DE4410044A1 - Vorrichtung zur Entnahme von geklärtem Abwasser aus Rechteckbecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von ge­ klärtem Abwasser aus Rechteckbecken.

In der Abwassertechnik werden auf Kläranlagen verstärkt Nach­ klärbecken mit rechteckigem Grundriß eingesetzt. Bei diesen Becken erfolgt die Phasentrennung durch die Sedimentation der schweren Schlammpartikeln, das gereinigte Abwasser gelangt in einer Vertikalbewegung in Richtung Oberfläche.

Damit diese Vertikalbewegung nicht durch Strömungsvorgänge im Becken gestört wird, soll das Ablaufsystem für das gereinigte Abwasser so ausgebildet sein, daß ein flächenhaft konstanter Zufluß zum Ablaufsystem gewährleistet ist.

Als Ablaufsysteme werden bisher vorwiegend eingehängte Ablauf­ rinnen eingesetzt. Diese Rinnen ziehen das geklärte Abwasser als Sammelrinnen ab. Die Strömung in der Rinne ist dadurch bestimmt, daß in Strömungsrichtung der Durchfluß zunimmt, die Fließtiefe dagegen abnehmen muß. Die Öffnungen zur Ablaufrinne müssen diesem Umstand angepaßt werden, was bedeutet, daß ent­ weder die Zahl der Öffnungen in Fließrichtung abnimmt, oder aber die Durchtrittsfläche der Öffnungen in Fließrichtung ab­ nimmt.

Die Bemessung dieser Ablaufrinnen ist aus diesem Grund schwie­ rig, weil die Gleichmäßigkeit der Beaufschlagung von der Ge­ nauigkeit der Berechnung abhängt. Da die Durchtrittsgeschwin­ digkeit über Höhenunterschiede zwischen Becken und Rinne im Zentimeterbereich gesteuert wird, ist die Bemessung mit Unsi­ cherheiten behaftet.

Die eingehängten Rinnen mit freier Oberfläche haben darüber­ hinaus einige nachteilige Eigenschaften. Zum einen müssen sie aufwendig gereinigt werden. Dies ist eine Folge des Algen­ wachstums im Bereich der freien Oberfläche. Zum anderen ver­ fügen sie dort, wo die Geschwindigkeiten am geringsten sind, über die größte durchflossene Fläche. Wegen der Eigenschaft der Sammelrinne ist die Wassertiefe am Rinnenanfang am größ­ ten. Windangriff beeinflußt die Strömung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen Entnah­ evorrichtungen aus Klärbecken nicht nur das Algenwachstum wesentlich zu behindern und den Abzug möglichst unabhängig vom Windangriff zu machen, sondern auch dabei auch die Strömung zu vergleichmäßigen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zur Entnahme von geklärtem Abwasser aus Rechteckbecken durch min­ destens ein unterhalb der Wasseroberfläche im Rechteckbecken angeordnetes vollgefülltes Tauchrohr einer Anordnung und Aus­ bildung derart, daß für einen flächenmäßig gleichmäßigen Abzug des geklärten Abwassers über das gesamte Becken Sorge getragen ist.

Vorzugsweise hat jedes Rohr in etwa die gleiche Einzugsfläche.

Zweckmäßig werden die Rohre 20-30 cm unter der Beckenwasser­ stands- Oberfläche angeordnet, mindestens 30 cm unter dieser Oberfläche für Rohre bei Durchmessern <DN 500. Die Folge ist, daß die Tauchrohre unter Druck durchströmt werden und dadurch die Anbringung der Zulauföffnungen am Tauchrohr unkritisch ist.

Vorzugsweise sind zur Unterstützung einer gleichmäßigen Ab­ zugsgeschwindigkeit über die Erstreckung des oder der Tauch­ rohre Schlitze in der oder den Tauchrohrwandungen vorgesehen, wobei die Schlitzlänge von der dem Austritt gegenüberliegenden Stelle bis zum Austritt selbst angepaßt veränderbar ausgebil­ det ist.

Im allgemeinen werden die Schlitze eine Breite von mindestens 10 mm haben.

Durch die Maßnahme der Erfindung, d. h. des Abzugs des gerei­ nigten Abwassers in einer festgelegten Mindesttiefe unter der Oberfläche in bestimmten Abstimmungen der Parameter wird der Abzug erheblich vergleichmäßigt.

Das Algenwachstum wird so wesentlich behindert.

Auch bei erheblichem Windangriff ist trotzdem ein gleichmäßi­ ger Abzug über das Becken gewährleistet.

Zweckmäßig sind die Rohre durch Abstufungen im Durchmesser so dimensioniert, daß mit Ausnahme des Rohranfangs Mindestfließ­ geschwindigkeiten eingehalten werden. Der Durchmesser des Ab­ laufsystems wird sich in Strömungsrichtung vergrößern.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird der vorhandene Fließquerschnitt immer vollständig ausgenützt.

Die gleichförmige Beaufschlagung des Ablaufsystems wird durch eine hydraulisch optimierte Abstimmung zwischen Rohrdurchmes­ ser, Rohrinnendruck und Eintrittsöffnung zu den Rohren sicher­ gestellt, was besonders durch die als Schlitze ausgebildeten Zulauföffnungen mit veränderbarer Länge begünstigt wird. Die Anpassung der Schlitzlänge ist derart möglich, daß für jeden Schlitz der gleiche Zufluß erreicht werden kann.

Der flächenhaft gleichmäßige Abzug über die Beckenoberfläche wird dadurch erreicht, daß durch die Kombination von Rohrab­ stand mit dem Abstand der Zuflußöffnungen zum Rohr jeder Öff­ nung im Ablaufsystem die gleiche Beckenoberfläche zugeordnet ist. Dieses System wirkt selbständig und unabhängig vom Durch­ fluß.

Zweckmäßig wird am Ablauf des Systems eine Steuerung den Bec­ kenwasserspiegel ggf. konstant halten.

So kann die Ablaufsteuerung bestehen beispielsweise aus höhen­ verstellbaren Überfallkanten, Ausfluß unter einer Planschütze mit veränderlichem Ausflußspalt, oder auch durch Planschieber in der Rohrleitung selbst.

Die Zuflußöffnungen zum Tauchrohr können als Schlitze derart ausgebildet werden, daß durch Veränderungen der Schlitzlänge eine genaue Anpassung an die hydraulischen Randbedingungen möglich wird.

Zweckmäßig ist das Tauchrohr auf eine maximale Austrittsge­ schwindigkeit von insbesondere 0,32 mSek. und eine ebensolche in jedem Rohrabschnitt durch Kombination von zum Austritt hin kleiner werdenden Schlitzen und sich aufweitendem Rohrdurch­ messer zur Verbesserung in der Gleichförmigkeit der Anströmung des Tauchrohrs ausgelegt.

Zweckmäßig können die abgestuften Rohre oben bündig, unten gestuft ausgebildet sein.

Ist wegen der Räumeranordnung in einem Becken eine nicht sym­ metrische Anordnung der Rohre erforderlich, dann können bei­ spielsweise zweieinhalb Rohre angeordnet sein, wobei das "hal­ be Rohr" auch nur die halbe Leistungsfähigkeit hat. Die Schlitze werden nur halb so groß ausgebildet.

Durch die Ausbildung der Tiefe unter der Wasseroberfläche von 20 bis 30 cm zur Oberkante Rohr werden Einlaufverluste weitge­ hend vermieden, ein ausreichender Überdruck über die gesamte Länge bleibt aufrechterhalten. Gefahren durch zu geringe Über­ deckungen und damit Lufteinzug über Wirbel werden vermieden.

Die Schlitze haben im allgemeinen Rechteckform mit Aus­ rundungshalbmessern von Schlitzbreite an den Enden, bei einer Mindestbreite der Rohre von <DN 300 beträgt sie 10 mm.

Die Geschwindigkeitshöhe im Rohr wird auf ca. 5 mm beschränkt, was einer Maximalgeschwindigkeit im Rohr von ca. 0,32 M/Sek. entspricht. Die Geschwindigkeitsschwankungen im Rohr betragen dann im ersten Abschnitt 0-32 cm/Sek., im zweiten und den folgenden etwa 0,2-0,32 m/sek . . Leichte Variationen sind unvermeidlich wegen der Abstufung der Durchmesser im 50 mm- Bereich.

Die Schlitze werden im allgemeinen an der Rohroberseite, kei­ nesfalls jedoch an der Rohrunterseite angebracht, vor allen Dingen auch darum, weil bei größeren Rohren sich rechnerisch ein zu tiefer Ausfluß ergäbe.

Eine beispielsweise Ausbildung eines Rechteckbeckens beträgt Länge: 40 m; Breite: 10 m und Tiefe: 7 m. Hierbei können bei­ spielsweise 3 Rohre in Längsrichtung unter gleichem Abstand zueinander mit den Abstufungen DN 300, 400, 500 und 550 vor­ gesehen sein.

Bei symmetrischer Anordnung und mit einem Schlitzabstand von 0,5 m entwässert jeder Schlitz eine Fläche von 0,5×10/3 = 1,66 m².

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 den Grundriß eines Beckens;

Fig. 2 den Längsschnitt durch ein Becken;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch ein Becken;

Fig. 4 und 5 die Ausbildung von Rohren und

Fig. 6 den Querschnitt durch eine Ablaufrinne.

Das Becken 10 gemäß Fig. 1 verfügt über einen Zulauf 12 und einen Ablauf 14 und ist im Ausführungsbeispiel mit durchlau­ fenden Rohren 16 praktisch über die gesamte Beckenlänge ver­ sehen. Die Rohre münden im Ablauf 14. Die Rohre haben gleichen Abstand zueinander. Bereits aus der über die gesamte Becken­ länge im Ausführungsbeispiel gehende Zulaufrinne erfolgt eine gleichmäßige Beaufschlagung beim Einlauf.

Fig. 2 verdeutlicht einen Längsschnitt zu Fig. 1. Zu sehen ist ein einziges Rohr 16 mit den Abstufungen von der dem Aus­ tritt gegenüberliegenden Seite zum Austritt in den Ablauf hin, die mit 18, 20, 22 und 24 beispielsweise bezeichnet sind. Für ein großes Becken von beispielsweise 40×10×7 m in ergeben sich Abstufungen DN 300, 400, 500 und 550 (Bezugszeichen 18, 20, 22, 24). Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Becken ge­ mäß III/III in Fig. 1. Man erkennt den nach aufwärts gerich­ teten Zustrom zu den Rohren 16 und den Zulauf 12 über die ver­ teilende Zulaufrinne 28. Die Strömungsverteilung in das Becken wird bei 30 angedeutet.

Fig. 4 ist eine größere Darstellung der Rinnen der Fig. 2, wobei zusätzlich Schlitze zu sehen sind. Nach dieser Ausfüh­ rungsform (gezeigt ist nur ein einziges Tauchrohr) ist dieses von der Anströmseite zur Abströmseite hin in zunehmende Quer­ schnitte gestuft, wobei das Rohr oben bündig, unten gestuft verläuft, wie die Fig. 4 und 5 zeigen. Die Strömung erfolgt von links 30 nach rechts 32, das immer unter dem Wasserspie­ gel 34 (des Beckens) angeordnete Tauchrohr nimmt eine gleich­ mäßige Strömung auf. Die Querschnitte der Rechteckschlitze sind auf den Zufluß abgestimmt, d. h. bei 36 ein kleinerer Que­ rschnitt, bei 38 ist ja bereits mehr Wasser zugeströmt, darum der größere Querschnitt. In der Draufsicht sieht man, daß die Rohrabschnitte zueinander symmetrisch bezüglich einer Mittel­ achse 40 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden die Schlitze 42, 44 zum Ablauf hin kleiner, d. h. die Länge bei 42 ist größer als die Länge bei 44. Hierdurch ergibt sich eine Vergleichmäßigung der Strömung. Es wird erreicht, daß bei­ spielsweise eine maximale Strömungsgeschwindigkeit von 0,30- 0,32 m/Sek. eingehalten werden kann.

Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch die Ablaufrinne 14, den Eintritt des Rohrabschnitts 24 in die Ablaufrinne, die quer über die Beckenlängserstreckung gleichmäßig abzieht.

Oben ist ein Wasserstand 50 bei minimalem Durchsatz, weiter unten ein Wasserstand 52 bei maximalem Durchsatz angedeutet.

Nach anderen Ausführungsformen kann auch der Übergang zu den größeren Rohrdurchmessern praktisch kontinuierlich und allmäh­ lich erfolgen.

Die gegen den Ablauf kleiner werdenden Schlitze verhindern eine Überschreitung der Maximalgeschwindigkeit.

Die günstige Kombination von Aufweitung des Rohres gegen den Ablauf hin bei gleichzeitiger Verminderung der Schlitzlänge bei solchen Rechteckrohren in Rechteckbecken vermeidet das etwaige Ausfallen eingetragener Schlammflocken wegen der dann kleineren Schleppspannungen.

Bekannte Vorschläge (SU-PS 1367998 A1) mit Verschlußorganen an verschiedenen Rohren lösen die hier gestellte Aufgabe nicht, sie sind teuer und wartungsaufwendig.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Entnahme von geklärtem Abwasser aus Rechteckbecken, gekennzeichnet durch mindestens ein unterhalb der Wasseroberfläche (34) im Rechteckbecken angeordnetes voll gefülltes Tauchrohr (16; 16) einer Anordnung und Ausbil­ dung der für einen flächenmäßig gleichmäßigen Abzug des ge­ klärten Abwassers über das gesamte Becken (10) geeigneten Art.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchrohre (16; 16) über das Becken (10) so verteilt wer­ den, daß jedes Rohr in etwa die gleiche Einzugsfläche hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß bei nicht symmetrischer Anordnung der Rohre Rohre mit nur Teilabzugskapazität, beispielsweise zweieinhalb Rohre, angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (16; 16) 20-30 cm un­ ter der Beckenstandsoberfläche angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre bei Rohrdurchmessern <DN 500 mindestens 30 cm unter der Beckenwasseroberfläche (34) ange­ ordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulauföffnungen zum Tauchrohr als Schlitze (42; 44) derart ausgebildet sind, daß durch Ver­ änderungen der Schlitzlänge eine genaue Anpassung an die hy­ draulischen Randbedingungen möglich wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Tauchrohre unter Druck durchströmt werden, derart, daß die Anbringung der Zu­ lauföffnungen am Tauchrohr unkritisch ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung einer gleichmä­ ßigen Abzugsgeschwindigkeit über die Erstreckung des oder der Tauchrohre die Schlitze oben auf den Tauchrohrwandungen derart vorgesehen sind, wobei die Schlitzlänge von der dem Austritt gegenüberliegenden Stelle bis zum Austritt selbst angepaßt veränderbar ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzlänge (L1, L2) der Schlitze (42, 44) zur Ablauflei­ tung hin abnimmt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr zum Austritt hin zunehmenden Querschnitt beginnend mit der der Austrittssammel­ leitung gegenüberliegenden Stelle hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr sich allmählich gestuft (36; 38) aufweitet.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr auf eine maximale Austrittsgeschwindigkeit von insbesondere 0,32 m/Sek. und eine ebensolche in jedem Abschnitt der Rohre durch Kombination von zum Austritt hin kleiner werdenden Schlitzen und sich aufwei­ tendem Rohrdurchmesser zur Verbesserung in der Gleichförmig­ keit des Tauchrohrs ausgelegt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgestuften Tauchrohre oben bündig, unten gestuft ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mindestschlitzbreite von 10 mm.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Rohren mit Rechteckquerschnitt die Schlitze Rechteckquerschnittsform haben, eine Mindestbreite von 10 mm bei Rohren von DN <300 aufweisen und über Ausrun­ dungshalbmesser gleich der Schlitzbreite an den Enden verfü­ gen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei symmetrischer Anordnung mit einem Schlitzabstand von 0,5 m jeder Schlitz eine Fläche von 1,66 m² entwässert.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ablaufeinrichtung von der Art mit genauer hydraulischer Auslegung zur Erzielung des gleichmäßi­ gen Abzugs.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ablaufsteuereinrichtung bestehend aus entweder höhenverstellbaren Überfallkanten Planschützen mit veränderlichem unteren Auslaufspalt; oder Planschiebern in der Rohrleitung selbst.