DE4436639A1 - Verfahren zur Aufbereitung von mit organischen Verunreinigungen vermischten Klär- und Kanalsanden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von mit organischen Verunreinigungen vermischten Klär- und Kanalsanden. Ferner richtet sie sich auf eine entspre­ chende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In der Abwasserwirtschaft, insbesondere in kommunalen Kläranlagen, stellt sich das Problem, den in Abwässern enthaltenen Sand von Verunreinigungen zu trennen. Die Trennung ist erforderlich, damit der gereinigte Sand in recycelter Form der Wieder- oder Weiterverwertung zuge­ führt oder auf Deponien mit hohen Reinheitsanforderungen gelagert werden kann.

Hierzu wird nach dem Stand der Technik das den zu reini­ genden Sand enthaltende Aufgabegut in einem ersten Ver­ fahrensschritt einer Grobstoffe abscheidenden Klassier­ vorrichtung zugeführt und das an deren Feinanteilauslaß anfallende Feingut anschließend einer mehrstufigen hy­ draulischen Reinigung unterzogen. Die Säuberung von den organischen Verunreinigungen ist in der Regel mit einer Entwässerung verbunden. Das Aufgabegut wird in der Regel in Form einer Suspension aus dem Sandfang zur Trennanlage gepumpt.

Aus der Veröffentlichung von H. Klinger und H. Barth in der Zeitschrift "Korrespondenz Abwasser", Heft 1/1994, Seite 48 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Sandfanggut bzw. Kanalsand in einem ersten Verfahrensschritt einem Schwingsieb zugeführt wird, in dem die groben organischen Bestandteile mit einer Größe von über 2 mm abgetrennt werden. Die organischen Verunreinigungen mit einer Korn­ größe unter 2 mm werden mittels eines hydraulischen Sor­ tierverfahrens abgetrennt. Hierzu wird der Siebdurchgang in einen Auffangbehälter geleitet, der als Pumpenvorlage für einen Hydrozyklon dient. Der Hydrozyklon dient der Eindickung des Sandes, um einen ausreichend hohen Aufga­ befeststoffgehalt für einen nachgeschalteten Aufstromsor­ tierer zu erreichen. In dem Aufstromsortierer wird unter Verwendung von Frischwasser ein Aufstrom erzeugt, der in einer Wirbelschicht eine Dichtetrennung bewirkt. Auf diese Weise gelangen die organischen Bestandteile in den Oberlauf des Aufstromsortierers. Der gereinigte Sand wird im Unterlauf des Aufstromsortierers ausgetragen und ge­ langt von dort auf eine Schwingentwässerungsvorrichtung.

Nachteilig bei dem dort beschrieben Verfahren ist, daß der Aufstromsortierer eine beträchtliche Menge an Frisch­ wasser benötigt, die bei einer typischen Anlagengröße ca. 5 bis 10 Kubikmeter pro Tonne Aufgabegut beträgt. Ferner ist es von Nachteil, daß ein Aufstromsortierer bei einem wechselnden Feststoffgehalt, schwankender Korngrößenzu­ sammensetzung oder wechselnden Volumenströmen des einge­ brachten Materials nicht effektiv arbeitet, da auch bei geringem Durchsatz in jedem Fall der volle Frischwasser­ aufstrom benötigt wird. Ferner erfordert die bekannte Vorrichtung einen erheblichen maschinellen und apparati­ ven Aufwand. Ein weiterer Nachteil des Aufstromsortierers ist darin zu sehen, daß er einen hohen Feinsandverlust aufweist, da der Sandaustrag in den Oberlauf, insbeson­ dere bis Korngrößen von 150 µm, recht hoch ist. Die Wir­ belschichtsortierung funktioniert zudem zufriedenstellend nur bei einem Sandanteil von mindestens 75%.

Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Abtrennung der or­ ganischen Bestandteile von dem Sand bei stark schwanken­ den Zusammensetzungen oder Mengen mit einem geringen technischen Aufwand und unter weitgehender oder vollstän­ diger Frischwassereinsparung bei gleichzeitiger Minimie­ rung des Sandanteils in den abgetrennten organischen An­ teilen möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, daß das den zu reinigenden Sand enthaltende Aufgabegut in einem ersten Verfahrensschritt einer Grob­ stoffe abscheidenden Klassiervorrichtung zugeführt und das an deren Feinanteilauslaß anfallende Feingut an­ schließend einer mehrstufigen hydraulischen Reinigung un­ terzogen wird, in der das durch die Klassiervorrichtung hindurchgehende Wasser-Feingut-Gemisch einer hydrauli­ schen Eindickvorrichtung zugeführt wird. In der Eindick­ vorrichtung erfolgt eine Trennung in Feingut enthaltendes Sediment und Abwasser, wobei das Abwasser abgeführt und das Sediment während einer Sedimentationsphase in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird. Während einer Aufwirbelungsphase wird das Sediment mit Wasser zu einer Sandsuspension mit einem für die nachfolgende Sortierung mittels eines Sortierzyklons geeigneten Feststoffgehalt aufgewirbelt. Die Sandsuspension wird mit einer Suspensi­ onsabzugspumpe dem Einlaß eines organische Anteile ab­ trennenden Sortierzyklons zugeführt. Die am oberlauf des Sortierzyklons austretenden organischen Anteile werden abgeführt. Der am Unterlauf des Sortierzyklons austre­ tende vorgereinigte Sand wird zu einer Schwingsortiervor­ richtung ausgetragen, die in bekannter Weise so betrieben wird, daß sich in ihrem Vibrofließbett eine Überschich­ tung organischer Restanteile über dem gereinigten Sand ergibt. Die Überschichtung organischer Restanteile wird mit Schwallwasser abgespült und der gereinigte Sand aus der Schwingsortiervorrichtung ausgetragen.

Unter einer Schwingsortiervorrichtung wird dabei ein Schwingsortierer verstanden, der Mineralstoffe, also Sand, von organischem Material trennt. Es ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Schwingentwässerungsvor­ richtung, die derart abgeändert ist, daß sie auch eine Sortierfunktion ausübt. Hierzu werden für die Abtrennung des Restgehaltes an organischem Material die Schwingungs­ parameter so eingestellt, daß sich ein Vibrationsfließ­ bett bildet, bei dem sich die organischen Bestandteile an der Oberfläche des Sandbettes anreichern. Der Schich­ tungsvorgang im Vibrationsfließbett kann durch einen Was­ seraufstrom durch das Sandbett noch verbessert werden. Die organische Schicht wird durch einen Wasserstrom, der vorzugsweise pulsierend ist, abgespült und tritt seitlich über ein einstellbares Wehr aus.

Die Klassiervorrichtung führt eine Trennung nach der Korngröße durch. Unter einem Sortierzyklon wird ein Hy­ drozyklon verstanden, der eine Sortierfunktion (Trennung von Mineralstoffen und organischen Stoffen) ausübt. Ein Hydrozyklon weist einen Einlaß auf, durch den das Sand- Verunreinigungs-Gemisch zugeführt wird, sowie zwei Aus­ lässe, die als Oberlauf und Unterlauf bezeichnet werden. Im Idealfall sollen aus dem Oberlauf nur Wasser und orga­ nische Verunreinigungen und aus dem Unterlauf nur feuch­ ter Sand austreten. Da ein Hydrozyklon aus technischen Gründen jedoch keine vollständige Separation erzielen kann, finden sich im Oberlauf Sandanteile sowie im Unter­ lauf organische Verunreinigungen.

Die selektive Trennung von organischem und Sandmaterial ist mittels eines Hydrozyklons nicht trennscharf möglich, wenn im Aufgabestrom zu geringe oder schwankende Fest­ stoffgehalte vorlaufen, was aber aufgrund der Herkunft des Aufgabegutes nach dem Stand der Technik nicht zu ver­ hindern ist.

Da mittels eines Hydrozyklons nicht der gewünschte hohe Sandabscheidungsgrad bei gleichzeitig hoher Reinheit des gereinigten Sandes erzielbar ist, ist man nach dem Stand der Technik so vorgegangen, daß der Hydrozyklon lediglich als Eindickzyklon zur Abscheidung von Überschußwasser eingesetzt wird und daß dem Unterlauf des Hydrozyklons (mit viel organischen Verunreinigungen im Unterlauf und wenig Sand im Oberlauf) ein Aufstromsortierer nachge­ schaltet wurde, um die in dem Unterlauf enthaltenen orga­ nischen Verunreinigungen abzutrennen. Die hieraus resul­ tierenden Nachteile wurden oben erläutert.

Im Rahmen der Erfindung hat sich überraschenderweise her­ ausgestellt, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermie­ den oder zumindest reduziert werden können und eine sehr hohe Reinheit des gereinigten Sandes bei einem gleichzei­ tig sehr hohen Abscheidungsgrad bereits im Sortierzyklon erzielt werden kann, ohne auf einen Aufstromsortierer zu­ rückzugreifen. Der Sortierzyklon führt dabei gleichzeitig eine Sortierfunktion aus, und bei zusätzlicher Nachreini­ gung mittels der Schwingsortiervorrichtung werden insge­ samt Trennergebnisse erzielt, die mit denen des bekannten Aufstromsortierers hinsichtlich der Sandreinheit ver­ gleichbar sind.

Eine bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens besteht darin, daß das Abwasser kontinuierlich aus der Eindickvorrichtung abgeführt wird. Das Ausscheiden von Grobanteilen mittels der Klassiervorrichtung, bei­ spielsweise einem Sieb mit einer Durchgangsgröße von 2 mm, und die Abfuhr des Abwassers aus der Eindickvorrich­ tung, beispielsweise durch einfaches Überlaufen, erfolgt in der Regel ohne Zwischenspeicherung kontinuierlich. Da­ bei werden die jeweils beim Betrieb anfallenden Mengen unmittelbar bearbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für eine kontinuierliche Beschickung mit Aufgabegut ge­ eignet, kann aber vorteilhafterweise auch bei einer dis­ kontinuierlichen Beschickung angewendet werden. Die Auf­ wirbelung des Sediments erfolgt vorteilhafterweise ohne Frischwasserzufuhr mit über dem Sediment überstehendem Wasser.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal wird vorgeschla­ gen, daß als Zwischenspeicher für das Sediment die Ein­ dickvorrichtung verwendet wird. Das Sediment kann bei­ spielsweise im unteren Bereich der Eindickvorrichtung, der als Zwischenspeicher dient, gespeichert werden, wo­ durch kein Abziehen des Sediments in einen separaten Zwi­ schenspeicher erforderlich ist. Es kann aber auch vor­ teilhaft sein, den Zwischenspeicher baulich von der Ein­ dickvorrichtung zu trennen. In der Regel ist die getrenn­ te Bauweise, die der Verwendung eines aus dem dem Stand der Technik bekannten Pumpensumpfes vergleichbar ist, je­ doch technisch aufwendiger, so daß die bevorzugte erfin­ dungsgemäße Integration des Zwischenspeichers in die Ein­ dickvorrichtung beträchtliche Kosteneinsparungen zur Fol­ ge hat.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal ist darin zu sehen, daß während der Aufwirbelungsphase mittels einer Sedimentab­ zugspumpe Sediment aus dem Zwischenspeicher ausgeleitet und in den Zwischenspeicher zurückgepumpt wird. Die Auf­ wirbelung des Sediments zu der Sandsuspension kann auf diese Weise durch eine Pumpung im Kreis erfolgen, ohne daß eine zu starke Verdünnung eintritt. Hierbei kommt es darauf an, bei der Aufwirbelung genau den Feststoffgehalt einzustellen, bei dem der Hydrozyklon als Sortierzyklon arbeiten kann, so daß es zu einer weitgehenden Trennung der organischen Bestandteile vom Sand kommt. Alternativ ist auch eine Aufwirbelung mittels anderer bekannter Maß­ nahmen, beispielsweise der Einleitung von Wasser oder Luft, insbesondere in pulsierender Weise, möglich.

Wenn die Eindickvorrichtung selbst als Zwischenspeicher dient wird in der Aufwirbelungsphase das Sediment vor­ teilhafterweise in einen tiefliegenden Bereich der Ein­ dickvorrichtung zurückgepumpt, um nicht die Sedimentation in der Eindickvorrichtung zu stören.

Ein weitere vorteilhafte Ausbildung kann darin bestehen, daß zum Zuführen der Sandsuspension zum Sortierzyklon mittels der Suspensionsabzugspumpe und zum Zurückpumpen des Sediments in den Zwischenspeicher mittels der Sedi­ mentabzugspumpe dieselbe Pumpe verwendet wird. Auf diese Weise kann der technische Aufwand reduziert werden.

Zur Steuerung der Aufwirbelungsphase und des Abzugs der Sandsuspension zu dem Sortierzyklon wird vorgeschlagen, daß die Flußrate des in den Zwischenspeicher zurückge­ pumpten Sediments mittels einer Sedimentabzugspumpe mit einer steuerbaren Förderleistung oder mittels eines steu­ erbaren Kreislaufventils gesteuert wird und daß die Fluß­ rate der zu dem Sortierzyklon abgezogenen Sandsuspension mittels einer steuerbaren Suspensionsabzugspumpe mit ei­ ner steuerbaren Förderleistung oder eines steuerbaren Vorlaufventils gesteuert wird.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung ist darin zu sehen, daß eine Aufwirbelungsphase diskontinuierlich jeweils im Anschluß an eine Sedimentationsphase durchgeführt wird. Auf diese Weise kann das Verfahren sehr effizient sein, da der Sortierzyklon jeweils erst beim Erreichen einer bestimmten Sedimentmenge im Zwischenspeicher und Einstel­ lung einer bestimmten, optimalen Sandsuspension zur Rei­ nigung eingesetzt wird. Der Sortierzyklon wird somit dis­ kontinuierlich mit Sandsuspension beschickt, so daß die Hydrozyklontrennung des Sediments diskontinuierlich durchgeführt wird. Anstelle einer diskontinuierlichen Aufwirbelung kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Auf­ wirbelung während der Sedimentationsphase, gegebenenfalls mit reduzierter Intensität, aufrechterhalten wird. Auch dabei kann eine diskontinuierliche Beschickung des Sor­ tierzyklons erfolgen.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Sandsuspension aus dem Zwischenspeicher während gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Aufwirbelung zu dem Sortierzyklon abgezogen wird, um die Suspension aufrechtzuerhalten. Nach einem weiteren Merkmal wird vorgeschlagen, daß dabei die Aufwirbelung der Sandsuspension gedrosselt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn als Sortierzyklon ein Flachboden- oder Kurzkonushy­ drozyklon (Konuswinkel 60° bis 90°) verwendet wird. Dabei kommt es im unteren Teil des Zyklons zur Ausbildung eines Schlammbettes mit einer Überschichtung des organischen Materials über dem vorgereinigten Sand. Die organische Fraktion gelangt dann zusammen mit dem Hauptanteil an Ab­ wasser in den Oberlauf, während der weitgehend saubere Sand in den Unterlauf gelangt. Es ist aber nochmals zu betonen, daß die Trennung sehr sensibel von einem optima­ len und konstanten Aufgabefeststoffgehalt des Zyklons ab­ hängt, der durch die erfindungsgemäßen vorgeschalteten Maßnahmen gewährleistet wird. Der Sandaustrag des Sor­ tierzyklons wird der Schwingsortiervorrichtung zugeführt, die in der beschriebenen Weise der weiteren Nachreinigung mit anschließender Entwässerung dient. Der Einsatz dieses Schwingentwässerers stellt dabei keinen erhöhten Aufwand dar, da auch die nach dem Stand der Technik arbeitenden Verfahren als letzten Verfahrensschritt eine Sandentwäs­ serung auf Schwingentwässerern durchführen.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung kann darin bestehen, daß zur Reduzierung des Frischwasserverbrauchs, zur Ver­ besserung der Reinheit des gereinigten Sandes oder zur Reduzierung von Sandverlusten der Siebdurchgang der Schwingsortiervorrichtung in die Eindickvorrichtung zu­ rückgeleitet wird. Vorteilhafterweise wird dabei der Siebdurchgang selbsttätig der Schwerkraft folgend in die Eindickvorrichtung zurückgeleitet, ohne daß hierzu För­ dermittel erforderlich sind.

Nach einem anderen besonders bevorzugten Merkmal wird zur Reduzierung der Sandverluste vorgeschlagen, daß die mit Schwallwasser abgespülte Überschichtung organischer Rest­ anteile aus der Schwingsortiervorrichtung nicht entsorgt, sondern in die Eindickvorrichtung zurückgeführt wird. Von dort gelangen die organischen Restanteile mit darin ent­ haltenem Sand wieder zu dem Sortierzyklon zur Reinigung. Durch die Kreislaufführung erhöht sich dabei die Organik­ abscheidung und verringern sich die Sandverluste.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal wird zur Einspa­ rung von Frischwasser vorgeschlagen, daß als der Schwing­ sortiervorrichtung zugeführtes Schwallwasser Abwasser aus der Klärzone der Eindickvorrichtung, beispielsweise aus deren Überlauf, verwendet wird. Wenn die organischen Restanteile aus der Schwingsortiervorrichtung in die Ein­ dickvorrichtung zurückgeführt werden wird das Schwallwas­ ser im Kreislauf geführt.

Vorteilhafterweiser wird ferner vorgeschlagen, daß das Schwallwasser der Schwingsortiervorrichtung pulsierend zugeführt wird. Die Pulsierung kann beispielsweise die Flußrate oder den Wasserdruck betreffen. Hierdurch wird der Betrieb der Schwingsortiervorrichtung verbessert.

Zur Hygienisierung kann es vorteilhaft sein, wenn der aus der gereinigte Sand mit einem Entkeimungsmittel behandelt wird. Ein Entkeimungsmittel kann beispielsweise ein Bak­ terizid oder Biozid sein. Das Entkeimungsmittel kann am Auslaßende der Schwingsortiervorrichtung auf den gerei­ nigten Sand aufgesprüht werden. Der gereinigte Sand kann aber auch in einem Entkeimungscontainer behandelt werden. Dabei wird vorteilhafterweise der Filtratablauf des Ent­ keimungscontainers mittels einer Entkeimungspumpe im Kreislauf zum erneuten Aufsprühen dem Entkeimungscontai­ ner zurückgeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von mit organischen Verunreinigungen vermischten Klär- und Kanal­ sanden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit einer Grobstoffe abscheidenden Klas­ siervorrichtung, der das den zu reinigenden Sand enthal­ tende Aufgabegut zuführbar ist und mittels der das an dem Feinanteilauslaß der Klassiervorrichtung anfallende Fein­ gut einer mehrstufigen hydraulischen Reinigung unterzieh­ bar ist, weist die Besonderheit auf, daß der Auslaß der Klassiervorrichtung für das hindurchgehende Wasser-Fein­ gut-Gemisch mit einer hydraulischen Eindickvorrichtung verbunden ist, in der es in Feingut enthaltendes Sediment und Abwasser trennbar ist, wobei das Abwasser abführbar und das Sediment einem Zwischenspeicher zur Zwischenspei­ cherung zuführbar ist. Ferner sind Aufwirbelungsmittel vorgesehen, mit denen das Sediment mit Wasser zu einer Sandsuspension mit einem für die nachfolgende Sortierung mittels eines Sortierzyklons geeigneten Feststoffgehalt aufwirbelbar ist, und eine Suspensionsabzugspumpe, mit der die Sandsuspension dem Einlaß eines organische An­ teile abtrennenden Sortierzyklons zuführbar ist, an des­ sen Oberlauf austretende organische Anteile abführbar sind. Der Unterlauf des Sortierzyklons ist mit einer Schwingsortiervorrichtung verbunden, in welcher orga­ nische Restanteile des aus dem Unterlauf austretenden vorgereinigten Sandes in einer in einem Vibrofließbett ausgebildeten Überschichtung über dem gereinigten Sand anreicherbar sind, wobei der Überschichtung organischer Restanteile Schwallwasser zuführbar ist, mit dem sie ab­ spülbar und der gereinigte Sand aus der Schwingsortier­ vorrichtung austragbar ist.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung ist in der räumlichen Zuordnung der Ausrüstungsteile zu sehen, wobei die Grobkorn abscheidende Klassiervorrichtung und die Schwingsortiervorrichtung über der Eindickvorrichtung in­ stalliert sind. Als einziges Zwischenfördermittel wird eine Pumpe benötigt, die gleichzeitig die Aufwirbelung besorgt. Alle anderen Mengenströme unterliegen dem Schwerkraftfluß. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhän­ gigen Unteransprüche.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, daß ein erheblich geringerer apparativer Aufwand erforderlich ist. Es ist besonders dafür geeignet, wechselnde Volumen­ ströme der festen und flüssigen Bestandteile des Aufgabe­ gutes flexibel zu bewältigen. Ein weiterer wichtiger Vor­ teil ist die Reduzierung des Frischwasserbedarfs, wobei auf Frischwasser sogar verzichtet werden kann. Es ist möglich, unter ausschließlicher oder überwiegender Ver­ wendung von Abwasser den Organikanteil des gereinigten Sandes auf unter 3% zu senken. Ferner sind die Sandver­ luste in den Sortierzyklonoberlauf erheblich geringer als bei einem Aufstromsortierer, da die Abscheidekräfte im Zentrifugalfeld des Sortierzyklons größer als die in ei­ nem Aufstromsortierer wirkende Schwerkraft ist. Die Vor­ richtung kann ohne ständige Betreuung durch Personal vollautomatisch betrieben werden. Über die Steuermöglich­ keiten an den Pumpen, den Ventilen und der Schwingsor­ tiervorrichtung kann eine Anpassung an spezifische Bedingungen erfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Die Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In einem ersten Schritt wird das Aufgabegut 20 einer Klassiervorrichtung 1 zugeführt. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise kontinuierlich. Das Aufgabegut 20 kann bei­ spielsweise von einem nicht dargestellten Sandfang mit­ tels einer Pumpe zu der Klassiervorrichtung 1 gefördert werden. Das Aufgabegut 20 enthält Sand, Abwasser und or­ ganische Verunreinigungen, die in der skizzierten Weise abgetrennt werden. Typische Volumenströme an zu reinigen­ dem Sand für derartige Anlagen sind ca. 30 bis 100 m³/h, die kontinuierlich oder in Intervallen anfallen. Die Klassiervorrichtung 1 ist ein Sieb oder Schwingsieb mit einer Maschenweite von ca. 2 mm, in dem eine Abtrennung der groben Verunreinigungen 22 größer als 2 mm erfolgt. Die abgeschiedenen groben Verunreinigungen 22 bestehen zu einem Großteil aus organischem Material und werden ent­ sorgt. Erforderlichenfalls wird die Klassiervorrichtung 1 mittels einer nicht dargestellten Wasserfördervorrichtung mit Wasser, vorzugsweise mit Abwasser 24 aus der Klärzone 29 der Eindickvorrichtung 2 ohne gesonderte Frisch- oder Brauchwasserzufuhr bebraust.

Aus dem Siebdurchgang bzw. Feinanteilauslaß 21 der Klas­ siervorrichtung 1 tritt Feingut 2 aus, das ein Gemisch aus Sand, organischen Verunreinigungen und Wasser ist. Es wird einer nachfolgenden Eindickvorrichtung 3 zugeführt und dort durch Sedimentation eingedickt. Das Sediment 23 setzt sich in einer Sedimentationsphase in dem tieflie­ genden Bereich 5 der Eindickvorrichtung 3 ab, der nach unten konisch zu laufend ausgebildet ist und als Zwischen­ speicher 31 dient. Über dem tiefliegenden Bereich 5 be­ findet sich die Klärzone 29. Das überschüssige Abwasser 24, das bei einer kontinuierlichen Beschickung der Ein­ dickvorrichtung 3 kontinuierlich überläuft, kann ausge­ leitet werden.

Es sind Aufwirbelungsmittel vorgesehen, die aus einer Se­ dimentabzugspumpe 33 bestehen, deren Einlaß mit dem tief­ liegenden Bereich 5 des Zwischenspeichers 31 verbunden ist und deren Auslaß über ein steuerbares Kreislaufventil 6 in den Zwischenspeicher 31 zurückgeführt ist. Beim Überschreiten einer bestimmten Sedimentmenge in der Ein­ dickvorrichtung 3 wird die Sedimentabzugspumpe 33 automa­ tisch eingeschaltet, wodurch eine zweistufige Verfahrens­ stufe zur Reinigung des Sediments 23 gestartet wird. Zu­ nächst wird mittels der Sedimentabzugspumpe 33 das aus dem Zwischenspeicher 31 abgezogene Sediment 23 über das geöffnete Kreislaufventil 6 und bei geschlossenem Vor­ laufventil 7 in den Zwischenspeicher 31 zurückgepumpt. In dieser Aufwirbelungsphase wird das Sediment 23 mit über­ stehendem Wasser so aufgewirbelt, daß sich eine Sandsus­ pension 25 einstellt, deren Feststoffgehalt für die Tren­ nung in dem der weiteren Sortierung dienenden Sortierzy­ klon 8 optimal ist. Wenn die Aufwirbelung abgeschlossen ist, wird die Suspensionsabzugspumpe 32 eingeschaltet, mit der die aufgewirbelte Sandsuspension 25 über das Vor­ laufventil 7 dem Einlaß 28 des Sortierzyklons 8 zugeführt wird.

Im dargestellten Beispiel sind die Sedimentabzugspumpe 33 und die Suspensionsabzugspumpe 32 ein und dieselbe Pumpe 4. In der Aufwirbelungsphase ist daher die Förderleistung der Pumpe 4 reduziert, das Kreislaufventil 6 geöffnet und das Vorlaufventil 7 geschlossen. Die Förderleistung wird durch die Regelung der Drehzahl gesteuert. Während der Förderung der Sandsuspension 25 zum Sortierzyklon 8 ist die Förderleistung der Pumpe 4 erhöht und das Vorlaufven­ til 7 geöffnet. Das Kreislaufventil 6 wird dabei gedros­ selt, wodurch während der Förderung der Sandsuspension 25 zum Sortierzyklon 8 die Aufwirbelung aufrechterhalten wird, oder geschlossen.

Der Sortierzyklon 8 ist ein Flachbodenhydrozyklon, der mit einer autogenen Schweretrübe arbeitet. Die organi­ schen Verunreinigungen, die kleiner als die Maschenweite der Klassiervorrichtung 1 sind, gelangen überwiegend in den Oberlauf 9. Vorzugsweise ist der Sortierzyklon 8 auf einen optimalen Unterlauf 10 ausgelegt, so daß der aus dem Unterlauf 10 austretende vorgereinigte Sand 26 einen guten Reinigungsgrad aufweist, ohne daß der Sandaustrag am Oberlauf 9 zu groß wird.

Der aus dem Unterlauf 10 des Sortierzyklons 8 austretende vorgereinigte Sand 26 wird der Schwingsortiervorrichtung 14 zugeleitet, in der er wie in einer Schwingentwässe­ rungsvorrichtung entwässert und gleichzeitig weiter sor­ tiert wird. Die Sortierung erfolgt dadurch, daß die Schwingung so eingestellt wird, daß sich ein Vibrofließ­ bett ausbildet, bei dem sich die organischen Bestandteile an der Oberfläche des Sandbettes anreichern. Diese orga­ nische Schicht wird mittels Schwallwasser 12, das von ei­ ner Schwallwasserpumpe 14 gefördert wird, seitlich über ein einstellbares Wehr abgespült. Der Wasserstrom des Schwallwassers 12 ist pulsierend, wozu als Schwallwasser­ pumpe 14 eine Pumpe mit pulsierendem Strom verwendet wird, beispielsweise eine Membranpumpe. Das Schwallwasser 12 ist nicht Frischwasser, sondern wird aus der Klärzone 29 im Oberlauf der Eindickvorrichtung 3 entnommen. Der Siebdurchgang 19 wird in die Eindickvorrichtung 3 zurück­ geleitet.

Am Ende der Schwingsortiervorrichtung 11 tritt gereinig­ ter und entwässerter Sand 27 aus. Er wird in einen Ent­ keimungscontainer 15 abgeworfen, wo er mit einem Entkei­ mungsmittel 16 in Form einer Bakterizid- oder Biozidlö­ sung besprüht wird. Der Filtratablauf 18 des Entkeimungs­ containers 15 kann mittels der Entkeimungspumpe 17 im Kreislauf zum Entkeimungscontainer 15 zurückgeführt wer­ den.

Der gereinigte, gegebenenfalls hygienisierte Sand ist dann soweit frei von organischen Verunreinigungen, daß er entweder auf einer Deponie gelagert werden kann, für die ein Glühverlust kleiner als 3% vorgeschrieben ist, oder als Baustoff im Tief- oder Straßenbau nutzbar ist.

Claims (46)

1. Verfahren zur Aufbereitung von mit organischen Verun­ reinigungen vermischten Klär- und Kanalsanden, bei dem das den zu reinigenden Sand enthaltende Aufgabe­ gut (20) in einem ersten Verfahrensschritt einer Grobstoffe abscheidenden Klassiervorrichtung (1) zu­ geführt und das an deren Feinanteilauslaß (21) an­ fallende Feingut (2) anschließend einer mehrstufigen hydraulischen Reinigung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das durch die Klassiervorrichtung (1) hindurchgehende Wasser-Feingut-Gemisch einer hydraulischen Eindick­ vorrichtung (3) zugeführt wird, in der es in Feingut (2) enthaltendes Sediment (23) und Abwasser (24) ge­ trennt wird, wobei das Abwasser (24) abgeführt und das Sediment (23) während einer Sedimentationsphase in einem Zwischenspeicher (31) zwischengespeichert wird,
während einer Aufwirbelungsphase das Sediment (23) mit Wasser zu einer Sandsuspension (25) mit einem für die nachfolgende Sortierung mittels eines Sortierzy­ klons (8) geeigneten Feststoffgehalt aufgewirbelt wird,
die Sandsuspension (25) mit einer Suspensionsabzugs­ pumpe (32) dem Einlaß (28) eines organische Anteile abtrennenden Sortierzyklons (8) zugeführt wird, die am Oberlauf (9) des Sortierzyklons (8) austretenden organischen Anteile abgeführt werden,
der am Unterlauf (10) des Sortierzyklons (8) austre­ tende vorgereinigte Sand (26) zu einer Schwingsor­ tiervorrichtung (11) ausgetragen wird, die so betrie­ ben wird, daß sich in ihrem Vibrofließbett eine Über­ schichtung organischer Restanteile (13) über dem gereinigten Sand (27) ergibt,
die Überschichtung organischer Restanteile (13) mit Schwallwasser (12) abgespült wird und der gereinigte Sand (27) aus der Schwingsortiervorrichtung (11) aus­ getragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (24) kontinuierlich aus der Eindick­ vorrichtung (3) abgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sediment (23) mit überstehendem Wasser aufge­ wirbelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenspeicher (31) für das Sediment (23) die Eindickvorrichtung (3) verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufwirbelungsphase mittels einer Se­ dimentabzugspumpe (33) Sediment (23) aus dem Zwi­ schenspeicher (31) ausgeleitet und in den Zwischen­ speicher (31) zurückgepumpt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sediment (23) in einen tieflie­ genden Bereich (5) der als Zwischenspeicher (31) die­ nenden Eindickvorrichtung (3) zurückgepumpt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuführen der Sandsuspension (25) zum Sortier­ zyklon (8) mittels der Suspensionsabzugspumpe (32) und zum Zurückpumpen des Sediments (23) in den Zwi­ schenspeicher (31) mittels der Sedimentabzugspumpe (33) dieselbe Pumpe (4) verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrate des in den Zwischenspeicher (31) zu­ rückgepumpten Sediments (23) mittels einer Sediment­ abzugspumpe (33) gesteuert wird, deren Förderleistung steuerbar ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrate des in den Zwischenspeicher (31) zu­ rückgepumpten Sediments (23) mittels eines steuerba­ ren Kreislaufventils (6) gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrate der zu dem Sortierzyklon (8) abgezo­ genen Sandsuspension (25) mittels einer Suspensions­ abzugspumpe (32) gesteuert wird, deren Förderleistung steuerbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrate der zu dem Sortierzyklon (8) abgezo­ genen Sandsuspension (25) mittels eines steuerbaren Vorlaufventils (7) gesteuert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufwirbelungsphase diskontinuierlich jeweils im Anschluß an eine Sedimentationsphase durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandsuspension (25) aus dem Zwischenspeicher (31) während gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Aufwirbelung zu dem Sortierzyklon (8) abgezogen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwirbelung während des Abzuges der Sandsus­ pension (25) zu dem Sortierzyklon (8) gedrosselt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sortierzyklon (8) ein Flachboden- oder Kurz­ konushydrozyklon verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierzyklon (8) so betrieben wird, daß der Feststoffanteil seines Oberlaufs (9) nicht mehr als 6%, bevorzugt nicht mehr als 4%, besonders bevorzugt nicht mehr als 2% Sand enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebdurchgang (19) der Schwingsortiervorrich­ tung (11) in die Eindickvorrichtung (3) zurückgelei­ tet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebdurchgang (19) der Schwingsortiervorrich­ tung (11) selbsttätig der Schwerkraft folgend in die Eindickvorrichtung (3) zurückgeleitet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassiervorrichtung (1) mit Abwasser (24) aus der Klärzone (29) der Eindickvorrichtung (3) bebraust wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schwallwasser (12) abgespülte Überschich­ tung organischer Restanteile (13) aus der Schwingsor­ tiervorrichtung (11) in die Eindickvorrichtung (3) zurückgeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als der Schwingsortiervorrichtung (11) zugeführ­ tes Schwallwasser (12) Abwasser (24) aus der Klärzone (29) der Eindickvorrichtung (3) verwendet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwallwasser (12) der Schwingsortiervorrich­ tung (11) pulsierend zugeführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Sand (27) mit einem Entkeimungs­ mittel (16) behandelt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Sand (27) am Auslaßende der Schwingsortiervorrichtung (11) mit einem Entkeimungs­ mittel (16) behandelt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Sand (27) in einem Entkeimungscon­ tainer (15) mit einem Entkeimungsmittel (16) behan­ delt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkeimungsmittel (16) in dem Entkeimungscon­ tainer (15) auf den gereinigten Sand (27) aufgesprüht wird und der Filtratablauf (18) des Entkeimungscon­ tainers (15) mittels einer Entkeimungspumpe (17) im Kreislauf zum erneuten Aufsprühen dem Entkeimungscon­ tainer (15) zurückgeführt wird.

27. Vorrichtung zur Aufbereitung von mit organischen Ver­ unreinigungen vermischten Klär- und Kanalsanden, ins­ besondere zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einer Grobstoffe abscheidenden Klas­ siervorrichtung (1), der das den zu reinigenden Sand enthaltende Aufgabegut (20) zuführbar ist und mittels der das an dem Feinanteilauslaß (21) der Klassiervor­ richtung (1) anfallende Feingut (2) einer mehrstufi­ gen hydraulischen Reinigung unterziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Auslaß der Klassiervorrichtung (1) für das hin­ durchgehende Wasser-Feingut-Gemisch mit einer hydrau­ lischen Eindickvorrichtung (3) verbunden ist, in der es in Feingut (2) enthaltendes Sediment (23) und Ab­ wasser (24) trennbar ist, wobei das Abwasser (24) ab­ führbar und das Sediment (23) einem Zwischenspeicher (31) zur Zwischenspeicherung zuführbar ist,
Aufwirbelungsmittel (33) vorgesehen sind, mit denen das Sediment (23) mit Wasser zu einer Sandsuspension (25) mit einem für die nachfolgende Sortierung mit­ tels eines Sortierzyklons (8) geeigneten Feststoffge­ halt aufwirbelbar ist,
eine Suspensionsabzugspumpe (32) vorgesehen ist, mit der die Sandsuspension (25) dem Einlaß (28) eines or­ ganische Anteile abtrennenden Sortierzyklons (8) zu­ führbar ist, an dessen Oberlauf (9) austretende orga­ nische Anteile abführbar sind,
der Unterlauf (10) des Sortierzyklons (8) mit einer Schwingsortiervorrichtung (11) verbunden ist, in wel­ cher organische Restanteile (13) des aus dem Unter­ lauf (10) austretenden vorgereinigten Sandes (26) in einer in einem Vibrofließbett ausgebildeten Über­ schichtung über dem gereinigten Sand (27) anreicher­ bar sind,
der Überschichtung organischer Restanteile (13) Schwallwasser (12) zuführbar ist, mit dem sie abspül­ bar und der gereinigte Sand (27) aus der Schwingsor­ tiervorrichtung (11) austragbar ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (31) für das Sediment (23) als Bestandteil der Eindickvorrichtung (3) ausgebil­ det ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sedimentabzugspumpe (33) vorgesehen ist, mit der das Sediment (23) aus dem Zwischenspeicher (31) ausleitbar und in den Zwischenspeicher (31) rückpump­ bar ist.

30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Sedimentabzugs­ pumpe (33) mit einem tiefliegenden Bereich (5) der als Zwischenspeicher (31) dienenden Eindickvorrich­ tung (3) verbunden ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsabzugspumpe (32) und die Sediment­ abzugspumpe (33) dieselbe Pumpe (4) ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Sedimentabzugspumpe (33) und damit die Flußrate des in den Zwischenspeicher (31) zurückgepumpten Sediments (23) steuerbar ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbares Kreislaufventil (6) vorgesehen ist, mit dem die Flußrate des in den Zwischenspeicher (31) zurückgepumpten Sediments (23) steuerbar ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Suspensionsabzugspumpe (32) und damit die Flußrate der zu dem Sortierzyklon (8) abgezogenen Sandsuspension (25) steuerbar ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbares Vorlaufventil (7) vorgesehen ist, mit dem die Flußrate der zu dem Sortierzyklon (8) ab­ gezogenen Sandsuspension (25) steuerbar ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierzyklon (8) ein Flachboden- oder Kurz­ konushydrozyklon ist.

37. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierzyklon (8) so ausgelegt ist, daß der Feststoffanteil seines Oberlaufs (9) nicht mehr als 6%, bevorzugt nicht mehr als 4%, besonders bevorzugt nicht mehr als 2% Sand enthält.

38. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß für den Siebdurchgang (19) der Schwingsortiervorrichtung (11) mit der Eindickvor­ richtung (3) verbunden ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Schwingsortiervorrichtung (11) für die mit Schwallwasser (12) abgespülte Überschichtung organischer Restanteile (13) mit der Eindickvorrich­ tung (3) verbunden ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß für das Abwasser (24) der Eindickvor­ richtung (3) mit der Schwingsortiervorrichtung (11) verbunden ist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwallwasserpumpe (14), mit der das Schwall­ wasser (12) der Schwingsortiervorrichtung (11) zu­ führbar ist, eine Pumpe ist, die einen pulsierenden Wasserstrom erzeugt.

42. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet daß eine Entkeimungsstufe vorgesehen ist, in welcher der gereinigte Sand (27) mit einem Entkeimungsmittel (15) behandelbar ist.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkeimungsstufe am Auslaßende der Schwing­ sortiervorrichtung (11) für den gereinigten Sand (27) angeordnet ist.

44. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entkeimungscontainer (15) vorgesehen ist, in dem der aus der Schwingsortiervorrichtung (11) abge­ zogene gereinigte Sand (27) mit einem Entkeimungsmit­ tel (16) behandelbar ist.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entkeimungspumpe (17) vorgesehen ist, mit der das in dem Entkeimungscontainer (15) auf den gereinigten Sand (27) aufgesprühte und am Filtratab­ lauf (18) des Entkeimungscontainers (15) austretende Entkeimungsmittel (16) im Kreislauf zum erneuten Auf­ sprühen dem Entkeimungscontainer (15) zurückführbar ist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassiervorrichtung (1) und die Schwingsor­ tiervorrichtung (11) oberhalb der Eindickvorrichtung (3) angeordnet sind.