DE6807636U - Vorrichtung zur abtrennung von feststoffen aus fluessigkeiten. - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. WEicjc«i/fN>f_vJ?)i?L.-PriYS.'Dk. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

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Neptune Microfloc, Inc.
Corvallis, Gregon 97330, USA
1965 Airport Road

\ Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten "^

In der französischen Patentschrift Nr. 994 llö ist eine Trennvorrichtung beschrieben, die mehrere geneigte Tröge bzw. Böden besitzt, über die Flüssigkeit geleitet wird. Die Reinigung solcher Tröge wird periodisch dadurch ausgeführt, daß die Tröge gekippt werden, so daß die Stoffe herausgleiten können, und daß eine zurücklaufende Strömung erzeugt wird oder die Flügel in Vibration

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versetzt werden, um die Stoffe abwärts fließen zu lassen, während die Tröge gekippt sind.

Es wurde nun festgestellt, daß sich, wenn eine Trennvorrichtung mit Röhren verwandt wird, die unter einem Winkel von ungefähr 45° bis 75° gegen die Horizontale gehalten werden, die sich absetzenden Stoffe weiterhin auf den geneigten Böden der Röhren ablagern, so daß eine wesentliche Klärung der Flüssigkeit erhalten werden kann, während diese durch die Röhren fließt, daß jedoch ebenso die abgelagerten Stoffe kontinuierlich über den Boden der Röhre gegen das untere Ende einer Röhre hin gleiten, so daß eine fortwährende Selbstreinigung erreicht wird.

Dadurch daß man die Röhren unter einem Winkel anordnet, in dem sie selbstreinigend arbeiten, werden wesentliche Vorteile erzielt. Der Hauptvorteil besteht natürlich darin, daß die Vorrichtung, in der diese Röhren verwandt werden, kontinuierlich ohne Abschaltung betrieben werden kann. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Anwendungsbereichen, auf denen die Röhren verwandt werden können. Z.B. können sie zur Ableitung des Ablaufwassers aus Behandlungsvorrichtungen nach dem Emscher-Verfahren verwandt werden. Die Faststoffe werden, was äußerst erwünscht ist, fortlaufend und schnell in den Beiüftungsraum zurückgeführt, während eine im wesentlichen geklärte Flüssigkeit fortlaufend aus dem Raum abgezogen wird. Hierdurch wird die Stabilität des Schlammbelebungssystems erhöht und es wird ein bisher erforderlicher getrennter Sedimentationstank überflüssig.

Weiterhin können die Röhren in Systemen wie etwa einem Abwasser- und Regenwasserabführsystem verwandt werden, so daß

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während eines Regenfalles im wesentlichen geklärte Wassermengen abgetrennt werden können, während das die Peststoffe mit sich führende Wasser in eine Abwasseranlage geleitet wird.

Eine hauptsächliche Anwendung der Röhren erfolgt in Wasserkläranlagen, z.B. durch Abänderung der z.Z. bestehenden Kläranlagen mit aufwärts gerichtetem Fluß, um die Flußgeschwindigkeit zu erhöhen und um die Qualität zu verbessern. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Herstellung von neuen Kläreinrichtungen mit niedrigen Kosten und hohem Wirkungsgrad.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von vorzugsweisen Auöführungsbeispielen, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eins Behandlungseinrichtung für ein Abfallschlammbelebungsverfahren, in die die erfindungsgemäfie Absetzvorrichtung eingebaut ist;

Fig. 2 ein Berieselungsfiltersystem, in das die erfindungsgemäße Absetzvorrichtung eingebaut ist;

Fig. 3 ein Abwassersystem zur Abtrennung von geklärten Wassermengen während eines Regengusses, in das die erfindungsgemäße Absetzvorrichtung eingebaut ist; und

Fig. 4 eine Wasserkläreinrichtung, in die die erfindungsgemäße Absetzvorrichtung eingebaut ist.

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In Pig. 1 ist mit 1.0 ein Beiüftungstank eines Systems zur Durchführung eines Schlammbelebungsverfahrens bezeichnet, in den durch eine Leitung 12 Rohabwasser oder Rohabfall eingeführt wird. Der Tank 10 ist mit geeigneten Belüftungseinrichtungen ausgestattet, die Rührer 14 und eine Luftverteilungseinrichtung Ib umfassen. Gemäß der Erfindung wird eine die Peststoffe abtrennende oder die Peststoffe sich absetzen lassende Vorrichtung 18 vorgesehen, durch die das aus dem Tank 10 austretende Abwasser oder der überlauf hindurchfließen müssen, und durch die sine kontinuierliche Beseitigung der absetzbaren.Feststoffe aus dem austretenden Abwasser oder Überlauf erzielt wird. Die Absetzeinrichtung lö besitzt mehrere lange Röhren oder Leitungen 20 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, die unter einem spitzen Winkel a von größer als 45° und vorzugsweise zwischen 55° und 75° # wobei der optimale Winkel ungefähr 60° beträgt, nach aufwärts gegen die Horizontale geneigt sind. Der an den oberen Enden der Absetzeinrichtüng 18 austretende Abfluß wird gesammelt und über eine Leitung 22 in den Aufnahmestrom oder zu einer weiteren Behandlung, z.B. durch Filtrieren in einem Filter, abgeführt, das entsprechend der schwebenden USA-Anmeldung Nr. 345 204 ausgebildet sein kann.

Die Röhren oder Leitungen 20 besitzen vorzugsweise, wenn sie rund ausgebildet sind, einen Durchmesser zwischen ungefähr 2,5 und 15 cm. Auch runde Röhren mit einem kleineren Durchmesser als 2,5 cm können in manchen Fällen verwandt werden und solche Röhren beseitigen tatsächlich die sich absetzenden Stoffe noch wirkungsvoller, jedoch neigen solche Röhren mit kleinem Durchmesser dazu, zu verstopfen, so daß der abgelagerte Schlamm nicht wie gewünscht kontinuierlich entfernt wird. Bei Röhren mit größeren Durchmessern als 15 cm steigt die Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung von Wirbeln in der Röhre, wodurch das Absetzen der Feststoffe in der Röhre beeinträchtigt wird.

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Die Röhren können auch anstelle eines runden Querschnitts andere Querschnittsforraen aufweisen, etwa solche« wie sie in der USA-Anmeldung 553 401 gezeigt sind. Unabhängig von ihrer Form sollten diese Röhren einen Querschnitt besitzen, der dem einer runden Röhre mit einem Durchmesser von ungefähr 2,5 bis 15 cm entspricht, d.h. der Querschnitt sollte zwischen ungefähr 6,5 qcm und 175 qcm liegen, und die Röhren sollten eine Querabmessung, d.h. eine Abmessung senkrecht zu der Röhrenachse zwischen ungefähr 2,5 und 15 cm aufweisen.

Es wird eine ausreichende Anzahl von Röhren vorgesehen, so daß der gesamte Querschnitt der Röhresn so groß ist, daß sich bei der geplanten Betriebsleistung der Vorrichtung ein laminarer Strömungszuötand in den Röhren ausbilden kann. Dies ist der Fall, wann die lineare Flußgeschwindigkeit unter ungefähr 0,012 m/s (0,04 foot/s) oder ungefähr 737 l/min, pro qra (16 gpm/ft ) gehalten wird.

Die minimal zulässige Röhrenlänge ändlert sich umgekehrt zu dem Durchmesser oder der Querabmessung, der Röhren. Bei Röhren mit einem Durchmesser von 2,5 bis 5 cm erhält man bei einer Länge von öO cm gewöhnlich eine gewünschte Beseitigung der Trübung durch sich absetzende Flöckchen, wie sie normalerweise bei der Wasser- und Abwasserbehandlung auftreten. Für Röhren mit größerem Durchmesser können längere Röhren erforderlich sein'j bei Flüssigkeiten, die sehr mit sich absetzenden Stoffen angereichert sind, sind gewöhnlich Röhren mit größerer Länge als bei Flüssigkeiten erforderlich, die kleinere Konzentrationen an Feststoffen mit sich fünren.

Durch ein Mittel zur Ausflockungsunterstützung, wie etwa aktivierte Kieselerde, oder durch einen organischen

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Polyelektrolyten, wie solche, die unter dem Handelsnamen MAGNAPLOC 990 und SEPRAN NP-IO verkauft werden, ein Polyacrylamid, kann häufig eine wirksamere Absetzung der festen Stoffe in den Röhren erreicht werden. In den meisten Fällen wird die wirksamste Trennung dann erreicht, wenn das Mittel zur Flockungsunterstützung dem Wasser unmittelbar vor seinem Eintritt in die Absetzeinrichtung zugegeben wird. In anderen Fällen wird eine wirksamere Behandlung dadurch erreicht, daß das Mittel zur Flockungsunterstützung dann zugesetzt wird, wenn das Abwasser In das BelUftungsbasin oder das Ausflockungsbasin eingeleitet wird.

Während des Betriebes tritt der aktivierte bzw. belebte Schlamm oder die"gemischte Flüssigkeit" aus dem Tank 10 in den unteren Teil der Röhren der Absetzeinrichtung 18 ein und fließt langsam durch die Röhren 20 aufwärts, während sich die Bakterienfeststoffe auf dem Boden der Röhren absetzen. Die abgesetzten Bakterienfeststoffe fließen durch die Schwerkraft entlang dem Boden der Röhre abwärts und sie werden in den Belüftungstank 10 zurückgeführt, während das geklärte Abwasser an den oberen Enden der Röhren austritt und durch eine Leitung 22 abgeleitet wird.

Die fortlaufende und schnelle Rückkehr des abgesetzten Bakterienprotoplasmas stellt bei einem System, das nach dem Schlammbelebungsverfahren arbeitet, einen erheblichen Vorteil dar, da hierdurch die Leistung und die Stabilität des Systems verbessert wird. Hierdurch braucht kein Schlamm, wie es gegenwärtig der Fall ist, in einem Sedimentationstank gelagert zu werden, der natürlich einen erheblichen Raum beansprucht und weiterhin bewirkt, daß löslicher BSB (biochemischer Sauerstoffbedarf) und Phosphate aus dem abgesetzten Protoplasma an das behandelte Abwasser freigegeben werden, und daß ebenso die Flüssigkeit denitriert

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wird« so daß clem abgesetzten Schlamm Sauerstoff zugeführt wird. Der freigesetzte Stickstoff bildet Blasen, die den Sehlamm an die Oberfläche schwemmen, wodurch die Sedimentationstanks mit der Zeit unwirksam werden.

Die Erfindung kann gleichfalls in anderen Systemen verwandt werden, um z.B. den Wirkungsgrad eines herkömmlichen Berieselungsfiltersystems, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, zu verbessern« bei dem das Abwasser oder der industrielle Abfall durch eine Berieselungsanlage 30 über einem Sickerfilter 32 behandelt wird, von der das vorgereinigte Abwasser über eine Leitung 34 in einen vorhandenen Sedimentationstank 36 abgeführt wird.

Der Tank 36 wird dadurch in einen Tank mit belebtem Schlamm umgebaut, daß im Inneren eine geeignete Belüftungsvorrich- j| tung eingebaut wird, die durch die Belüftungseinrichtung 3Ö und einen Rührer 40 angedeutet ist. Das vorgereinigte Abwasser wird aus dem Sedimentationstank über eine Absetzeinrichtung ^2, vfie sie im wesentlichen oben beschrieben wurde, abgezogen, wobei das geklärte Abwasser, das am oberen Ende der Absetzeinrichtung austritt, durch eine Leitung 44 abge- | leitet wird. Das von den Sickerfiltern herkommende vorge- j reinigte Abwasser ist wegen der Gegenwart von löslichen or- § ganischen Bestandteilen und suspendierten Bakterienfest- % stoffen in dem vorgereinigten Abwasser, das aus dem Filter | abströmt, gewöhnlich nur etwa zu ö5# stabilisiert. Durch die Belüftung dieser Flüssigkeit in dem Tank 36 kann* wenn diese mit einer Filterung des vorgereinigten Abwassers verbunden wird, der biochemische Sauerstoffbedarf des Abwassers auf über 95$ verringert werden.

Durch die zunehmende Verschmutzungsüberwachung und die zunehmenden Besohränkungen hinsichtlich der Einleitung von BSB

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enthaltenden Stoffen in Wasserläufe sind schwerwiegende Probleme für solche Systeme aufgetreten, die eine kombinierte sanitäre Abwasser- und Regenwassersammelanlage besitzen. Bei den meisten Anlagen können die Behandlungseinrichtungen nicht den erhöhten Abwasserstrom aufnehmen, der durch schwere Regenfälle verursacht wird, weshalb der überschüssige Strom um die Behandlungsanlage herumgeführt wird oder diese so überlastet, daß eine unwirksame Behandlung erzielt wird. Gemäß der Erfindung wird eine Absetzeinrichtung in eine Anlage zum Ableiten des Regenwassers und der sanitären Abwässer eingebaut, mit deren Hilfe eine Konzentration der Peststoffteilchen durchgeführt wird, so daß das geklärte Abwasser in den Wasserlauf abgeführt werden kann.

In Fig. 3 ist eine Anlage gezeigt, bei der das Regenwasser und das Abwasser von einer Einlaßleitung 50 in ein Basin oder eine Sammelsickergrube 52 eingeleitet wird, in der eine Absetzeinrichtung 54 eingebaut ist, wobei die Röhren der Absetzeinrichtung unter einem Winkel zwischen 45° und 60° gegen die Horizontale geneigt sind. Die festen, teilchenförmigen Bestandteile in dem Abwasser, die sich auf dem Boden der Röhren der Absetzeinrichtung ablagern, werden in der oben beschriebenen Weise kontinuierlich in das Basin 52 eingeleitet, so daß sie mit dem Abwasser durch die Abführleitung 56, die zu der Behandlungsanlage führt, weggeschwemmt werden. Aus dem Wasser, das an den oberen Enden der Röhren 54 austritt, ist ein wesentlicher Anteil der festen Bestandteile entfernt worden, so daß dieses Wasser durch eine Leitung 58 in einen das Wasser aufnehmenden Wasserlauf abgeführt werden kann. Die Auslaßleitung 5Ö ist an einer erhöhten Stelle angeordnet, so daß der gesamte Strom unter normalen Umständen in die Abführleitung 56 eingeleitet wird und daß die Absetzeinrichtung 54 erst dann zu arbeiten beginnt, wenn sicu der Strom während eines Regens erhöht.

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Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, die in eine aufwärtsfließende Kläranlage eingebaut ist, die ein Basin 60 umfaßt, in das das zu klärende Wasser durch eine Einlaßröhre 62 einge^· leitet wird. Die Absetzeinrichtungen 64 sind in dem oberen Teil des Basins angeordnet, und das aufwärtsfließende Wasser wird durch Unterteilungswände 66 gezwungen, durch die Röhren dieser Absetzeinrichtungen zu laufen. Das reine Wasser wird in Abflußrinnen 6ö gesammelt; um es zu dem Abnahmesystem zu befördern. Die Feststoffe, die sich in den Röhren der Einrichtungen 64 ablagern, gleiten kontinuierlich aus den unteren Enden der Röhren heraus und sammeln sich auf dem Boden des Basins 60. Eine Absaugleitung 70 kann vorgesehen werden, um den sich an dem Boden des Basins angesammelten Schlamm periodisch abzusaugen.

Aufwärtsfließende Kläranlagen sind gwöhnlich auf eine Flußmenge zwischen 40 und öO l/min/qm (1 bis 2 gpm/ft ) beschränkt, da Flöckchen mit überführt werden, wenn diese Flußmengen überschritten werden. Bestehende Kläranlagen, die wegen einer Überlastung eine niedrige Leistungsfähigkeit aufweisen, können durch die Verwendung der geneigten Röhren in ihrer Leistungsfähigkeit gesteigert werden, so daß sich ein zufriedenstellender Betrieb bis zu Flußmengen von 325 l/min/qm (ö gpm/ft ) ergibt. Durch die Verwendung der geneigten Röhren lassen sich in ähnlicher Weise bessere Kläranlagen bauen, die wegen der geringen Größe niedriger in ihren Kosten sind. So beansprucht z.B. eine typische Ausführungsform lediglich 1/3 bis 1/5 des Volumens einer herkömmlichen Kläranlage.

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Claims (4)

I 1 ■ Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Schlammbelebung mit einem Tank, in dem kontinuierlich eingeführter Abfall belüftet wird, g e kennzeichnet durch eine in eimern spitzen Winkel von wenigstens ungefähr 45° gegen die Horizontale geneigte Fläche zum Abziehen des Abfalls, deren unteres Ende in den Tank eintaucht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch langgestreckte Röhren mit einem kleinen Durchmesser im Verhältnis zu ihrer Länge, die in einem spitzen Winkel von wenigstens ungefähr 45° gegen die Horizontale geneigt sind, und deren untere Enden in den Tank eintauchen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren unter einem Winkel zwischen 55° und 75° gegen die Horizontale geneigt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren eine Querschnittsfläche zwischen ungefähr 6 qcm und 175 qcm und einen Durchmesser zwischen ungefähr 2,5 cm und 15 cm aufweisen.

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