EP0709529B1 - Abwasserfiltersystem und daraus resultierendes Verfahren zur Reduzierung siebbarer Schmutzfrachtanteile an Entlastungsanlagen von Mischsystemen und Mischwasserklärbecken - Google Patents

Abwasserfiltersystem und daraus resultierendes Verfahren zur Reduzierung siebbarer Schmutzfrachtanteile an Entlastungsanlagen von Mischsystemen und Mischwasserklärbecken Download PDF

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
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    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/14—Devices for separating liquid or solid substances from sewage, e.g. sand or sludge traps, rakes or grates

Definitions

  • the invention relates to a relief system of a mixing system or mixed water clarifier with a wastewater filter system to reduce the amount of dirt that can be screened.
  • the reduction of floating and suspended matter in the relief water quantities of mixing systems is achieved on the one hand by fixed baffles and floating baffles (according to DE 3503407) and also by means of screen screens (Deutschland Kochunal 2/1993 p. 42) as well as by a flushing screen system according to DE-A-2 743 580 realized.
  • the aforementioned elements are designed so that they correspond in length to the downstream fixed and movable weir systems.
  • Floating baffles are a significant improvement when properly installed, when it is important to retain floating substances in the mixed water network to prevent relief in the receiving water.
  • relief control by means of vertically controllable weirs according to DE 2552516, dirt cargo particles that are still in suspension and are located in the area between the lower edge of the floating baffle and weir edge are discharged into the receiving water, and thus ultimately worsen the dirt cargo balance.
  • sieve screens and flushing screens comes very close to this invention, because floating and suspended matter can be retained in a similar way, but limited in size to the existing mesh size.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a mixed water collector in which the dry weather water level ( 18 ) lies below the fabric filter web ( 1 ) and the weir upper edge ( 26 ) has been raised to the maximum water level position ( 7 ).
  • a relief system ( 25 ) is arranged between the inlet-side inspection shaft axis "AA” or the outlet-side inspection shaft axis "DD” in the region of an axis "CC” displaced off-center in the direction of flow ( 27 ). It can be seen how the fabric filter web ( 1 ) in the slide rails in the defined channel area ( 3 ) ( 2 ) should be retracted and locked.
  • the entire fabric filter web ( 1 ) consists of several individual surfaces ( 20 ) which are connected to one another by means of point connections ( 21 ) and ultimately in the start area ( 4 ) or in the end area ( 5 ) via a corresponding curve formation ( 6 ) up to the maximum water level ( 7 ), which means that the entire relief space ( 23 ) can only be covered with filtered mixed water in the event of a dam.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section of a mixed water collector in the relief state, in which the maximum water level position ( 7 ) in the constructive initial area ( 4 ) was assumed.
  • the indicated relief activity by lowering the upper weir edge ( 26 ) of the controllable weir ( 24 ) lowers the energy line in the area of the relief system ( 25 ) by the differential pressure ( 28 ), which results from the sum of the pipe friction losses and filter resistances, etc.
  • the arching of the fabric filter web ( 1 ) shown which ultimately reveals the flexing effect and the resulting self-cleaning of the fabric filter web ( 1 ).
  • Fig. 3 shows a cross section of the mixed water collector "CC" in which the sensible arrangement of the fabric filter web ( 1 ) can be seen within the relief system ( 25 ).
  • the controllable weir ( 24 ) is lowered and is in the so-called relief case, with excess waste water being drained off towards the receiving water.
  • the wastewater flows through the fabric filter web ( 1 ) due to the differential pressure ( 28 ) occurring from the different absolute water levels in the sewer and relief chamber ( 23 ) and thus creates an upward curvature of the fabric filter web ( 1 ), which ultimately results in the flexing effect becomes recognizable.
  • the floating baffle ( 22 ) has the task of holding back any light material in the mixing system that has passed through the fabric filter web ( 1 ). Furthermore, it can also be seen that in the weir area ( 9 ) of relief systems ( 25 ) at least one slide rail ( 2 ) must always be locked below the fixed weir edge ( 29 ), so that a seamless reduction of sievable dirt loads from mixing systems or mixed water clarifiers can be made possible.
  • Fig. 4 shows a cross section of the mixed water collector "AA" in the direction of flow ( 27 ), in which the sensible locking of a fabric filter web ( 1 ) by means of tensile sliding elements ( 13 ) located on its lateral edges ( 11 ), which in turn can be seen within the parallel slide rails ( 2 ), here designed like half rails, are drawn in and are subject to a reversible arrangement. Furthermore, it can be seen that the fabric filter web ( 1 ) is pulled up to the maximum water level position ( 7 ) by means of the slide rails ( 2 ) located in the vertical outer wall areas ( 19 ), shown here in broken lines, so that the mixed water quantities flowing to the relief chamber ( 23 ) procedurally differ from those can be exempted from screenable dirt loads.
  • the fabric filter sheet ( 1 ) due to its own weight, has a sag [DH] ( 16 ) in this representation and clarifies the fact of claim 5, according to which the maximum dry weather water level ( 18 ) should normally be below the fabric filter sheet ( 1 ) .
  • Fig. 5 shows a cross section of the mixed water collector "BB" in which the dry weather water level ( 18 ) is below the then sagging by the weight of the fabric filter web ( 1 ), whereby it must be necessary that the width ( 14 ) of the fabric filter web ( 1 ) is greater than that Pipe profile width ( 15 ).
  • a possible variant for the reversible locking of the fabric filter web ( 1 ) is shown in detail 3.1, wherein it can be seen that the fabric filter web ( 1 ) has reinforcements ( 12 ) on its edges ( 11 ), on which the tensile sliding element ( 13 ) acts as a slide shoe formed is located within the slide rail ( 2 ).
  • Fig. 6 shows a cross section of the mixed water collector "BB" in which due to a relief by lowering the weir ( 24 ) not shown here or in the case of mixed water accumulation and thus increased inlet water levels, the fabric filter web ( 1 ) is curved upwards. It can be seen here that as a result of the flow through the fabric filter web ( 1 ) from bottom to top, reinforcements ( 12 ) with tension-resistant sliding elements ( 13 ) are necessary at their lateral edges ( 11 ). so that power can be transferred to the slide rails ( 2 ).
  • Fig. 7 shows a top view "EE" a section through the relief system ( 25 ) in which the arrangement of the individual surfaces ( 20 ) of the fabric filter webs ( 1 ) and the arrangement of the eyelet connections ( 21 ) together with the slide rails ( 2 ) is shown.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Entlastungsanlage eines Mischsystems bzw. Mischwasserklärbeckens mit einem Abwasserfiltersystem zur Reduzierung siebbarer Schmutzfrachtanteile. Die Reduzierung der Schwimm- und Schwebstoffe in den Entlastungswassermengen von Mischsystemen wird einerseits durch feste Tauchwände, sowie schwimmende Tauchwände (gemäß DE 3503407) und auch mittels Siebrechen (Deutschland Kommunal 2/1993 S. 42) sowie durch eine Spülrechenanlage gemäß DE-A-2 743 580 realisiert. Hierbei werden die vorgenannten Elemente so ausgelegt, daß sie längenmäßig den nachgeschalteten festen- wie auch beweglichen Wehranlagen entsprechen.
  • Schwimmende Tauchwände stellen bei ordnungsgemäßem Einbau eine wesentliche Verbesserung dar, wenn es gilt Schwimmstoffe im Mischwassernetz zurückzuhalten, um zu Verhindern, daß eine Entlastung in den Vorfluter erfolgt. Dahingehend ist aber festzustellen, daß insbesondere bei der Entlastungssteuerung mittels vertikal aussteuerbarer Wehre gemäß DE 2552516 dennoch im Schwebezustand befindliche Schmutzfrachtpartikel, die sich im Bereich zwischen Unterkante schwimmender Tauchwand und Wehrkante befinden, in die Vorflut ausgetragen werden, und somit letztendlich die Schmutzfrachtbilanzen verschlechtern. Der Einsatz von Siebrechen sowie Spülrechen kommt dieser Erfindung sehr nahe, weil hierbei in ähnlicher Weise Schwimm-und Schwebstoffe, jedoch größenordnungsmäßig begrenzt auf die vorhandene Maschenweite, zurückgehalten werde können. Als wesentliche Nachteile sind jedoch herauszustellen, daß der Einsatz von Siebrechen und Spülrechen im Zulaufbereich vertikal aussteuerbarer Wehranlagen nicht möglich ist, und weiterhin durch die Siebrostkonstruktion eine wesentliche Verringerung der hydraulischen Leistung stattfindet, die zudem noch einer maschinellen Reinigung bedarf.
  • Die vorliegende Erfindung hat es sich demnach zur Aufgabe gemacht den Austrag von siebbaren Schmutzfrachtanteilen an Entlastungsanlagen von Mischsystemen sowie Mischwasserklärbecken größenordnungsmäßig auf Partikelgrößen im Millimeterbereich zu reduzieren und dabei die Möglichkeiten der Aussteuerung der Kanalstauräume mittels Meßwehranlagen nach Qualität und Quantität (gemäß DE 4016378) optimal zu unterstützen. Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Danach wird die Gewebefilterbahn in einem definierten Kanalbereich eingezogen, wobei die Wasserstandsganglinie bei Trockenwetter die vorgenannte Gewebefilterbahn nicht berührt. Bei erhöhtem Mischwasseranfall und dementsprechend steigenden Wasserspiegellagen wird die Gewebefilterbahn von unter nach oben in den sogenannten Entlastungsraum durchströmt, wobei die Schwimm- und Schwebstoffe des zulaufenden Mischwassers (Qzu) im unteren Kanalraum zurückgehalten werden, deren Partickelgröße die vorgegebene Maschenweite der Gewebefilterbahn überschreitet. Im vorgenannten Fall kann infolge des Filterwiderstandes und der auftretenden Differenzwasserstände insbesondere im Entlastungsfalle eine nach oben gerichtetete Wölbung der Gewebefilterbahn bis zur völligen Verspannung erfolgen. Die aufgezeigten Bewegungsmöglichkeiten bzw. Walkeffekte der Gewebefilterbahn erlauben somit eine selbsttätige Reinigung der Gewebefilterbahn, die letztendlich dadurch noch verstärkt wird, weil bei sinkendem Zulaufwasserstand des Mischsystems ein Rücklauf des schon in den Entlastungsraum eingetretenen filtrierten Mischwassers erfolgt. Ein weiterer kontinuierlicher Reinigungseffekt der unterseitigen Gewebefilterfläche wird weiterhin auch durch die in Fließrichtung auftretende Schleppspannung bei erhöhten Wasserspiegellagen erreicht; wie sie z.B. in Verbindung mit Spülwellen der Spülwehre nach DE 3616418 in Mischsystemen optimal unterstützt werden. Damit die vorgegebene Entlastungswassermenge (Q vor) zum Vorfluter mittels einer z.B. vertikal ausgesteuerten Wehranlage abgeleitet werden kann, ist die benetzte Gewebefilterfläche im Einstaufall so groß zu wählen, daß zumindest die nachfolgende Gleichung erfüllt wird: Q vor = # ∗ k° ∗ L ∗ b ∗ 2∗ g∗h max ( m 3 )
    Figure imgb0001
    • Q vor = Entlastungswassermenge    (m 3)
    • # = Filterversetzungsfaktor    (%)
    • k° = Filtergewebekonstante    (-)
    • L = Länge der benetzten Filterbahn    (m)
    • b = Filterbreite ideel    (m)
    • g = Erdbeschleunigung    (m/s 2)
    • hmax = Statisches Energiegefälle    (m)
  • Die vorgenannte Formel gilt selbstverständlich auch für unterschiedlich geformte Mischwasserklärbecken. Hierbei muß jedoch das Produkt aus L ∗ b zumindest einem Teil der Oberfläche [F] des Mischwasserklärbeckens entsprechen, wodurch die obige Formel zur Bestimmung der Entlastungswassermenge (Q vor) wie folgt umgestellt werden muß: Q vor = # ∗ k° ∗ F ∗ 2∗ g∗h max ( m 3 )
    Figure imgb0002
  • Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt eines Mischwassersammlers, bei dem der Trockenwetterwasserstand (18) unterhalb der Gewebefilterbahn (1) liegt, und die Wehroberkante (26) bis zur maximalen Wasserspiegellage (7) hochgefahren ist. Weiterhin ist zu erkennen, daß zwischen der zulaufseitigen Kontrollschachtachse "A-A" bzw, der auslaufseitigen Kontrollschachtachse "D-D" im Bereich einer außermittig in Fließrichtung (27) verschobenen Achse"C-C" eine Entlastungsanlage (25) angeordnet ist. Es wird hierbei erkennbar, wie im definierten Kanalbereich (3) die Gewebefilterbahn (1) in den Gleitschienen (2) eingezogen und arretiert werden soll. Weiterhin wird ersichtlich das die gesamte Gewebefilterbahn (1) aus mehreren Einzelflächen (20) besteht, die untereinander mittels punktartig dargestellter Ösenverbindungen (21) verbunden sind und letztendlich im Anfangsbereich (4) bzw. im Endbereich (5) über eine entsprechende Kurvenausbildung (6) bis zur maximalen Wasserspiegellage (7) hochgezogen wird, womit der gesamte Entlastungsraum (23) nur mit abfiltriertem Mischwasser im Einstaufall bespannt werden kann.
  • Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines Mischwassersammlers im Entlastungszustand, bei dem die maximale Wasserspiegellage (7) im konstruktiven Anfangsbereich (4) angenommen wurde. Durch die angezeigte Entlastungstätigkeit durch Absenkung der Wehroberkante (26) des aussteuerbaren Wehres (24) wird die Energielinie im Bereich der Entlastungsanlage (25) um den Differenzdruck (28), der sich aus der Summe der Rohrreibungsverluste sowie Filterwiderständen usw. ergeben, abgesenkt. Bei diesem Systemverhalten kann je nach Höhe der Entlastungstätigkeit die dargestellte Aufwölbung der Gewebefilterbahn (1) auftreten, die letztendlich den Walkeffekt, sowie die daraus resultierende Selbstreinigung der Gewebefilterbahn (1) erkennen lassen.
  • Fig. 3 zeigt einen Querschitt des Mischwassersammlers "C-C" in dem die sinnvolle Anordnung der Gewebefilterbahn (1) innerhalb der Entlastungsanlage (25) zu ersehen ist. Im vorliegenden Fall ist das aussteuerbare Wehr (24) abgesenkt und befindet sich im sogenannten Entlastungsfall, wobei überschüssiges Abwasser in Richtung Vorflut abgeleitet wird. In einem solchen Systemzustand durchströmt das Abwasser infolge des auftretenden Differenzdruckes (28) aus den unterschiedlichen absoluten Wasserständen im Kanal- und Entlastungsraum (23) die Gewebefilterbahn (1) und erzeugt somit eine nach oben gerichtete Wölbung der Gewebefilterbahn (1), woraus letztendlich der Walkeffekt erkennbar wird. Die schwimmende Tauchwand (22) hat in diesem Gesamtsystem die Aufgabe evtl. durch die Gewebefilterbahn (1) hindurchgetretene Leichtstoffanteile im Mischsystem zurückzuhalten. Weiterhin wird auch ersichtlich, daß im Wehrbereich (9) von Entlastungsanlagen (25) zumindest eine Gleitschiene (2) immer unterhalb der festen Wehrkante (29) arretiert werden muß, damit eine lückenlose Reduzierung siebbarer Schmutzfrachtanteile von Mischsystemen bzw. Mischwasserklärbecken ermöglicht werden kann.
  • Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Mischwassersammlers "A-A" in Fließrichtung (27) dar, in dem die sinnvolle Arretierung einer Gewebefilterbahn (1) mittels an deren seitlichen Rändern (11) befindlichen zugfesten Gleitelemente (13) zu erkennen sind, die wiederum innerhalb der parallel geführten Gleitschienen (2), hier halfenschienenartig ausgebildet, eingezogen sind und einer reversieblen Anordnung unterliegen. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Gewebefilterbahn (1) bis zur maximalen Wasserspiegellage (7) mittels der in den vertikalen Außenwandbereichen (19) befindlichen, hier gestrichelt dargestellten Gleitschienen (2) hochgezogen ist, damit die zum Entlastungsraum (23) zuströmenden Mischwassermengen verfahrensmäßig von den siebbaren Schmutzfrachtanteilen befreit werden können. Die Gewebefilterbahn (1) besitzt, bedingt durch das Eigengewicht, in dieser Darstellung einen Durchhang [DH] (16), und verdeutlicht den Sachverhalt des Patentanspruches 5., wonach im Regelfall der maximale Trockenwetterwasserstand (18) unterhalb der Gewebefilterbahn (1) liegen sollte.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Mischwassersammlers "B-B" bei dem der Trockenwetterwasserstand (18) unterhalb der dann durch das Eigengewicht durchhängenden Gewebefilterbahn (1) liegt, wobei bedingt sein muß, daß die Breite (14) der Gewebefilterbahn (1) größer als die Rohrprofilbreite (15) ist. Desweiteren ist im Detail 3.1 eine mögliche Variante zur reversieblen Arretierung der Gewebefilerbahn (1) dargestellt, wobei erkennbar wird, daß die Gewebefilterbahn (1) an deren Ränder (11) Verstärkungen (12) aufweist, an denen das zugfeste Gleitelement (13) als Gleitschuh ausgebildet sich innerhalb der Gleitschiene (2) befindet.
  • Fig. 6 zeigt hingegen einen Querschnitt des Mischwassersammlers "B-B" bei dem auf Grund einer Entlastung durch Absenkung des hier nicht dargestellten Wehres (24) bzw. bei Mischwasseranfall und damit erhöhten Zulaufwasserständen die Gewebefilterbahn (1) nach oben gewölbt ist. Hierbei ist ersichtlich, daß infolge der hierbei von unten nach oben erfolgenden Durchströmung der Gewebefilterbahn (1) an ihren seitlichen Rändern (11) Verstärkungen (12) mit zugfesten Gleitelementen (13) notwendig sind. damit eine Kraftübertragung in die Gleitschienen (2) erfolgen kann.
  • Fig. 7 zeigt in einer Draufsicht "E-E" einen Schnitt durch die Entlastungsanlage (25) in dem die Anordnung der Einzelflächen (20) der Gewebefilterbahnen (1) und der Anordnung der Ösenverbindungen (21) nebst der Gleitschienen (2) dargestellt ist.

Claims (8)

  1. Entlastungsanlage eines Mischsystems bzw. Mischwasserklärbeckens mit einem Abwasserfiltersystem zur Reduzierung siebbarer Schmutzfrachtanteile, bei der eine im konstruktiven Anfangsbereich (4) sowie im konstruktiven Endbereich (5) über eine entsprechende Kurvenausbildung (6) bis über die maximale Wasserspiegellage (7) hochgezogene Gewebefilterbahn (1) überwiegend in parallel geführten Gleitschienen (2) innerhalb eines definierten Kanalbereiches (3) der Länge DK eingezogen und anschließend reversiebel arretiert ist, wobei die Wasserstandsganglinie bei Trockenwetter die Gewebefilterbahn (1) nicht berührt und bei erhöhtem Mischwasseranfall und dementsprechend steigenden Wasserspiegellagen die Gewebefilterbahn (1) von unten nach oben in den Entlastungsraum (23) durchströmt wird.
  2. Entlastungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte Kanalbereich durch die Länge DK (3) von Mischsystemen aus einem zulaufseitigen Rohrsystem der Länge ZR (8), einem Wehrbereich der Länge WB (9), einem ablaufseitigen Rohrsystem der Länge AR (10) und dem konstruktiven Anfangsbereich der Länge KA (4) bzw. dem konstruktiven Endbereich der Länge KE (5) besteht, und somit der nachfolgenden Formel unterliegt: DK = KA + ZR + WB + AR + KE
    Figure imgb0003
     wobei WB (9) auch der Überlaufweite einer Wehranlage gleichzusetzen ist.
  3. Entlastungsanlage nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebefilterbahn (1) an ihren seitlichen Rändern (11) Verstärkungen (12) aufweist, die es erlauben daran zugfeste Gleitelemente (13), die als Gleitrollen bzw. Gleitschuhe o.ä. ausgebildet sind, anzubringen um damit zu ermöglichen, daß die Gewebefilterbahn (1) in die zugehörigen Gleitschienen (2) eingezogen werden kann.
  4. Entlastungsanlage nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (14) der Gewebefilterbahn (1) größer als die Kanalprofilbreite (15) ist, und dadurch ein Durchhang [DH](16) der Gewebefilterbahn (1) im gesamten definierten Kanalbereich (3) entsteht.
  5. Entlastungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet daß, der niedrigste Durchhängepunkt (17) der Gewebefilterbahn (1) oberhalb der maximalen Trockenwetterwasserstände (18) des Mischsystems liegt, und die Anordnung der Gleitschienen (2) auf oder im vertikalen Außenwandbereich (19) des definierten Kanalbereiches (3) fixiert ist.
  6. Entlastungsanlage nach einem der Anrüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebefilterbahn (1) gegebenenfalls aus mehreren Einzelflächen (20) besteht die untereinander mittels korrosions-und zugfester Ösenverbindung (21) verbunden werden.
  7. Entlastungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gleitschiene (2) der Gewebefilterbahn (1) in jedem Einbaufall im Wehrbereich (9) von festen bzw. aussteuerbaren Wehren (24) der Entlastungsanlagen (25) höhenmäßig unterhalb der festen Wehrkante (29) angeordnet werden muß.
  8. Entlastungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewebefilterbahn (1) analog zu einem definierten Kanalbereich (3) flächenbezogen auch in Mischwasserklärbecken, die ebenfalls Entlastungsanlagen (25) aufweisen, eingezogen und reversiebel arretiert wird, wobei die Gleitschienen (2) auf oder im vertikalen Außenwandbereich (19) entsprechend der jeweiligen Beckenform fixiert sein müssen.
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