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Klärbehälter Bei der Anlage von Klärbecken und I Klärteichen verwendet
man vielfach zum Abziehen der geklärten Flüssigkeit Überläufe, die möglichst horizontal
verlegt werden. Das Wasser soll in gleicher Schichtstärke in der ganzen Breite des
Überlaufes abfließen, damit auch in dem Klärbecken eine gleichmäßige Strömung der
zu klärenden Flüssigkeit erreicht wird. Man verwendet zu diesem Zweck z. B. bei
runden Behältern mit zentralem Einlauf als Ablauf horizontal gelegene Überlaufkanten,
die ganz oder teilweise die Peripherie des Behälters bedecken, oder man verwendet
bei rechteckigen Behältern bzw quadratischen, mit seitlichem Einlauf der Trübe eine
horizontale Ablaufkante gegenüber dem Einlauf, gleich breit oder breiter als die
EinlaßöffnuIlg bzw. Kante.
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In der Praxis hat sich nun herausgestellt, daß bei größeren Kläranlagen
die ttberlaufkante, wenn 20 m oder mehr in Frage kommen, nicht horizontal gehalten
werden kann.
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Es werden daher schon verstellbare Überläufe verwandt, die aber auch
nicht befriedigen.
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Die Schwankungen in der Höhenlage der Oberkante verhältnismäßig breiter
Überläufe in Klärbecken mit zentralem oder seitlichem Zulauf werden oft hervorgerufen
durch Materialspannungen, veranlaßt von Temperaturveränderungen. Die Temperaturen
verändern sich besonders im Sommer sehr schnell, wenn starke Sonnenstrahlung mit
bedecktem Himmel abwechselt. Manchmal sind auch schlechter Baugrund und Schwankungen
in der Höhe des Grundwasserspiegels als Ursache anzusehen, wenn die Oberkanten der
Überläufe die Höhenlage ändern.
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Besonders störend macht sich die geringste Veränderung in der Höhenlage
des Überlaufes bemerkbar, wenn man runde Klärbecken mit zentralem Einlauf und Überlauf
auf der ganzen Peripherie verwendet.
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Hat man z. B. ein Becken von 25 m Durchmesser und es wird eine Wassermenge
von 200 1 in der Sekunde durch die Kläranlage geführt, so stellt sich bei vollkommen
horizontaler Überlaufkante die Schichthöhe des abfließenden Wassers gleichmäßig
mit ungefähr II mm ein. Senkt sich das vorgenannte Becken bzw. die Überlaufkante
auf einer Seite um ungefähr 5 mm, so wird die Strömung in dem Klärbecken sofort
ganz erheblich gestört. Es fließt dann auf derjenigen Seite des Beckens, wo die
Oberkante des Überlaufes gesenkt wurde, je Meter des Umfanges etwa 2800/, mehr Wasser
ab als auf der entgegengesetzten Seite, wo die t, Überlaufkante höher liegt. Wenn
man annimmt, daß der Kläreffekt der Anlage für gleichmäßigen Überlauf auf dem ganzen
Umfang des Beckens berechnet wurde, so wird bei den veränderten Ablaufverhältnissen
natürlich eine wesentliche Verschlechterung der Klärwirkung eintreten. Es muß nun
entweder die Oberkante des Überlaufes nachgearbeitet werden, oder aber man muß diese
verstellbar
angeordnet haben und neu justieren. Wenn die Ursache
der Senkung in Temperaturschwankungen, hervorgerufen durch Sonnenbestrahlung usw,
liegt, so wird das Justieren der Uberlaufkante so oft erfolgen müssen, daß die Bedienung
der Kläranlage zu kompliziert wird. Man würde dann gezwungen sein, die schlechteren
Kläreffekte, die sich durch Schwankungen in der Höhenlage der Überlaufkante ergeben,
durch Bau von größeren Kläranlagen auszugleichen, was mit stark erhöhten Baukosten
verknüpft ist.
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Abb. I zeigt schematisch einen I (lärbehälter von 25 m Durchmesser
mit zentralem Einlauf und Ablauf des Wassers auf dem ganzen Umfang. Die Ablaufkante
ist durch Senkung des Baugrundes aus der Waage gekommen, und der Fluß des Wassers
im Bekken unregelmäßig geworden. Auf einer Seite ist eine Abflußschicht von I6 mm
Stärke und auf der gegenüberliegenden von 6 mm. Diese Unregelmäßigkeit ist durch
Kippen des Behälters um 5 mm hervorgerufen worden. Der Abfluß in der I6 mm Wasserschicht
ist ungefähr 280010 größer als in der 6 mm Schicht.
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Wenn man nun gemäß vorliegender Erfindung an Stelle eines Überlaufes
mit horizontaler Oberkante das geklärte Wasser durch entsprechend dimensionierte
Schlitze oder andere in einer horizontalen Ebene liegende ()ffnungen abzieht, die
in entsprechender Tiefe unter dem Normalwasserspiegel des Klärbeclsens liegen, so
haben Höhenschwankungen am Cmfang des Klärbeckens keinen erheblichen Einfluß auf
die Gleichmäßigkeit beim Ablauf des geklärten ÄVassers. Wird das eingangs erwähnte
Beispiel des Beckens von 25 m Durchmesser bei 200 1/Sek. Durchflußmenge nochmals
herangezogen und ordnet man die Ablaufschlitze bzw. Auslaßöffnungen so an, daß bei
Abfluß der gewünschten Wassermenge sich im Klärbecken eine Wasserhöhe von ungefähr
100 mm über den Ablaufschlitzen bzw. Öffnungen einstellt, dann wird bei einseitiger
Senkung des Klärbeckens bzw. der Ebene, in welcher die Ausflußöffnungen liegen,
um 5 mm nur eine Vergrößerung in der Abflußmenge nach dieser Richtung um etwa 3
01o auftreten gegenüber der Abflußmenge nach der höher liegenden Kante. Ein Klärbecken,
in dem das geklärte Wasser durch unter dem Wasserspiegel liegende Öftnungen abgezogen
wird, ist also praktisch unempfindlich gegen einseitige Senkungen, die bei einem
Becken mit horizontaler Überlaufkante veränderte Strömungsverhältnisse und dadurch
eine starke Verschlechterung des Kläreffektes mit sich bringen.
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Abb. 2 zeigt schematisch einen Klärbehälter von 25 m Durchmesser
mit Ablauf durch Schlitze, die in gleicher Höhe am ganzen Umfang angeordnet sind.
Das Wasser wird bei Normalbetrieb 100 min über der Oberkante der Ablaufschlitze
gestaut. Eine gleiche Senkung des Behälters, wie bei Abb. I angenommen, verursacht
nun gleiche Veränderung in der Lage der Ablaufschlitze wie bei Abb. I. Da die Schlitze
aber stets die gleiche Schichtstärke am Wasser durchlassen, so hat die Änderung
der Lage der Schlitze nur geringe Wirkung auf die Abflußmenge des Wassers. Die Druckhöhe
des Wassers über der Oberkante der Schlitze verändert sich von IOO mm auf 95 mm
auf einer Seite bzw.
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IO5 mm auf der gegenüberliegenden. Dies bedingt ungefähr 3 01o Veränderung
in der Abflußgeschwindigkeit innerhalb der Ablaufschlitze oder 3 % Veränderung in
der Abflußmenge, gegenüber 280 01o bei Behältern mit gewöhnlicher Überlaufkante.
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Die vorstehend angegebenen Zahlen stützen sich auf praktische Versuche
und stimmen auch ungefähr überein mit den Ergebnissen der Formeln, welche bei der
Berechnung von Abflußmengen bei Überfallwehren und Ciffnungen in Behältern gültig
sind.
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Die Anordnung entsprechend dimensionierter Ausflußöffnungen unterhalb
des Wasserspiegels einer Kläranlage hat natürlich auch Vorteile, wenn man an Stelle
runder Klärbecken mit zentralem Einlauf irgendwelche eckigen Becken verwendet, die
von einer Seite her mit Trübe beschickt werden, und bei denen das geklärte Wasser
auf der anderen Seite abgezogen wird. Auch bei diesen Anlagen würden einseitige
Sendungen der Oberkante des Wasserüberlaufs die Ströinung im Klärbecken stark verändern
und verschlechterten Kläreffekt herbeiführen.
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Es sind schon wiederholt Klärbehälter gebaut worden, bei denen Ablaufschlitze
oder Ablaufröhren verwendet wurden. Die Anlagen zeigten aber nicht das Merkmal des
Rückstaues der Klärflüssigkeit bei Normalbetrieb. Der Rückstau des Wassers über
die Ablaufschlitze bei Normalbetrieb ist aber notwendig, um die Behälterschwankungen
praktisch unwirksam für den Ablauf des Wassers zu machen.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu erblicken, daß
man auch bei einseitigen Senkungen infolge praktisch gleichbleibender Strömung mit
kleinsten Kläranlagen höchste Effekte erreichen kann und dadurch mit den niedrigsten
Anlagekosten auskommt.