WO2003086992A1 - Clarifying sludge container with a device for sludge concentration - Google Patents

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WO2003086992A1
WO2003086992A1 PCT/EP2003/001363 EP0301363W WO03086992A1 WO 2003086992 A1 WO2003086992 A1 WO 2003086992A1 EP 0301363 W EP0301363 W EP 0301363W WO 03086992 A1 WO03086992 A1 WO 03086992A1
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membrane
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clear sludge
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Harald Egner
Siegfried Egner
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Definitions

  • the invention relates to a clear sludge tank with a pumping unit for pumping wastewater, in particular for homogenizing the water in the clear sludge tank, and with a turbid water drain.
  • Such clear sludge tanks are used in a wide variety of designs and dimensions in clearing plants of all kinds. These clear sludge tanks are part of a clearing system which is used for the purification of process and waste water, hereinafter referred to as "waste water". Biological reactors are used to purify waste water. In these, the ingredients of the wastewater are broken down by microorganisms. If the
  • Microorganisms have died, the concentration of solid matter consisting of dead biomass in the wastewater grows. Too high a concentration of solids interferes with the biological living conditions of the microorganisms due to an increasing lack of nutrients, which leads to a deterioration in the biological degradation process. Therefore, the excess biomass must be continuously deducted. This mass is called excess sludge. Simple and open atmospheric bioreactor stages as used in municipal sewage treatment are used, work with concentrations of approx. 0.7% - 1% dry matter (TS) on biological mass. High-performance biologies, such as B. Tower biologies in industrial processes are operated with up to 1.7% to 2% dry matter.
  • TS dry matter
  • the dead biomass is removed from the reactor with a feed stream and fed to a clear sludge tank.
  • the sludge mass supplied therefore has the solid concentration of the reactor.
  • This process is called sludge thickening.
  • larger systems e.g. B. with anaerobic sludge digestion - this process takes place in two stages. This is then referred to as sludge dewatering and sludge dewatering.
  • the sludge is thickened using specially designed equipment. Essentially, these are sieve drums or belt presses. In both devices, a flocculant must be added to the sludge, which supports the formation of larger solid units. This is necessary because of it is a sieving process.
  • the flocculants are polymers which are very expensive and which are complex and energy-intensive to produce. Since the aforementioned processes, in particular the mechanical ones, are not operated continuously, the remaining sediment water is fed back into the reactors intermittently. This disturbs the balance within the reactors. Finally, the methods for sludge thickening known from the prior art require considerable personnel expenditure and the energy requirement for sludge thickening is also considerable.
  • the sludge In small and medium-sized sewage treatment plants, the sludge is statically dewatered by sedimentation. The sludge is first mixed, ie homogenized, with a stirring device. Then let the solids sediment. The resulting excess of water is called sediment. This is removed with exhaust pipes to the level of the "sludge level".
  • the homogenization ie the stirring of the sludge, is either carried out by Ruhrwerke or a sludge pump, which is required anyway for the demand of the waste water, is also used for stirring / homogenizing the waste water in the clear sludge tank. To do this, the slurry pump is connected to a jet nozzle.
  • a disadvantage of this static thickening is that the process runs very slowly and thickening only up to a dry substance content of about 2.5% is possible.
  • the invention has for its object to provide a device for sludge dewatering, which is simple, inexpensive to manufacture and the operating costs are low.
  • a clear sludge tank with a delivery unit for pumping wastewater, in particular for homogenizing the wastewater in the clear sludge tank, and with a turbid water drain is achieved in that the wastewater reaches the turbid water drain via a membrane, and that of the Conveyor unit wastewater set in motion sweeps across the membrane.
  • the dry matter in the wastewater can be separated from the turbid water with simple means. Because of the comparatively large dimension of the dry substance, the pore or hole size of the membrane can be relatively large, so that even with small pressure differences on both sides of the membrane, a sufficiently large amount of turbid water through the membrane can step through.
  • the performance of the sludge dewatering can be controlled within a wide range using a suitably sized membrane.
  • the clear sludge tank With the clear sludge tank according to the invention, it is possible to continuously withdraw sludge water from the clear sludge tank, so that due to the continuous mode of operation, a very low rate of sludge water separation is sufficient to carry out the desired sludge dewatering. Because of the continuous operation, the processes upstream of the clear sludge tank and the processes downstream of the clear sludge tank can also be operated more stably, which has a positive effect on the wastewater quality and the susceptibility to faults of the clearing plant.
  • the sludge dewatering according to the invention can be implemented with little capital investment and can also be easily automated because of the continuous operation, so that there are no personnel costs.
  • the sludge dewatering according to the invention does not require any
  • Flocculant which further reduces operating costs. It is also ideal for retrofitting existing systems.
  • a variant of the invention provides that the clear sludge container is at least partially double-walled, that the inner wall of the
  • Clear sludge tank is designed as a membrane and that the turbid water drain between the membrane and the second wall flows into the clear sludge tank.
  • the membrane area can be made almost arbitrarily large, so that the performance of the sludge dewatering can be adapted to the requirements within wide limits without the performance of the delivery unit and thus also its energy requirement having to be changed.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that a sludge pump is used as the delivery unit, that the sludge pump feeds waste water into a pressure line, and that the pressure line is double-walled at least in sections, that the inner wall is designed as a membrane, and that the turbid water discharge between the membrane and the second wall into the pressure line.
  • the sludge pre-dewatering can also take place outside the clear sludge tank, namely if Sludge pump is arranged outside the clear sludge tank.
  • only a piece of the pressure line has to be double-walled at least in sections in order to be able to carry out the sludge dewatering according to the invention. This embodiment is therefore particularly suitable for retrofitting existing clarification plants or clear sludge tanks.
  • the wastewater in the clear sludge tank can be homogenized simultaneously with the sludge pre-dewatering by means of a pressure jet agitator.
  • a pressure jet agitator By choosing the flow resistance of the pressure jet pressure device and in relation to the permeability of the membrane and the size of the membrane, on the one hand a sufficiently high sludge dewatering rate can be achieved and on the other hand the homogenization in the clear sludge tank can be carried out sufficiently well.
  • a dysentery is used as the delivery unit, that the dysentery is surrounded by an at least partially double-walled flow guide body, that the wall of the flow guide body facing the ruhrwerk is designed as a membrane, and that the turbid water discharge between the membrane and the second wall is in the Stromungsleitkorper mouths.
  • This variant of the sludge pre-dewatering according to the invention is only necessary to arrange a flow guide body according to the invention in the Ruhrwerk, so that the cross-flow flow generated by the Ruhrwerk ensures adequate cleaning of the membrane. Additional energy costs are also not necessary in this embodiment of the invention.
  • the Stromungsleitkorper is preferably tubular.
  • FIG. 1 shows a detail from a view from above of a first exemplary embodiment according to the invention
  • FIG. 2 shows an aeration device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment according to the invention based on a pressure jet stirrer
  • Figure 4 is a representation of another exemplary embodiment according to the invention.
  • Figure 5 shows an arrangement of several clear sludge tanks with pressure jet homogenization according to the prior art.
  • each clear sludge tank 1 has a pressure jet nozzle 11 with which the waste water in the clear sludge tank 1 can be homogenized.
  • the waste water is homogenized by pumping waste water from the pressure jet nozzle 11 into the clear sludge tank.
  • the wastewater in the clear sludge tank 1 is set in motion and thus causes a homogenization of the wastewater in the clear sludge tank 1.
  • the term “delivery aggregate” encompasses all facilities suitable for the homogenization of waste water.
  • FIG. 1 shows part of the container wall 13 of a clear sludge container 1 in section.
  • the container wall 13 of the clear sludge container 1 is partially double-walled.
  • An inner wall is designed as a membrane 15.
  • An outer wall 17 seals the clear sludge container 1 from the environment. Between the membrane 15 and the outer wall 17, a turbid water drain 19 is shown schematically.
  • the wastewater in the clear sludge tank 1 is shown in FIG. 1 by arrows 19. Driven by a delivery unit, not shown, it strokes the membrane 15 and cleans them of deposits that consist of dry matter.
  • the openings 21 of the membrane 15 are selected such that the dry substance cannot penetrate through the membrane 15 and a sufficiently large amount of turbid water can get into the space between the membrane 15 and the outer wall 17. From there, the cloudy water is discharged via the cloudy water drain 9.
  • the area of the membrane 15 can be varied within both limits in accordance with the requirements for the performance of the sludge dewatering. Since in the clear sludge tank 1 a delivery unit for homogenizing the waste water is required anyway, there are no additional investment costs for the movement of the waste water over the membrane 15 in the cross-flow method. The energy requirement is also very low, since it is sufficient if the waste water sweeps over the large area of the membrane 15 at a low flow rate.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment, namely a Ruhrwerk 23, consisting of a submersible motor 25 and a propeller 27.
  • a Ruhrtechnik 23 consisting of a submersible motor 25 and a propeller 27.
  • Such a ruhr plant is introduced into the clear sludge tank 1 (see FIG. 5), so that the Propeller 27 driven by the submersible motor 25 brings about the homogenization of the waste water located in the clear sludge tank 1.
  • at least the propeller 27 of the Ruhrtechnik 23 is now surrounded by a double-walled flow guide body 29.
  • the propeller 27 requests the wastewater, indicated by the arrows 19, via the inner wall of the flow guide body 29, which is designed as a membrane 15.
  • the membrane 15 is thereby cleaned of deposits.
  • a turbid water drain 9 is provided between the membrane 15 and the outer wall 17 of the flow guide body 17, so that the turbid water penetrating through the membrane 15 can be drawn off and, as a result, the sludge in the clear sludge tank 1 is drained.
  • This embodiment is outstandingly suitable for retrofitting existing clear sludge containers, since only a new Ruhr device with a flow guide body 29 according to the invention is required, or even an existing Ruhr device 23 can be retrofitted with a flow guide body 29 according to the invention.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a sludge dewatering according to the invention.
  • This exemplary embodiment comprises a sludge pump 31, which alternatively via a drain line 33 waste water from the
  • the slurry pump 31 requests the wastewater into a pressure line 35, which with a pressure jet nozzle in Clear sludge container 1 is connected.
  • a part of the pressure line 35 is double-walled, the inner wall being designed as a membrane 15 and the outer wall 17 forming a seal from the surroundings.
  • a turbid water drain 9 is provided, through which the turbid water that has passed through the membrane 15 can be drawn off.
  • the sludge dewatering can be set within wide limits by suitable adjustment of the size of the membrane 15 and its permeability to cloudy water and the flow resistance of the pressure jet nozzle 11. This exemplary embodiment is also ideal for retrofitting existing clearing systems.
  • FIG. 4 A further variant of a clear sludge dewatering according to the invention is shown schematically in FIG. 4.
  • the pressure line 35 does not end in a pressure jet nozzle 11, as in that
  • a shut-off valve 39 is provided both in the pressure line 35 and in the line 37. The position of the shut-off valves 39 allows the flow of the sludge-water mixture conveyed by the sludge pump 31 to be directed to where it is desired.
  • the shut-off valves 39 can also Control of the dynamic pressure on the membrane 15 can be used.
  • a sensor 39 for measuring the solids content in the waste water is also arranged in the pressure line 35 in this exemplary embodiment.
  • This sensor 39 is connected to a control device 41 via a signal line.
  • the signal of the sensor 39 is an input variable for the control 41, which controls the demand of the sludge pump 31 and / or the position of the shut-off valves 39 as a function of this and other input variables, not shown, so that the desired sludge dewatering is achieved.

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Abstract

A sludge concentration is disclosed, which permits a continuous sludge concentration as addition to the existent treatment works plant. The sludge concentration can be carried out without flocculating agents and furthermore fully automatically. The invention relates to a clarifying sludge container with a pumping unit for pumping effluent, in particular for the homogenisation of the water in the clarifying sludge container and comprising a turbid water extraction.

Description

Klarschlammbehalter mit einer Einrichtung zur SchlammvorentwasserungClear sludge container with a device for sludge dewatering
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Klarschlammbehalter mit einem Forderaggregat zum Fordern von Abwasser, insbesondere zur Homogenisierung des im Klarschlammbehalter befindlichen Wassers, und mit einem Trubwasserabzug .The invention relates to a clear sludge tank with a pumping unit for pumping wastewater, in particular for homogenizing the water in the clear sludge tank, and with a turbid water drain.
Solche Klarschlammbehalter werden in den verschiedensten Ausfuhrungen und Abmessungen in Klaranlagen aller Art eingesetzt. Diese Klarschlammbehalter sind Teil einer Klaranlage, die zur Reinigung von Prozess- und Abwassern, nachfolgend als "Abwasser" bezeichnet, eingesetzt werden. Zur Reinigung von Abwassern werden biologische Reaktoren eingesetzt. In diesen werden durch Mikroorganismen die Inhaltsstoffe des Abwassers abgebaut. Wenn dieSuch clear sludge tanks are used in a wide variety of designs and dimensions in clearing plants of all kinds. These clear sludge tanks are part of a clearing system which is used for the purification of process and waste water, hereinafter referred to as "waste water". Biological reactors are used to purify waste water. In these, the ingredients of the wastewater are broken down by microorganisms. If the
Mikroorganismen abgestorben sind, wachst die Konzentration an aus abgestorbener Biomasse bestehenden Feststoffen in den Abwassern. Eine zu hohe Konzentration von Feststoffen stört wegen zunehmendem Nahrstoffmangel die biologischen Lebensbedingungen der Mikroorganismen, was zu einer Verschlechterung des biologischen Abbauprozesses fuhrt. Daher muss kontinuierlich der entstehende Uberschuss an Biomasse abgezogen werden. Diese Masse wird als Uberschussschlamm bezeichnet. Einfache und offene atmosphärische Bioreaktorstufen, wie sie in der kommunalen Klärtechnik eingesetzt werden, arbeiten mit Konzentrationen von ca. 0,7 % - 1 % Trockensubstanz (TS) an biologischer Masse. Hochleistungsb ologien, wie z. B. Turmbiologien m industriellen Prozessen, werden mit bis zu 1,7 % bis 2 % Trockensubstanz betrieben.Microorganisms have died, the concentration of solid matter consisting of dead biomass in the wastewater grows. Too high a concentration of solids interferes with the biological living conditions of the microorganisms due to an increasing lack of nutrients, which leads to a deterioration in the biological degradation process. Therefore, the excess biomass must be continuously deducted. This mass is called excess sludge. Simple and open atmospheric bioreactor stages as used in municipal sewage treatment are used, work with concentrations of approx. 0.7% - 1% dry matter (TS) on biological mass. High-performance biologies, such as B. Tower biologies in industrial processes are operated with up to 1.7% to 2% dry matter.
Die abgestorbene Biomasse wird mit einem Forderstrom dem Reaktor entnommen und einem Klarschlammbehalter zugeführt. Die zugefuhrte Schlammmasse besitzt daher die Feststoffkonzentration des Reaktors. Um einerseits das Volumen des abgezogenen Abwassers zu reduzieren und andererseits eine Weiterbehandlung desselben zu ermöglichen, ist es notwendig, die sehr geringe Schlammmassenkonzentration zu erhohen.The dead biomass is removed from the reactor with a feed stream and fed to a clear sludge tank. The sludge mass supplied therefore has the solid concentration of the reactor. In order on the one hand to reduce the volume of the wastewater drawn off and on the other hand to enable it to be further treated, it is necessary to increase the very low sludge mass concentration.
Dieser Prozess wird als Schlammeindickung bezeichnet. Bei größeren Anlagen - z. B. mit einer anaeroben Schlammfaulung - geschieht dieser Prozess zweistufig. Es wird dann von einer Schlammvorentwasserung und einer Schlammentwasserung gesprochen .This process is called sludge thickening. For larger systems - e.g. B. with anaerobic sludge digestion - this process takes place in two stages. This is then referred to as sludge dewatering and sludge dewatering.
Bei mittleren und großen Klaranlagen wird der Schlamm mit eigens dafür vorgesehenen Apparaten eingedickt. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Siebtrommeln oder Siebbandpressen. Bei beiden Apparaten muss dem Schlamm ein Flockungsmittel zugesetzt werden, das die Bildung größerer Feststoffeinheiten unterstützt. Dies ist notwendig, da es sich um einen Siebprozess handelt. Bei den Flockungsmitteln handelt es sich um Polymere, die sehr teuer sind und deren Herstellung aufwandig und energieintensiv ist. Da die vorgenannten Verfahren, insbesondere die maschinellen, nicht kontinuierlich betrieben werden, wird das verbleibende Trubwassers stoßweise in die Reaktoren zurückgeführt. Dadurch wird das Gleichgewicht innerhalb der Reaktoren gestört. Schließlich benotigen die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Schlammeindickung einen erheblichen Personalaufwand und auch der Energiebedarf für die Schlammeindickung ist erheblich.In medium and large clarification plants, the sludge is thickened using specially designed equipment. Essentially, these are sieve drums or belt presses. In both devices, a flocculant must be added to the sludge, which supports the formation of larger solid units. This is necessary because of it is a sieving process. The flocculants are polymers which are very expensive and which are complex and energy-intensive to produce. Since the aforementioned processes, in particular the mechanical ones, are not operated continuously, the remaining sediment water is fed back into the reactors intermittently. This disturbs the balance within the reactors. Finally, the methods for sludge thickening known from the prior art require considerable personnel expenditure and the energy requirement for sludge thickening is also considerable.
Bei kleinen und mittleren Klaranlagen wird der Schlamm statisch durch Sedimentation entwassert. Dabei wird der Schlamm zunächst mit einer Ruhrvorrichtung aufgemischt, d. h. homogenisiert. Danach lasst man die Feststoffe sedimentieren . Den sich dabei bildenden Überstand an Wasser nennt man Trubwasser. Dieses wird mit Abzugsrohren bis auf das Niveau des "Schlammspiegels" entnommen. Die Homogenisierung, d. h. das Aufruhren des Schlammes, wird entweder durch Ruhrwerke vorgenommen oder es wird eine Schlammpumpe, die man ohnehin für die Forderung der Abwasser benotigt, auch zum Rühren/Homogenisieren des im Klarschlammbehalter befindlichen Abwassers eingesetzt. Dazu wird die Schlammpumpe mit einer Strahldüse verbunden. Nachteilig an dieser statischen Eindickung ist, dass der Prozess sehr langsam ablauft und eine Eindickung nur bis zu einem Trockensubstanzgehalt von etwa 2,5 % möglich ist.In small and medium-sized sewage treatment plants, the sludge is statically dewatered by sedimentation. The sludge is first mixed, ie homogenized, with a stirring device. Then let the solids sediment. The resulting excess of water is called sediment. This is removed with exhaust pipes to the level of the "sludge level". The homogenization, ie the stirring of the sludge, is either carried out by Ruhrwerke or a sludge pump, which is required anyway for the demand of the waste water, is also used for stirring / homogenizing the waste water in the clear sludge tank. To do this, the slurry pump is connected to a jet nozzle. A disadvantage of this static thickening is that the process runs very slowly and thickening only up to a dry substance content of about 2.5% is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Schlammvorentwasserung bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist, kostengünstig herstellbar ist und deren Betriebskosten gering sind.The invention has for its object to provide a device for sludge dewatering, which is simple, inexpensive to manufacture and the operating costs are low.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, dass ein Klarschlammbehalter mit einem Forderaggregat zum Fordern von Abwasser, insbesondere zur Homogenisierung des im Klarschlammbehalter befindlichen Abwassers, und mit einem Trubwasserabzug dadurch gelost, dass das Abwasser über eine Membran in den Trubwasserabzug gelangt, und dass das von dem Forderaggregat m Bewegung gesetzte Abwasser die Membran überstreicht .This object is achieved according to the invention in that a clear sludge tank with a delivery unit for pumping wastewater, in particular for homogenizing the wastewater in the clear sludge tank, and with a turbid water drain is achieved in that the wastewater reaches the turbid water drain via a membrane, and that of the Conveyor unit wastewater set in motion sweeps across the membrane.
Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages
Durch den Einsatz einer Membran zwischen dem im Klarschlammbehalter befindlichen Abwasser und dem Trubwasserabzug kann mit einfachen Mitteln eine Trennung der im Abwasser befindlichen Trockensubstanz vom Trubwasser erfolgen. Wegen der vergleichsweise großen Abmessung der Trockensubstanz kann die Poren- oder Lochgroße der Membran relativ groß sein, so dass selbst bei geringen Druckunterschieden auf beiden Seiten der Membran eine ausreichend große Menge von Trubwasser durch die Membran hindurchtreten kann. Außerdem kann durch eine geeignet groß gewählte Membran die Leistung der Schlammvorentwasserung in weiten Grenzen gesteuert werden. Durch den Einsatz eines ohnehin vorhandenen Forderaggregats, welches das Abwasser so in Bewegung versetzt, dass es über die Membran fließt, wird das Zusetzen der Membran durch die im Abwasser befindliche Trockensubstanz verhindert und gleichzeitig eine Homogenisierung des Abwassers erreicht.Through the use of a membrane between the wastewater in the clear sludge tank and the turbid water drain, the dry matter in the wastewater can be separated from the turbid water with simple means. Because of the comparatively large dimension of the dry substance, the pore or hole size of the membrane can be relatively large, so that even with small pressure differences on both sides of the membrane, a sufficiently large amount of turbid water through the membrane can step through. In addition, the performance of the sludge dewatering can be controlled within a wide range using a suitably sized membrane. Through the use of an already existing conveying unit which sets the waste water in motion so that it flows over the membrane, the clogging of the membrane by the dry substance in the waste water is prevented and at the same time homogenization of the waste water is achieved.
Mit dem erfindungsgemaßen Klarschlammbehalter ist es möglich, kontinuierlich Trubwasser aus dem Klarschlammbehalter abzuziehen, so dass wegen der kontinuierlichen Betriebsweise eine sehr geringe Abscheiderate an Trubwasser ausreicht, um die gewünschte Schlammvorentwasserung durchzufuhren. Wegen des kontinuierlichen Betriebs können auch die dem Klarschlammbehalter vorgelagerten und die dem Klarschlammbehalter nachgelagerten Prozesse einer Klaranlage stabiler betrieben werden, was sich positiv auf die Abwasserqualitat und die Störanfälligkeit der Klaranlage auswirkt .With the clear sludge tank according to the invention, it is possible to continuously withdraw sludge water from the clear sludge tank, so that due to the continuous mode of operation, a very low rate of sludge water separation is sufficient to carry out the desired sludge dewatering. Because of the continuous operation, the processes upstream of the clear sludge tank and the processes downstream of the clear sludge tank can also be operated more stably, which has a positive effect on the wastewater quality and the susceptibility to faults of the clearing plant.
Dadurch, dass, mit Ausnahme der Membran, nur ohnehin vorhandene Baugruppen der Klaranlage bzw. des Klarschla mbehalters eingesetzt werden, ist die erfindungsgemaße Schlammvorentwasserung mit wenig Kapitaleinsatz realisierbar und kann außerdem wegen des kontinuierlichen Betriebs leicht automatisiert werden, so dass keine Personalkosten anfallen. Außerdem benotigt die erfindungsgemäße Schlammvorentwasserung keineThe fact that, with the exception of the membrane, only existing modules of the clarification plant or the clarification sludge tank are used, the sludge dewatering according to the invention can be implemented with little capital investment and can also be easily automated because of the continuous operation, so that there are no personnel costs. In addition, the sludge dewatering according to the invention does not require any
Flockungsmittel, was die Betriebskosten weiter reduziert. Sie ist auch zur Nachrüstung bestehender Anlagen bestens geeignet .Flocculant, which further reduces operating costs. It is also ideal for retrofitting existing systems.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der Klarschlammbehalter mindestens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, dass die innere Wand desA variant of the invention provides that the clear sludge container is at least partially double-walled, that the inner wall of the
Klarschlammbehalters als Membran ausgebildet ist und dass der Trubwasserabzug zwischen Membran und zweiter Wand in den Klarschlammbehalter mundet. Bei dieser Variante der Erfindung kann die Membranflache nahezu beliebig groß gemacht werden, so dass die Leistung der Schlammvorentwasserung in weiten Grenzen dem Bedarf angepasst werden kann, ohne dass die Leistung des Forderaggregats und damit auch dessen Energiebedarf verändert werden muss.Clear sludge tank is designed as a membrane and that the turbid water drain between the membrane and the second wall flows into the clear sludge tank. In this variant of the invention, the membrane area can be made almost arbitrarily large, so that the performance of the sludge dewatering can be adapted to the requirements within wide limits without the performance of the delivery unit and thus also its energy requirement having to be changed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Forderaggregat eine Schlammpumpe eingesetzt wird, dass die Schlammpumpe Abwasser in eine Druckleitung fordert, und dass die Druckleitung mindestens abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist, dass die innere Wand als Membran ausgebildet ist und dass der Trubwasserabzug zwischen Membran und zweiter Wand in die Druckleitung mundet. Bei dieser Ausfuhrungsform kann die Schlammvorentwasserung auch außerhalb des Klarschlammbehalters erfolgen, wenn nämlich die Schlammpumpe außerhalb des Klarschlammbehalters angeordnet ist. Bei dieser Ausfύhrungsform muss lediglich ein Stuck der Druckleitung mindestens abschnittsweise doppelwandig ausgebildet werden, um die erfindungsgemaße Schlammvorentwasserung durchfuhren zu können. Diese Ausfuhrungsform eignet sich deshalb ganz besonders zur Nachrüstung bestehender Klaranlagen bzw. Klarschlammbehalter.A further advantageous embodiment of the invention provides that a sludge pump is used as the delivery unit, that the sludge pump feeds waste water into a pressure line, and that the pressure line is double-walled at least in sections, that the inner wall is designed as a membrane, and that the turbid water discharge between the membrane and the second wall into the pressure line. In this embodiment, the sludge pre-dewatering can also take place outside the clear sludge tank, namely if Sludge pump is arranged outside the clear sludge tank. In this embodiment, only a piece of the pressure line has to be double-walled at least in sections in order to be able to carry out the sludge dewatering according to the invention. This embodiment is therefore particularly suitable for retrofitting existing clarification plants or clear sludge tanks.
Wenn die Druckleitung das Retenat zu einer im Klarschlammbehalter angeordneten Düse fordert, kann gleichzeitig mit der Schlammvorentwasserung auch eine Homogenisierung des im Klarschlammbehalter befindlichen Abwassers mittels eines Druckstrahlruhrgerats erfolgen. Durch die Wahl des Stromungswiderstands des Druckstrahlruckgerats und im Verhältnis zu der Durchlässigkeit der Membran und der Große der Membran kann einerseits eine ausreichend hohe Schlammentwasserungsrate erzielt werden und andererseits die Homogenisierung im Klarschlammbehalter ausreichend gut erfolgen .If the pressure line requests the retenate to a nozzle arranged in the clear sludge tank, the wastewater in the clear sludge tank can be homogenized simultaneously with the sludge pre-dewatering by means of a pressure jet agitator. By choosing the flow resistance of the pressure jet pressure device and in relation to the permeability of the membrane and the size of the membrane, on the one hand a sufficiently high sludge dewatering rate can be achieved and on the other hand the homogenization in the clear sludge tank can be carried out sufficiently well.
In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Forderaggregat ein Ruhrwerk eingesetzt ist, dass das Ruhrwerk von einem mindestens teilweise doppelwandigen Stromungsleitkorper umgeben ist, dass die dem Ruhrwerk zugewandte Wand des Stromungsleitkorpers als Membran ausgebildet ist und dass der Trubwasserabzug zwischen Membran und zweiter Wand in den Stromungsleitkorper mundet. Bei dieser Variante der erfindungsgemaßen Schlammvorentwasserung ist es lediglich notwendig, um das Ruhrwerk einen erfindungsgemäßen Stromungsleitkorper anzuordnen, so dass die vom Ruhrwerk erzeugte Cross-Flow-Stromung über die Membran für eine ausreichende Reinigung der Membran sorgt. Zus tzliche Energiekosten sind auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung nicht erforderlich.In a further addition to the invention, it is provided that a dysentery is used as the delivery unit, that the dysentery is surrounded by an at least partially double-walled flow guide body, that the wall of the flow guide body facing the ruhrwerk is designed as a membrane, and that the turbid water discharge between the membrane and the second wall is in the Stromungsleitkorper mouths. at This variant of the sludge pre-dewatering according to the invention is only necessary to arrange a flow guide body according to the invention in the Ruhrwerk, so that the cross-flow flow generated by the Ruhrwerk ensures adequate cleaning of the membrane. Additional energy costs are also not necessary in this embodiment of the invention.
Vorzugsweise wird der Stromungsleitkorper rohrformig ausgebildet .The Stromungsleitkorper is preferably tubular.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be gathered from the following drawing, its description and the patent claims.
Zeichnungdrawing
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Ansicht von oben eines ersten erfindungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiels,FIG. 1 shows a detail from a view from above of a first exemplary embodiment according to the invention,
Figur 2 ein erfindungsge aßes Ruhrgerat,FIG. 2 shows an aeration device according to the invention,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiels basierend auf einem Druckstrahlruhrgerat , Figur 4 eine Darstellung eines weiteren erfindungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiels undFIG. 3 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment according to the invention based on a pressure jet stirrer, Figure 4 is a representation of another exemplary embodiment according to the invention and
Figur 5 eine Anordnung von mehreren Klarschlammbehaltern mit Druckstrahlhomogenisierung nach dem Stand der Technik.Figure 5 shows an arrangement of several clear sludge tanks with pressure jet homogenization according to the prior art.
Beschreibung der AusfuhrungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Anhand der Fig. 5 soll nachfolgend zunächst die prinzipielle Anordnung und Ausgestaltung der Klarschlammbehalter beschrieben werden, bevor auf die erfindungsgemaßen Ausfuhrungsformen im Detail eingegangen wird. In Fig. 5 sind drei Klarschlammbehalter 1 dargestellt. Die Klarschlammbehalter 1 bestehen im Wesentlichen aus einer zylindrischen Wand und einer Bodenplatte (nicht dargestellt) . Zwischen den Klarschlammbehaltern 1 ist eine Verteilstation 3 mit einem Zulauf 5 angeordnet. Je nach Stellung eines Zulauf- Verteilschiebers 7 wird das Abwasser in einen der drei Klarschlammbehalter 1 gepumpt. An der Oberflache der Klarschlammbehalter 1 sieht man je einen Trubwasserabzug 9. Außerdem ist in jedem Klarschlammbehalter 1 eine Druckruhrstrahlduse 11 vorhanden, mit der eine Homogenisierung des im Klarschlammbehalter 1 befindlichen Abwassers vorgenommen werden kann. Die Homogenisierung des Abwassers erfolgt bei diesem Ausfuhrungsbeispiel dadurch, dass Abwasser aus der Druckruhrstrahlduse 11 in den Klarschlammbehalter gepumpt wird. Dadurch wird das im Klarschlammbehalter 1 befindliche Abwasser in Bewegung gebracht und somit eine Homogenisierung des im Klarschlammbehalter 1 befindlichen Abwassers bewirkt.5, the basic arrangement and design of the clear sludge tank will be described below, before going into detail about the embodiments according to the invention. 5 three clear sludge containers 1 are shown. The clear sludge containers 1 essentially consist of a cylindrical wall and a base plate (not shown). A distribution station 3 with an inlet 5 is arranged between the clear sludge tanks 1. Depending on the position of an inlet distributor slide 7, the waste water is pumped into one of the three clear sludge tanks 1. On the surface of the clear sludge tank 1 one can see a turbid water discharge 9. In addition, each clear sludge tank 1 has a pressure jet nozzle 11 with which the waste water in the clear sludge tank 1 can be homogenized. In this exemplary embodiment, the waste water is homogenized by pumping waste water from the pressure jet nozzle 11 into the clear sludge tank. As a result, the wastewater in the clear sludge tank 1 is set in motion and thus causes a homogenization of the wastewater in the clear sludge tank 1.
Andere aus dem Stand der Technik bekannte Einrichtungen zur Homogenisierung des Abwassers benutzen ein Ruhrwerk um das im Klarschlammbehalter 1 befindliche Abwasser in Bewegung zu bringen und dadurch zu homogenisieren. Im Zusammenhang mit der Erfindung umfasst der Begriff "Forderaggregat" samtliche zur Homogenisierung von Abwasser geeigneten Einrichtungen.Other devices known from the prior art for homogenizing the wastewater use a digester to move the wastewater in the clear sludge tank 1 and thereby homogenize it. In connection with the invention, the term “delivery aggregate” encompasses all facilities suitable for the homogenization of waste water.
Anhand der Fig. 1 wird ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Klarschlammbehalters beschrieben, an dem das Prinzip der erfindungsgemaßen Schlammvorentwasserung deutlich wird. Fig. 1 zeigt einen Teil der Behalterwand 13 eines Klarschlammbehalters 1 im Schnitt. Die Behalterwand 13 des Klarschlammbehalters 1 ist teilweise doppelwandig ausgeführt. Eine innere Wand ist als Membran 15 ausgebildet. Eine äußere Wand 17 dichtet den Klarschlammbehalter 1 zur Umgebung ab. Zwischen Membran 15 und äußerer Wand 17 ist ein Trubwasserabzug 19 schematisch dargestellt. Das im Klarschlammbehalter 1 befindliche Abwasser ist m Fig. 1 durch Pfeile 19 dargestellt. Es streicht, angetrieben von einem nicht dargestellten Forderaggregat, an der Membran 15 vorbei und reinigt diese von Ablagerungen, die aus Trockensubstanz bestehen. Die Offnungen 21 der Membran 15 sind so gewählt, dass die Trockensubstanz nicht durch die Membran 15 hindurchdringen kann und eine ausreichend große Menge Trubwasser in den Zwischenraum zwischen Membran 15 und äußerer Wand 17 gelangen kann. Von dort wird das Trubwasser über den Trubwasserabzug 9 abgeführt. Die Flache der Membran 15 kann entsprechend den Anforderungen an die Leistung der Schlammvorentwasserung in beiden Grenzen variiert werden. Da in dem Klarschlammbehalter 1 ohnehin ein Forderaggregat zur Homogenisierung des Abwassers erforderlich ist, entstehen für die Bewegung des Abwassers über die Membran 15 im Cross-Flow- Verfahren keine zusatzlichen Investitionskosten. Auch der Energiebedarf ist sehr gering, da es ausreicht, wenn das Abwasser mit geringer Stromungsgeschwindigkeit über die große Flache der Membran 15 streicht. Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemaßen Schlammvorentwasserung ist neben den geringen Investitionskosten die Tatsache, dass sie kontinuierlich und ohne Personalauf and betrieben werden kann. Dadurch genügt es, eine geringe Trubwassermenge pro Zeiteinheit abzuscheiden, um die gewünschte Schlammvorentwasserung zu erreichen.1, a first exemplary embodiment of a clear sludge tank according to the invention is described, in which the principle of the sludge dewatering according to the invention becomes clear. Fig. 1 shows part of the container wall 13 of a clear sludge container 1 in section. The container wall 13 of the clear sludge container 1 is partially double-walled. An inner wall is designed as a membrane 15. An outer wall 17 seals the clear sludge container 1 from the environment. Between the membrane 15 and the outer wall 17, a turbid water drain 19 is shown schematically. The wastewater in the clear sludge tank 1 is shown in FIG. 1 by arrows 19. Driven by a delivery unit, not shown, it strokes the membrane 15 and cleans them of deposits that consist of dry matter. The openings 21 of the membrane 15 are selected such that the dry substance cannot penetrate through the membrane 15 and a sufficiently large amount of turbid water can get into the space between the membrane 15 and the outer wall 17. From there, the cloudy water is discharged via the cloudy water drain 9. The area of the membrane 15 can be varied within both limits in accordance with the requirements for the performance of the sludge dewatering. Since in the clear sludge tank 1 a delivery unit for homogenizing the waste water is required anyway, there are no additional investment costs for the movement of the waste water over the membrane 15 in the cross-flow method. The energy requirement is also very low, since it is sufficient if the waste water sweeps over the large area of the membrane 15 at a low flow rate. In addition to the low investment costs, the fact that it can be operated continuously and without personnel is particularly advantageous in the sludge dewatering according to the invention. It is therefore sufficient to separate a small amount of turbid water per unit of time in order to achieve the desired sludge dewatering.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel, nämlich ein Ruhrwerk 23, bestehend aus einem Tauchmotor 25 und einem Propeller 27, dargestellt. Ein solches Ruhrwerk wird in den Klarschlammbehalter 1 (siehe Fig. 5) eingebracht, so dass der vom Tauchmotor 25 angetriebene Propeller 27 die Homogenisierung des im Klarschlammbehalter 1 befindlichen Abwassers bewirkt. Erfindungsgemaß wird nun mindestens der Propeller 27 des Ruhrwerks 23 von einem doppelwandigen Stromungsleitkorper 29 umgeben. Der Propeller 27 fordert das Abwasser, durch die Pfeile 19 angedeutet, über die als Membran 15 ausgeführte innere Wand des Stromungsleitkorpers 29. Dadurch wird die Membran 15 von Ablagerungen gereinigt. Zwischen der Membran 15 und der äußeren Wand 17 des Stromungsleitkorpers 17 ist ein Trubwasserabzug 9 vorgesehen, so dass das durch die Membran 15 dringende Trubwasser abgezogen werden kann und im Ergebnis eine Entw sserung des im Klarschlammbehalter 1 befindlichen Schlamms erfolgt. Diese Ausfuhrungsform eignet sich hervorragend für die Nachrüstung bestehender Klarschlammbehalter, da lediglich ein neues Ruhrgerat mit erfindungsgemaßem Stromungsleitkorper 29 erforderlich ist oder sogar ein bestehendes Ruhrgerat 23 mit einem erfindungsgemaßen Stromungsleitkorper 29 nachgerustet werden kann.2 shows a further exemplary embodiment, namely a Ruhrwerk 23, consisting of a submersible motor 25 and a propeller 27. Such a ruhr plant is introduced into the clear sludge tank 1 (see FIG. 5), so that the Propeller 27 driven by the submersible motor 25 brings about the homogenization of the waste water located in the clear sludge tank 1. According to the invention, at least the propeller 27 of the Ruhrwerk 23 is now surrounded by a double-walled flow guide body 29. The propeller 27 requests the wastewater, indicated by the arrows 19, via the inner wall of the flow guide body 29, which is designed as a membrane 15. The membrane 15 is thereby cleaned of deposits. Between the membrane 15 and the outer wall 17 of the flow guide body 17, a turbid water drain 9 is provided so that the turbid water penetrating through the membrane 15 can be drawn off and, as a result, the sludge in the clear sludge tank 1 is drained. This embodiment is outstandingly suitable for retrofitting existing clear sludge containers, since only a new Ruhr device with a flow guide body 29 according to the invention is required, or even an existing Ruhr device 23 can be retrofitted with a flow guide body 29 according to the invention.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Schlammvorentwasserung dargestellt. Dieses Ausfuhrungsbeispiel umfasst eine Schlammpumpe 31, welche alternativ über eine Abzugleitung 33 Abwasser aus dem3 shows a further exemplary embodiment of a sludge dewatering according to the invention. This exemplary embodiment comprises a sludge pump 31, which alternatively via a drain line 33 waste water from the
Klarschlammbehalter 1 absaugt oder aus dem Zulauf 5 Wasser ansaugt. Die Schlammpumpe 31 fordert das Abwasser in eine Druckleitung 35, die mit einer Druckruhrstrahlduse im Klarschlammbehalter 1 in Verbindung steht. Ein Teil der Druckleitung 35 ist doppelwandig ausgeführt, wobei die innere Wand als Membran 15 ausgebildet ist und die äußere Wand 17 eine Abdichtung zur Umgebung herstellt. Zwischen Membran 15 und äußerer Wand 17 ist ein Trubwasserabzug 9 vorgesehen, durch den das durch die Membran 15 hindurchgetretene Trubwasser abgezogen werden kann. Durch eine geeignete Abstimmung der Große der Membran 15 sowie deren Durchlässigkeit für Trubwasser und dem Stromungswiderstand der Druckstrahlduse 11 kann die Schlammvorentwasserung in weiten Grenzen eingestellt werden. Auch dieses Ausfuhrungsbeispiel eignet sich hervorragend für eine Nachrüstung bestehender Klaranlagen.Sucks out the clear sludge tank 1 or sucks in water from the inlet 5. The slurry pump 31 requests the wastewater into a pressure line 35, which with a pressure jet nozzle in Clear sludge container 1 is connected. A part of the pressure line 35 is double-walled, the inner wall being designed as a membrane 15 and the outer wall 17 forming a seal from the surroundings. Between the membrane 15 and the outer wall 17, a turbid water drain 9 is provided, through which the turbid water that has passed through the membrane 15 can be drawn off. The sludge dewatering can be set within wide limits by suitable adjustment of the size of the membrane 15 and its permeability to cloudy water and the flow resistance of the pressure jet nozzle 11. This exemplary embodiment is also ideal for retrofitting existing clearing systems.
In Fig. 4 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemaßen Klarschlammvorentwasserung schematisch dargestellt. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel mundet die Druckleitung 35 nicht in eine Druckruhrstrahlduse 11, wie bei demA further variant of a clear sludge dewatering according to the invention is shown schematically in FIG. 4. In this exemplary embodiment, the pressure line 35 does not end in a pressure jet nozzle 11, as in that
Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 3, sondern teilt sich, so dass das Abwasser entweder direkt in den Klarschlammbehalter 1 gefordert wird oder einer anderen Verwendung/einem anderen Prozess über eine Leitung 37 zugeführt werden kann. Sowohl in der Druckleitung 35 als auch in der Leitung 37 ist ein Absperrventil 39 vorgesehen. Durch die Stellung der Absperrventile 39 kann der Strom des von der Schlammpumpe 31 geförderten Schlamm-Wasser-Gemisches dorthin gelenkt werden, wo es gewünscht wird. Die Absperrventile 39 können auch zur Steuerung des Staudruck auf die Membran 15 eingesetzt werden.3, but divides itself, so that the wastewater is either fed directly into the clear sludge tank 1 or can be fed to another use / another process via a line 37. A shut-off valve 39 is provided both in the pressure line 35 and in the line 37. The position of the shut-off valves 39 allows the flow of the sludge-water mixture conveyed by the sludge pump 31 to be directed to where it is desired. The shut-off valves 39 can also Control of the dynamic pressure on the membrane 15 can be used.
Ein Sensor 39 zur Messung des Feststoffgehalts im Abwasser ist bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ebenfalls in der Druckleitung 35 angeordnet. Dieser Sensor 39 ist über eine Signalleitung mit einer Regeleinrichtung 41 verbunden. Das Signal des Sensors 39 ist eine Eingangsgroße für die Regelung 41, welche in Abhängigkeit von dieser und anderen nicht dargestellten Eingangsgroßen die Forderleistung der Schlammpumpe 31 und/oder die Stellung der Absperrventile 39 steuert, so dass die gew nschte Schlammvorentwasserung erreicht wird. A sensor 39 for measuring the solids content in the waste water is also arranged in the pressure line 35 in this exemplary embodiment. This sensor 39 is connected to a control device 41 via a signal line. The signal of the sensor 39 is an input variable for the control 41, which controls the demand of the sludge pump 31 and / or the position of the shut-off valves 39 as a function of this and other input variables, not shown, so that the desired sludge dewatering is achieved.

Claims

Patentansprüche claims
Klarschlammbehalter mit einem Forderaggregat zum Fordern von Abwasser, insbesondere zur Homogenisierung des im Klarschlammbehalter befindlichen Abwassers, mit einem Trubwasserabzug (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Flussigphase über eine Membran (15) in den Trubwasserabzug (9) gelangt, und dass das von dem Forderaggregat in Bewegung versetzte Abwasser die Membran (15) überstreicht.Clear sludge tank with a delivery unit for pumping wastewater, in particular for homogenizing the wastewater in the clear sludge tank, with a turbid water drain (9), characterized in that the liquid phase reaches the turbid water drain (9) via a membrane (15), and that from the Waste water set in motion over the membrane (15).
Klarschlammbehalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarschlammbehalter (1) mindestens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, dass die innere Wand des Klarschlammbehalters (1) als Membran (15) ausgebildet ist, und dass der Trubwasserabzug (9) zwischen Membran (15) und zweiter Wand (17) in den Klarschlammbehalter (1) mundet.Clear sludge tank according to claim 1, characterized in that the clear sludge tank (1) is at least partially double-walled, that the inner wall of the clear sludge tank (1) is designed as a membrane (15), and that the turbid water drain (9) between membrane (15) and second wall (17) in the clear sludge container (1) mouths.
Klarschlammbehalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Forderaggregat eine Schlammpumpe (31) eingesetzt wird, dass die Schlammpumpe (31) Abwasser in eine Druckleitung (35) fordert, dass die Druckleitung (35) mindestens abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist, dass die innere Wand als Membran (15) ausgebildet ist, und dass der Trubwasserabzug (9) zwischen Membran (15) und zweiter Wand (17) in die Druckleitung (35) mundet. Clear sludge container according to claim 1, characterized in that a sludge pump (31) is used as the delivery unit, that the sludge pump (31) requests waste water into a pressure line (35), that the pressure line (35) is double-walled, at least in sections, that the inner wall is designed as a membrane (15), and that the haze water discharge (9) between the membrane (15) and the second wall (17) flows into the pressure line (35).
4. Klarschlammbehalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (35) das Abwasser zu einer im Klarschlammbehalter (1) angeordneten Düse (11) fordert.4. clear sludge tank according to claim 3, characterized in that the pressure line (35) requests the waste water to a arranged in the clear sludge tank (1) nozzle (11).
5. Klarschlammbehalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Forderaggregat ein Ruhrwerk (23) eingesetzt wird, dass das Ruhrwerk (23) von einem mindestens teilweise doppelwandigen Stromungsleitkorper (29) umgeben ist, dass die dem Ruhrwerk (23) zugewandte Wand () des Stromungsleitkorpers (29) als Membran () ausgebildet ist, und dass der Trubwasserabzug (9) zwischen Membran (15) und zweiter Wand (17) in den Stromungsleitkorper (29) mundet.5. clear sludge container according to claim 1, characterized in that a dysentery (23) is used as the delivery unit, that the dysentery (23) is surrounded by an at least partially double-walled flow guide body (29) that the wall () facing the dysentery (23) of the flow guide body (29) is designed as a membrane (), and that the haze water discharge (9) between the membrane (15) and the second wall (17) flows into the flow guide body (29).
6. Klarschlammbehalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromungsleitkorper (29) rohrformig ausgebildet ist.6. clear sludge container according to claim 5, characterized in that the Stromungsleitkorper (29) is tubular.
7. Klarschlammbehalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (15) als Lochblech, insbesondere aus Edelstahl, keramische oder polymere Membran ausgeführt ist. 7. clear sludge container according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (15) is designed as a perforated plate, in particular made of stainless steel, ceramic or polymeric membrane.
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