitgehend denen nach Fig. 3, so daß sie mit gleichen Bezugszeichen versehen werden, denen zusätzlich ein Beistrich hinzugefügt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist eine Heberleitung 50′ im Becken 10′′ gezeigt, die in die Schlammsammelrinne 48′ hineingeführt ist, und zwar in einen Topf 60. Der Topf 60 ist mit einem Hebel 44′ verbunden, dessen anderer Hebelarm einen Schwimmer 43′ hält. Der Drehpunkt 45′ des Hebels 44′ ist an der Heberleitung 50′ angebracht. Man erkennt, daß mit steigendem Niveau im Becken 10′′ der Topf 60 weiter abgesenkt wird, wodurch der Überlauf entsprechend eine Ab­ senkung erfährt, wodurch wiederum die Niveaudifferenz zwischen Schlammaustritt und dem Wasserspiegel im Becken 10′′ überproportional geändert wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 nur darin, daß der Schwimmer 43′ zwischen dem Drehpunkt 45′ an der Heberleitung 50′ und dem Anlenkpunkt des Topfes 60 am Hebel 44′ angeordnet ist. Eine Niveau­ erhöhung im Becken 10′′ führt auch zu einem Anheben des Topfes 60, wodurch die Lage des Topfes sich in gleichem Sinne wie das Niveau im Becken 10′′ verändert (Gleichlauf­ regelung). Es versteht sich, daß auch hier die Hebelver­ hältnisse und die Höhenposition von Topf 60, Schwimmer 43 und Drehpunkt 45′ veränderlich eingestellt werden können.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 gleicht im Aufbau weit­ gehend der nach Fig. 3. Statt jedoch eines Teleskoprohrs 47 nach Fig. 3 zu verwenden, ist eine Drosselklappe 61 in der Hauptleitung 48′ angeordnet. Die Drosselklappe 61 ist über ein Gestänge 62 mit dem Hebel 44′ verbunden. Steigt das Niveau im Becken 10′, führt dies zu einem weiteren Öffnen der Drosselklappe 61. Es kann daher mehr Schlamm abgezogen werden. Umgekehrt führt ein Sinken des Niveaus im Becken 10′′′ zu einem weiteren Schließen der Drossel­ klappe 61, so daß weniger Schlamm abgezogen wird.

Claims (13)

1. Klärbecken mit einem Reinwasserabzug am oberen Becken­ rand und einer Schlammabzugsvorrichtung, die mindestens eine Schlammrücklaufleitung aufweist, deren eines Ende in einem bodennahen Bereich des Beckens liegt und deren anderes Ende eine Schlammaustrittsöffnung aufweist, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Reinwasserab­ zugs derart, daß sich das Niveau im Klärbecken (10) in Abhängigkeit von der Klärwasserzufuhr in das Klärbecken (10) ändert und eine Anordnung der Schlammaustritts­ öffnung (25) der Höhe nach derart, daß sie etwas unter­ halb des minimalen Niveaus im Klärbecken (10) liegt.

2. Klärbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beckenrand als Lochleiste (14) ausgebildet ist mit einem oberhalb der Löcher (15) angeordneten Stauab­ schnitt (16).

3. Klärbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beckenrand mindestens eine nach oben offene Aus­ sparung aufweist.

4. Klärbecken nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens einem Loch der Lochleiste oder der Aussparung ein Schieber oder dergleichen zugeordnet ist zur Veränderung des Querschnitts.

5. Klärbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Höhe der Schlammaustrittsöffnung (25) veränderbar ist.

6. Klärbecken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammrücklaufleitung (18) nahe der Schlammaus­ trittsöffnung (25) als Rohr (19) ausgebildet ist, auf das teleskopisch und verstellbar eine Hülse (20) aufge­ schoben ist.

7. Klärbecken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (30) mindestens eine seitliche Öffnung (31) aufweist.

8. Klärbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Schlammrücklaufleitung (18) ein Drosselorgan (21) angeordnet ist.

9. Klärbecken nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß im Klärbecken (10′, 10′′, 10′′′) oder einem damit kommunizierenden Gefäß (42, 42′) ein Schwimmer (43, 43′) angeordnet ist, der über ein Hebelgestänge (44, 44′) mit einem die Schlammaustrittsöffnung ent­ haltenden Element (47, 60) oder einem Drosselorgan (61) gekoppelt ist.

10. Klärbecken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt (45, 45′) des Hebelgestänges und/oder die Anschlußpunkte von Schwimmer (43, 43′) und/oder vom Element (47, 60) verstellbar sind.

11. Klärbecken nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch End­ anschläge zur Begrenzung der Verstellung der Anschluß­ punkte vom Schwimmer und/oder vom Element.

12. Klärbecken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element oder das Drosselorgan einer Schlammsammel­ leitung (48, 48′) außerhalb des Beckens (10, 10′′, 10′′′) oder einer oder mehrerer Heberleitungen (50, 50′) eines Saugräumers zugeordnet ist.

13. Klärbecken nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Element von einem Topf (60) gebildet ist, in das das Ende einer Heberleitung (50, 50′) eintaucht.