EP0777630A1

EP0777630A1 - Abwasserreinigungsanlage

Info

Publication number: EP0777630A1
Application number: EP95928956A
Authority: EP
Inventors: Jürgen G. BEVER; Andreas Durchschlag
Original assignee: Durchschlag & Bever Ingenieurgesellschaft fur Siedlungswasserwirdschaft Mbh
Current assignee: Durchschlag & Bever Ingenieurgesellschaft fur Siedlungswasserwirdschaft Mbh
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2015-08-17
Also published as: ATE186282T1; WO1996006046A1; DE4429537A1; DE59507192D1; EP0777630B1; DE4429537C2

Description

Abwasserreinigungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Abwasserreinigungsanlage, insbesondere mit einem Sammel- und Überlaufbec en zum Sammeln von mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten, und einer Trenneinrichtung zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit.

Mittels derartiger .Abwasserreinigungsanlagen wird häufig eine Trennung von Feststoffen, Kolloiden oder ähnlichem aus

Abwasser, Belebtschlamm-/Abwasser-Gemischen und ähnlichem durch Siebung oder Filtration vorgenommen.

Typische Einsatzgebiete sind die Niederschlagswasserbehandlung, als Sandfang in

Abwasserreinigungsanlagen, sowie zur Feststoff-/Flüssigkeit- Trennung in Belebungsanlagen.

Ein besonders häufiges Anwendungsgebiet liegt in der Mischwasserbehandlung, wobei das Mischwasser sich aus

Schmutzwasser und Regenwasser zusammensetzt, welche gemeinsam in einem Kanal zu einer Kläranlage geleitet werden. Bei mengenmäßiger Überlastung des Kanalnetzes nach starken Niederschlägen kann ein Teil der Zuflüsse in Regenüberlaufbecken zwischengespeichert werden. Ist aber auch deren Kapazität überschritten, muß der Rest über einen Beckenüberlauf in die Gewässer abgeschlagen werden. Die abgeschlagene Flüssigkeit muß jedoch zuvor gereinigt werden, um keine Schadstoffe oder andere Stoffe in die Gewässer einzuleiten. Hierbei gelten häufig gesetzliche Vorschriften über die erforderliche Reinheit des abgeschlagenen Wassers.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Reinigung des abzuschlagenden Wassers durch Absetzenlassen der Feststoffe und/oder Filtern, wozu ortsfeste Filter oder langsam rotierende Trommelfilter verwendet wurden, bei welchen die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit im wesentlichen radial von der Trommelaußenseite her in die Siebtrommel eingeleitet wurden und von der Innenseite der Trommel her als gereinigtes Abwasser herausgeführt wurden. Ein derartiges "Regenwasserent- lastungsbauwerk" ist beispielsweise aus der DE-OS 41 01 456 bekannt.

Als weitere Lösungen wurde die Verwendung von Sieb- oder Rechenanlagen zur Abtrennung der Feststoffe vorgeschlagen.

Jedoch war diesen herkömmlichen Feststoffabtrennvorrichtungen gemeinsam, daß sie einen großen Bauraumbedarf haben und dennoch hinsichtlich der Stärke des möglichen Durchsatz- Massenstroms unbefriedigend sind. Dies führte dazu, daß entweder unverhältnismäßig große Filter eingesetzt oder die Regenüberlauf ecken überdimensioniert werden mußten.

Entsprechendes gilt für Sandfänge, welche aus Gründen der Betriebssicherheit in vielen Abwasserbehandlungseinheiten oder Abwasserreinigungsanlagen zumeist die Trennung der im Abwasser mitgespülten Sande oder anderer mineralischer Stoffe von den organischen Stoffen ermöglichten. Zu diesem Zweck wurde herkömmlicherweise die Sandabscheidung durch die Absetzwirkung von Sanden und mineralischen Stoffen aufgrund der Wirkung der Schwerkraft erreicht, oder der Wasserstrom mit den darin enthaltenen Partikeln wurde auf einer Kreisbahn um die

Längsachse des Sandfangs bewegt, wobei je nach Beckengestaltung eine unterschiedliche Walzenströmung induziert wurde, die zu einer unterschiedlichen Abtrennung von anorganischem Material und organischem Material führte. Der Sand beziehungsweise das anorganische Material lagerte sich dabei herkömmlicherweise an der Beckensohle ab, wo es durch Saug- oder Spülvorrichtungen abgezogen wurde.

Auch hierbei war ein großer Platzbedarf für das Sandfang- Becken erforderlich, wobei gleichzeitig die Abtrennwirkung unbefriedigend war, bzw. die Stärke des möglichen Durchsatz- Massenstrom gleichzeitig unbefriedigend blieb. Entsprechendes gilt auch für eine Feststoff-/Flüssigkeits- Trennung in Belebungsanlagen, wobei biologisch aktiver Schlamm (der sogenannte belebte Schlamm) von Flüssigkeit getrennt werden muß und in das Belebungsbecken zurückgeführt werden muß. Herkömmlicherweise erfolgte diese Trennung in einem

Nachklärbecken, welches ebenso eine große Dimension bei einem relativ unbefriedigenden Durchsatz-Massenstrom aufwies.

Andere Lösungen zur Feststoff-/Flüssigkeits-Trennung bei Abwasserreinigungsanlagen beinhalteten bei Belebungsanlagen aus Belebungsbecken und Nachklärbecken die Schritte der Siebung oder Flotation im Teilstrom. Diese Lösung ist jedoch unwirtschaftlich, da zu große Siebflächen benötigt werden oder die Anlagen zu groß dimensioniert werden mußten.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Abwasser¬ reinigungsanlage hinsichtlich des benötigten Bauraums wesentlich zu verkleinern, eine verbesserte Trennwirkung zu erzielen und gleichzeitig für einen hohen Durchsatz- Massenstrom auszulegen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Trenneinrichtung eine im wesentlichen kreiszylindrische Trommel und einen in das Innere der Trommel gerichteten Einlauf für die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit aufweist, wobei die um eine vertikale Drehachse drehbar gelagerte Trommel von einem Motor angetrieben ist und die Trommel eine für Flüssigkeit durchlässige Sieb-Mantelfläche aufweist.

Durch die Rotation der Trommel sammeln sich die Feststoffe an der Trommel-Innenwand. Es wird so ein hoher Durchsatz- Massenstrom und eine verbesserte Trennwirkung verwirklicht, während gleichzeitig die an sich bekannten Sammel- und Überlaufbecken, Sandabscheidungsbecken oder Nachklärbecken wesentlich kleiner gestaltet werden können oder unter Umständen sogar ganz weggelassen werden können. Um während der Rotation der Trommel ein Herausspritzen des Wasser zu verhindern, kann vorteilhaft im oberen Bereich der Trommel ein kragenartiger Deckel vorgesehen sein, der kreisringfδrmig nahezu die gesamte obere Stirnseite der Trommel um die Drehachse einnimmt.

Vorteilhaft weist dabei die Sieb-Mantelfläche einen derart geringen Strδmungswiderstand auf, daß im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche radial nach außen geschleudert wird, wobei die Trommel vorteilhaft von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk umgeben ist An den Wänden des Schachtbauwerks sammelt sich dann die gereinigte Flüssigkeit, fließt nach unten ab und wird schließlich durch einen ersten Auslaß herausgeführt. Auf der Innenwand der Trommel sammeln sich die Feststoffe und können mittels einer Reinigungsvorrichtung entfernt werden.

Die Zuführung der Flüssigkeit in die Trommel kann von unten oder oben erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der in das Innnere der Trommel gerichtete Einlauf koaxial zur der Drehachse der Trommel angeordnet. Weiter bevorzugt ist be dieser Ausführungsform, daß der in das Innnere der Trommel gerichtete Einlauf konzentrisch zu der Drehachse der Trommel angeordnet ist. Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen wird das Abwasser so zugeführt, daß es in die sich drehende Trommel oberhalb der unteren Stirnseite eintritt und infolge der einwirkenden Zentrifugalkraft nach außen in Richtung der Sieb/Mantelfläche geschleudert wird. Be der konzentrischen Anordnung des Zulaufes ist die Zuführung der Flüssigkeit besonders vorteilhaft von unten möglich.

In einer anderen Ausführungsform weist die Trenneinrichtung eine im wesentlichen kreiszylindrische Trommel mit einem im wesentlichen tangentialen Einlauf für die mit Feststoff angereicherte Flüssigkeit zu der Innenfläche der Trommel im Bereich von deren ersten Stirnseite. Durch den tangentialen Einlauf in die Trommel wird bewirkt, daß die Eigenenergie der mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeit bei der Abscheidung behilflich ist und die zur Drehung der Trommel benötigte Motorkraft verringert wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann eine

Abspritzvorrichtung auf der Trommelaußensei e vorgesehen sein, welche die an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffe durch die Wand hindurch mit Flüssigkeit oder beispielsweise Druckluft abspritzt, bzw. absprüht. Dieser Abspritzvorgang kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, wobei Abspritzdüsen auf die zylindrische Außenfläche der Trommel gerichtet sind.

Erfindungsgemäß kann eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher die Innenwandung der Trommel einer

Reinigung unterzogen wird. Die Reinigungsvorrichtung umfaßt dabei zumindest eine im Inneren der Trommel angeordnete und von innen die Trommelwand reinigende Vorrichtung mit Bürsten, Abstreifern und/oder Sprühdüsen zur Beaufschlagung mit Wasser, und/oder eine Art Sprüheinrichtung, die von der Außenseite der Trommel eine Reinigung von innen unterstützen kann. Diese Reinigung kann auch unabhängig von einem Aufsprühen von Wasser von außen innenseitig mittels Bürsten, Absprühen oder Abstreifern vorgenommen werden. Wenn eine Reinigung durch Absprühen von außen und/oder innen erfolgt, kann die mit dem Abspritzwasser vermischte Feststofffraktion durch einen separaten Auslaß herausgeführt werden.

Das Absprühen kann kontinuierlich oder ebenso, wenn keine Reinigungsvorrichtung in der Trommel festgelegt angeordnet ist, diskontinuierlich erfolgen, d.h., die Zuführung der mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeit kann hierzu unterbrochen werden, und die Auffang- und Abführvorrichtung kann axial in die Trommel hineingefahren werden, während die Trommel mit langsamer Geschwindigkeit im Leerlauf rotiert, damit die gesamte Umfangsfläche von den Abspritzdüsen gereinigt werden kann. In diesem Fall kann auch die abfiltrierte Feststofffraktion durch eine in dem Bodenbereich der Trommel befindliche verschließbare Klappe entfernt, bzw. ausgelassen werden und von einer geeigneten Auffangvorrichtun aufgefangen sowie aus der Trenneinrichtung geleitet werden. Wenn der zähflüssige Filtrierschlamm pumpbar ist, kann dieser auch, gegebenenfalls ohne Besprühen der Trommelwand von außen, von der Auffang- und Abführeinrichtung mittels einer Pumpe über eine Abführleitung abgepumpt und gegebenenfalls zumindes teilweise wieder in den Zulauf gegeben werden, um eine stärkere Verdickung zu ermöglichen.

Aus verfahrensδkonomischen Gründen ist der kontinuierliche Betrieb der Anlage bevorzugt, bei dem die Auffang- und Ableitvorrichtung im Inneren der Trommel fest angeordnet ist und gegebenenfalls durch die Abspritzdüsen Flüssigkeit oder Druckluft auf die zylindrische Außenfläche der Trommel gerichtet wird.

Durch die verschiedenen vorteilhaften Weiterbildungen kann erreicht werden, daß der Abscheidevorgang aufgrund der

Zentrifugalkraft und durch die Filtration (bei einer Sieb- Mantelfläche mit geringem Strδmungswiderstand) erfolgt, wobei die unterschiedlichen Abscheideform-Ausgestaltungen je nach gewünschtem Durchsatz-Massenstrom der zu behandelndem, mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten oder der gewünschten Abscheideeinheit gewählt werden können. Dabei kann die Trommel nur geringfügig mit der mit den Feststoffen angereicherten Flüssigkeit gefüllt sein, beispielsweise auf ihrer Innenwand nur einen Flüssigkeitsfilm aufweisen oder ganz aufgefüllt sein.

Die Lage der Drehachse der Trommel ist im wesentlichen vertikal. Der Durchmesser der Siebtrommel kann je nach Zulaufwassermenge beziehungsweise Reinigungsziel mindestens 0,2-0,5m und maximal 3-5m betragen, wobei das Durchmesser- /Längenverhältnis bei 10:1 bis 1:10, bevorzugt 3:1 bis 1:3 liegen kann. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel beträgt im allgemeinen bis zu einige hundert Umdrehungen pro Minute, bevorzugt etwa 10 bis 600 U /min.

Die Maschenweite der Sieb-Mantelfläche beträgt vorzugsweise 0,5 μm bis etwa 5 mm, bevorzugt 50μm-lmm. Für den Fall eines Spaltsiebs kann die Spaltbreite bis zu 5 mm betragen. Bei geeigneter Wahl der Maschenweite kann der Abscheidevorgang dadurch noch zusätzlich beeinflußt und die Filterwirkung unterstützt werden, daß ein Filterkuchen an der Trommelinnenseite aufgebaut und in einer Schichtdicke auch dort belassen wird.

Bevor die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit der Reinigung unterzogen wird, kann eine Fällung und/oder Flockung mit oder ohne eine anschließende Sedimentationsstufe zweckmäßig sein, wozu die in der Abwassertechnik üblichen Fällungschemikalien Eisen- und/oder Aluminiumsalze oder Flockungsmittel wie anionische und kationische Polyelektrolyte und Natronlauge, Kalk, Säure verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenneinrichtung;

Figur 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trenneinrichtung;

Figur 3 eine Draufsicht auf die in Figur 2 gezeigte Trenneinrichtung; Figur 4 verschiedene Trommeln mit unterschiedlichen Formen.

Die in Figur 1 dargestellte Trenneinrichtung l ist in ein Schachtbauwerk 2 eingebaut, dessen Betonwände 3 in der Zeichnung dargestellt sind. Mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit wird durch den Einlauf 4 um die Drehachse der

Trommel 5 eingeleitet. Die drehbar gelagerte Trommel 5 kann gemäß dem Pfeil 6 rotieren und wird mittels eines Motors 7, vorzugsweise eines Elektromotors, mit Hilfe einer Antriebswelle 8 in Rotation versetzt.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trommel 5 eine Sieb-Mantelfläche 9 auf, welche flüssigkeitsdurchlässi ist. Dabei wird vorzugsweise ein Teil der Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 geschleudert und von der Wand 3 des Schachtbauwerks 2 aufgefangen und sammelt sich aufgrund der Schwerkraft an dem Boden 10 des Schachtbauwerks 2. Aus dem Schachtbauwerk 2 mündet im Bereich des Bodens 10 ein Auslaß 11 für die gereinigte Flüssigkeit aus.

Darüber hinaus ist die Trenneinrichtung mit einer Auffang- un Ableitvorrichtung 12 zum Reinigen der Innenwand der Trommel 5 versehen, wobei ein in zähflüssiger Form vorliegender

Filtrierschlamm mit Hilfe der Pumpe 13 über die Leitung 14 abgeführt werden kann. Die Verflüssigung des Schlammes kann auch dadurch erleichtert werden, daß über über Spritzdüsen von der Außenwand der Sieb-Mantelfläche her mit relativ hohem Druck von einer Pumpe geförderte Flüssigkeit durch die Sieb- Mantelfläche 9 gesprüht wird. Anstelle des Absprühens mit einer Flüssigkeit ist damit gleichwirkend auch das Reinigen der Sieb-Mantelfläche 9 über aus den Spritzdüsen ausgeblasene Druckluft.

Gemäß dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trommel 5 eine Sieb-Mantelfläche 9 auf, welche flüssigkeitsdurchlässig ist. Dabei wird vorzugsweise ein Teil der Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 geschleudert und von der Wand 3 des Schachtbauwerks 2 aufgefangen und sammelt sich aufgrund der Schwerkraft an dem Boden 10 des Schachtbauwerks 2. Aus dem Schachtbauwerk 2 mündet im Bereich des Bodens 10 ein Auslaß 11 für die gereinigte Flüssigkeit aus. Ein Teil der Flüssigkeit kann auch vertikal nach unten aus der Trommel 5 an deren zweiter Stirnseite 15 austreten. Eine Auffangrinne 16 ist rings der Unterkante an der zweiten Stirnseite 12 der Trommel 5 verlaufend radial und axial über den Trommelrand übertretend angeordnet, um einen Teil der abgeschiedenen Feststoffe aufzufangen. Der restliche Teil der abgeschiedenen Feststoffe sammelt sich an der Sieb- Mantelfläche, daß heißt auf der Innenfläche der Trommel 5.

Darüber hinaus ist die Trenneinrichtung mit einer Abspritzvorrichtung 17 zum Reinigen der Innenwand der Trommel 5 versehen, wobei Spritzdüsen 18 von der Außenwand der Sieb- Mantelfläche her mit relativ hohem Druck von der Pumpe 19 geförderte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 sprühen, und auf der Innenseite der Trommel 5 den Spritzdüsen 15 gegenüberliegend eine Auffangvorrichtung 20 zum Auffangen der von den Spritzdüsen losgelösten Feststofffraktion angeordnet ist, welche an ihrem unteren Ende in ein Austragsrohr 21 mündet, welches schließlich in einen zweiten Auslaß 22 für das Ablaufen der Feststofffraktion zusammen mit dem Abspritzwasser mündet. Anstelle des Absprühens mit einer Flüssigkeit ist damit gleichwirkend auch das Reinigen der Sieb-Mantelfläche 9 über aus den Spritzdüsen 15 ausgeblasene Druckluft.

Die Auffang/Abstreif-Vorrichtung 20 kann auch während des normalen Betriebs in Axialrichtung aus der Siebtrommel herausgefahren sein und nur für den Reinigungsvorgang in die Trommel 5 hineingefahren sein. Der Einlauf 4 ist auf seiner der Siebtrommel 5 abgewandten Seite vorzugsweise mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sammel- und Überlaufbecken verbunden, wobei die aus diesem Becken überlaufende, mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit in der Trenneinrichtung 1 gereinigt werden kann.

Figur 3 zeigt verschiedene, mögliche Formen für die Trommel 5, je nach zu reinigender, mit Feststoffen angereicherter Flüssigkeit, je nach gewünschtem Durchsatz-Massenstrom oder betreffenden Konsistenz des Flüssigkeits-/Feststoff-Gemisches.

Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Abwasser¬ reinigungsanlage wird eine einfache und wirtschaftliche Lösung vorgeschlagen, große mit Feststoffen angereicherte Wassermengen schnell und effizient von den darin enthaltenen Feststoffen zu befreien. Daher ist es möglich, die bisher verwendeten "Zwischenspeicher"-Becken zu verkleinern, und entsprechend ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der

Abwasserreinigungsanlage in Verbindung mit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten verkleinerten Regenuberlaufbecken, im Extremfall direkt am Regenüberlauf eines Kanalrohres angeschlossen, Sandabscheidebecken oder Klärbecken besonders bevorzugt.

Claims

Patentansprüche

l. Abwasserreinigungsanlage, insbesondere mit einem Sammel- und Überlaufbecken zum Sammeln von mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten, und einer Trenneinrichtung zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit, wobei die Trenneinrichtung (1) eine im wesentlichen kreiszylindrische Trommel (5) und einen in das Innere der Trommel gerichteten Einlauf (4) für die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit aufweist, wobei die um eine vertikale Drehachse drehbar gelagerte Trommel (5) von einem Motor (7) angetrieben ist und die Trommel (5) eine für Flüssigkeit durchlässige Sieb- Mantelfläche (9) aufweist.

2. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß der in das Innnere der Trommel (5) gerichtete Einlauf (4) koaxial zur der Drehachse der Trommel (5) angeordnet ist.

3. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch kennzeichnet, daß der in das Innnere der Trommel (5) gerichtete Einlauf (4) konzentrisch zu der Drehachse der Trommel (5) angeordnet ist.

4. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (1) einen im wesentlichen tangential zu der Innenfläche der Trommel (5) im Bereich von deren ersten Stirnseite gerichteten Einlauf (4) für die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit aufweist.

5. Abwasserreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieb-Mantelfläche (9) einen derart geringen Strömungswiderstand aufweist, daß im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit durch die Sieb- Mantelfläche (9) radial nach außen geschleudert wird, und die Trommel (5) von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk (2) umgeben ist.

6. .Abwasserreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen ist, welche zum Abstreifen von an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffen in der Trommel (5) festgelegt angeordnet ist oder in Axialrichtung i die Trommel (5) hineinfahrbar ist.