WO2005063400A1 - Vorrichtung zum trennen von mit organischem material verschmutzten anorganischem material aus einer schmutzflüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum trennen von mit organischem material verschmutzten anorganischem material aus einer schmutzflüssigkeit Download PDF

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WO2005063400A1
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Michael Kuhn
Stefan Friedlein
Gerhard Pauly
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Kuhn, Jürgen
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Definitions

  • the present invention relates to a device for separating inorganic material contaminated with organic material from a dirty liquid, in particular organically polluted sand from a wastewater present in sewage treatment plants, with an upwardly widening funnel-shaped container to which the dirty liquid is fed via a dirty liquid inlet opening to the container on the underside of the collecting container for the inorganic material, a discharge device for the cleaned inorganic material, in particular arranged below the collecting container, and a discharge device for removing contaminated liquid freed of the inorganic material and contaminated with organic material.
  • a device of the type mentioned is known.
  • This device also has a loading device with a swirl chamber and a downpipe with a trumpet-shaped diffuser for the introduction of the dirty liquid into the container.
  • a perforated bottom of the container through which a fluidized sand layer is generated by an upward flow.
  • DE 196 22 962 A1 discloses a device for separating composite material suspended in liquid, which consists of a carrier material and a contaminant associated with the carrier material, in which a swirling space is formed by a cylindrical swirl chamber provided with a bottom and a lid becomes.
  • An inlet tube is arranged on the circumference of the cylinder and at the bottom of the cylinder there is an outlet opening for the composite material suspended in the liquid.
  • a grid made of pipes is used to introduce process liquid into the container. At the same time there is an agitator above the grate.
  • DE 42 24 047 AI describes a device for the central loading of circular sand basins and sand classifiers in circular construction.
  • a swirl chamber connected to an inlet is used, which is connected to a tube to which a trumpet-shaped expansion seamlessly connects, such that the liquid flow in the vertical tube is guided in a helix to the trumpet-shaped expansion that continuously follows.
  • DE 199 24 164 AI describes a device for separating solids composed of organic and inorganic material from a liquid mixed with solids and for separating inorganic material from the mixture of organic and inorganic material.
  • the liquid is subjected to a three-stage separation and separation process.
  • An agitator is used which has at least three agitator stages on its agitator shaft.
  • At least one stirrer arm is designed propeller-shaped.
  • AT 399 141 B discloses a device for separating sand from waste water loaded with sand and organic substances, in which an agitator is used which extends into the bottom region of the container.
  • a fresh water supply is provided in the bottom area of a discharge device.
  • the present invention is based on the object or the technical problem of specifying a device of the type mentioned at the outset, which has a structurally simple structure, in particular without the use of agitators, and ensures a high degree of purity of the inorganic material discharged ,
  • the device should also be easy to maintain and economically producible.
  • the device should also be adaptable to different volumes of waste water.
  • the device according to the invention is accordingly characterized in that the dirty liquid inlet opening is arranged in the lower or middle region of the funnel-shaped container and the dirty liquid discharges essentially tangentially into the funnel-shaped container, in the lower region of the collecting container via cleaning water inlet openings, cleaning water and / or air inlet openings into the air
  • the interior of the collecting container can be introduced and / or in the region of the collecting container, air can be introduced into the interior of the collecting container via air inlet openings and / or cleaning water inlet openings.
  • a particularly preferred embodiment is characterized by the fact that a plurality of cleaning water inlet openings are provided on the circumference of the collecting container, in a particularly advantageous manner a further development is characterized in that the cleaning water inlet openings have the cleaning water inlet in an angular range from 0 ° to 90 ° (old degree ) to the cross-sectional direction of the wall of the collecting container and / or that the cleaning water inlet openings enable the cleaning water inlet to be inclined upwards or downwards in an angular range from 0 ° to 45 ° (old degrees) to the horizontal of the collecting container.
  • the cleaning water inlet openings can preferably also be combined with an air inlet opening, that is to say in each case in the form of an opening.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that either pure cleaning water or an air / cleaning water mixture, in particular in a pulsed manner, is introduced via the cleaning water inlet openings.
  • a construction that is particularly simple and advantageous in terms of construction is characterized in that the cleaning water inlet opening is formed by a nozzle device which has a nozzle tube protruding into the interior of the collecting container, at the free end of which a nozzle unit is arranged which has a shape and size which can be defined Emits a jet of water or water / air mixture into the interior of the collecting container, in particular in a pulsed manner.
  • the nozzle device is preferably designed as an externally mountable or removable and externally cleanable device, so that no entry into the container is necessary when cleaning the nozzle device and simple replacement of the nozzle tubes or the nozzle unit is possible.
  • the nozzle unit preferably consists of metal, plastic or rubber.
  • the dirty liquid inlet opening, the cleaning water inlet openings and the air inlet openings can each be supplied with the respective medium by means of units, a particularly preferred embodiment which allows the possible variation with regard to the dirty water to be treated without problems , characterized in that a control device is present which acts on the units over predeterminable time intervals at predeterminable times.
  • a high efficiency for achieving an optimal degree of cleaning of the inorganic material is achieved by the control device pulsing the units.
  • a particularly advantageous embodiment which enables automated clarification operation, is characterized in that a sensor is present which, depending on the fill level of the collecting container, acts on the control device, which then activates or deactivates a motor unit of the discharge device, the motor unit preferably in pulsating operation is working.
  • a particularly high degree of cleaning can be achieved in that the control device after the dirty liquid unit first pressurizes the compressed air unit and then the cleaning liquid unit, an advantageous further development being characterized in that the control device deactivates the compressed air unit and the cleaning liquid unit over a predefinable time interval before loading the dirty liquid unit.
  • a structurally particularly simple and thus economically producible device is characterized in that the extraction device is designed as an overflow device.
  • a first design variant is characterized in that the overflow device is designed as an upwardly open hollow profile, in particular a funnel profile, which is arranged in the interior of the funnel-shaped container and has a drain arranged on the underside.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that the overflow device is designed to be height-adjustable.
  • the overflow device can also be designed as a channel running around the outside of the funnel-shaped container.
  • valve units are provided, by means of which the quantity of cleaning water that can be introduced and / or the quantity of compressed air that can be introduced can be adjusted.
  • the device according to the invention can achieve very high degrees of purification of the discharged inorganic material, a high proportion of organic material being present in the pre-cleaned dirty water. Furthermore, a permanently reliable function has been shown. Due to the simple construction of the device according to the invention, economical production is possible. Dispensing with the agitators known in the prior art increases the ease of maintenance of the construction and at the same time reduces the susceptibility to faults. Overall, an automated clarification process can be implemented, which can be easily adapted to the respective local conditions.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through a device for separating inorganic material contaminated with organic material from a dirty liquid, designed as a sand washing system for a sewage treatment plant, with a funnel-shaped container, a collecting container for the sand, a discharge device for the sand, an overflow device for the pre-cleaned, sand-free dirty water, the clarification process being controlled by a control device,
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the upper region of the container with a second design variant for the overflow device
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through the container with a height-adjustable overflow device
  • FIG. 4 shows a schematic section through the collecting container of the device according to FIG. 1 along the section I - I, FIG.
  • FIG. 5 is a schematic side view of the representation of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a schematically illustrated flow-time diagram of the clarification process by means of control via the control device according to FIG. 1.
  • a device 10 shown schematically in FIG. 1, for separating inorganic material contaminated with organic material from a dirty liquid represents an exemplary embodiment of a sand washing plant 10 for a sewage treatment plant.
  • the plant 10 has an upwardly funnel-shaped container 12 with an upwardly widening cross section.
  • a cylindrical collecting container 14 is connected, which serves as a sand stick.
  • a lower funnel-shaped area 32 adjoins a lower opening 33 of the collecting container 14 and serves as an inlet area for a discharge device 16 for discharging the cleaned one Material.
  • the discharge device 16 is designed as an obliquely upwardly extending tube with an internally rotatably mounted discharge screw 58 which is driven by a motor unit 56.
  • a discharge nozzle 34 for the cleaned material is arranged in the upper region of the discharge device 16.
  • An overflow device 18 is formed within the funnel-shaped container 12, which also has a funnel-shaped, upwardly open cross-sectional contour with an increasing diameter.
  • an outflow pipe 36 leading to the outside is connected to the overflow device 18, through the discharge opening 22 of which the dirty water freed from the sand is directed outwards (arrow VS).
  • a dirty liquid inlet opening 60 In the lower side wall area of the funnel-shaped container 12 there is a dirty liquid inlet opening 60, through which the dirty water is fed to the container 12, the opening 60 being designed such that the dirty water is guided tangentially into the interior of the funnel-shaped container 12.
  • the dirty water supplied to the sewage treatment plant is first collected in a dirty water container 38, shown schematically in FIG. 1, which is connected in line with the interposition of, for example, a coarse cleaning unit 40 to a dirty liquid unit 50, which is designed as a pump and is connected in line with the dirty liquid inlet opening 60 Dirty water can also be supplied to the inlet opening 60 in a free slope.
  • a sensor 66 shown schematically in FIG. 1, which determines the fill level of the sand (S max and S min) in the collecting container 14 and signals a control device 20, shown schematically in FIG. 1.
  • a further sensor 68 is present in the area of the dirty water container 38, which also acts on the control device 20.
  • the control device 20 is designed as a programmable control device and acts on the motor unit 56, the cleaning liquid pump 54 and the compressed air pump 52.
  • An external signal transmitter 68 emits a signal to the unit 50 and in parallel to the control device 20, as a result of which dirty water contaminated with sand flows tangentially into the interior of the funnel-shaped container 12 via the dirty liquid inlet opening 60 and the clarification process begins in the waste water tank 38 existing clearers are triggered. Then the control device 20 acts on the compressed air unit 52 and the cleaning liquid unit 54, so that compressed air and cleaning liquid are introduced into the interior of the collecting container 14. In the further course of the clarification process, the sand contained in the dirty water settles due to its weight in the area of the collecting container 14, the organic materials in the dirty water floating upward at the same time.
  • the control device 20 is acted upon, which then acts on the motor unit 56 and the cleaned sand accumulated in the collecting container 14 is discharged via the discharge device 16 and a sand trap - Ratio 42 supplied via the discharge nozzle 34 (arrow GS).
  • FIG. 4 and 5 show the area of the collecting container 14 in which the cleaning water inlet openings 24 are arranged.
  • Four nozzle devices 44 arranged radially offset in the circumferential direction by 90 ° (old degrees) are attached, which are arranged at an angle T to the respective tangent to the outer wall of the collecting container 14 in a plan view.
  • the angle T can be, for example, in the range between 0 and 90 ° (old degrees). In the illustrated embodiment, the angle T is 42 ° (old degrees).
  • the nozzle devices 44 according to FIG. 5 have an inclination angle V to the horizontal, specifically an inclination upwards. In the illustrated embodiment, the angle of inclination is 10 ° (old degree).
  • the nozzle devices 44 are designed to be displaceable in their longitudinal direction (arrow VD).
  • Each nozzle device 44 consists of a nozzle tube 41.1 projecting into the interior of the collecting container 14, at the free end region of which a nozzle unit 44.2 is arranged, by means of which a water jet which can be defined in shape and size, in particular in pulses, is applied to the medium to be cleaned.
  • the nozzle device 44 can be assembled or disassembled from the outside and is therefore designed to be cleanable outside of the collecting container 14 after dismantling, so that it is not necessary to get into the collecting container in order to carry out the assembly or maintenance work.
  • FIG. 3 schematically shows an embodiment variant of an overflow device 18.1, which basically has the same structure as the overflow device 18 according to FIG. 1, but is designed to be height-adjustable (arrow H), so that the respective overflow height can be varied.
  • an upward-facing, stationary inlet profile 46 of the outlet connector 36 is inserted into a downward-pointing, displaceable outlet profile 48 of the overflow device 18.1 so as to be telescopically displaceable.
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of an overflow device 18.2, which is designed as a channel which is arranged around the outside in the upper region of the container 12 and is open at the top.
  • FIG. 6 shows a highly schematized sequence of the clarification process under the influence of the control device 20.
  • the process begins at the point in time tO and dirty liquid is fed tangentially into the interior of the container 12 up to an adjustable point in time t7.
  • the compressed air unit 52 is acted upon by the control device 20 at the time t1, so that the medium (sand) present within the collecting container 14 or the funnel-shaped container 12 is pre-vented.
  • the cleaning liquid unit 54 is acted upon, as a result of which cleaning liquid is conducted into the interior of the collecting container 14.
  • pre-cleaned dirty water flows into the overflow device 18.
  • the aggregates 52 and 54 are switched off at a predeterminable time t3.
  • the dirty water present in the interior of the container or the sand present in the interior of the container is then in a calming phase until time t4 or t4.1. Even during this calming time, the sand settles in the collecting container 14 and the organic material rises.
  • control device 20 switches on the motor unit 56 of the discharge device 16 at the time t5 or at the time t6 after receiving corresponding signals from the sensor 66, depending on when fill levels S max or S min have been reached.
  • the points in time and time intervals can be practically variably specified and programmed in the control device 20, as a result of which the clarification process can be optimally fine-tuned to the particular circumstances of the treatment plant.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Trennen von mit organischem Material verschmutzten anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit, insbesondere von organisch verschmutztem Sand aus einem in Kläranlagen anstehenden Abwasser, mit einem nach oben sich erweiternden trichterförmigen Behälter (12), dem das Schmutzflüssigkeit über eine Schmutzflüssigkeitseinlass­öffnung (60) zugeführt wird, einem an den Behälter (12) unterseitig anschliessenden Sammelbehälter (14) für das anorganische Material, einer, insbesondere unterhalb des Sammelbehälters (14) angeordneten, Austrageinrichtung (16) für das gereinigte anorganische Material und einer Abzugsein­richtung (18) zum Abführen von vom anorganischen Material befreiter, mit organischem Material behafteter Schmutzflüssigkeit, zeichnet sich dadurch aus, dass die Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung (60) im unteren oder mittleren Bereich des trichterförmigen Behälters (12) angeordnet ist und die Schmutzflüssigkeit im Wesentlichen tangential in den trichterförmigen Behälter (12) einleitet, im unteren Bereich des Sammelbehälters (14) über Reinigungswasser­einlassöffnungen (24) Reinigungswasser und/oder über Lufteinlassöffnungen (26) Luft in das Innere des Sammelbehälters (14) einbringbar ist und/oder im Bereich des Sammelbehälters (14) über Lufteinlassöffnungen (26) Luft und/oder über Reinigungswassereinlassöffnungen (24) Reinigungswasser in das Innere des Sammelbehälters (14) einbringbar ist.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zum Trennen von mit organischem Material verschmutzten anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von mit organischem Material verschmutztem anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit, insbesondere von organisch verschmutztem Sand aus einem in Kläranlagen anstehenden Abwasser, mit einem nach oben sich erweiternden trichterförmigen Behälter, dem die Schmutzflüssigkeit über eine Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung zugeführt wird, einem an den Behälter unterseitig anschließenden Sammelbehälter für das anorganische Material, einer, insbesondere unterhalb des Sammelbehälters angeordneten, Austrageinrichtung für das gereinigte anorganische Material und einer Abzugseinrichtung zum Abführen von vom anorganischen Material befreiter, mit organischem Material behafteter Schmutzflüssigkeit.
Bei Sandfängen von Kläranlagen ist man bestrebt, das ankommende Schmutzwasser möglichst vollständig von dem mitgeführten Sand zu befreien, wobei gleichzeitig der separierte Sand einen hohen Reinigüngsgrad aufweisen soll und in dem vom Sand gereinigten Schmutzwasser möglichst viele organische Bestandteile beinhaltet sein sollen, da das organische Material des Schmutzwassers für den weiteren Klärprozess benötigt wird.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 44 15647 AI ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Diese Vorrichtung weist weiterhin eine Beschickungseinrichtung mit einer Drallkammer und ein Fallrohr mit einem trompetenförmigen Diffusor für die Einleitung der Schmutzflüssigkeit in den Behälter auf. Im unteren Bereich des Behälters ist ein Lochboden vorhanden, über den durch eine aufwärts gerichtete Strömung eine fluidisierte Sandschicht erzeugt wird.
Aus der DE 196 22 962 AI ist eine Vorrichtung zum Trennen von in Flüssigkeit aufgeschwemmtem Verbundmaterial, welches aus einem Trägermaterial und einem mit dem Trägermaterial verbundenen Kontaminat besteht, bekannt, bei der ein Verwirbe- lungsraum durch eine mit einem Boden und Deckel versehene zylindrische Drallkammer gebildet wird. Ein Einlaufröhr ist am Zylinderumfang angeordnet und am Boden des Zylinders befindet sich eine Auslassöffnung für das in der Flüssigkeit aufgeschwemmte Verbundmaterial. Zum Einbringen von Prozessflüssigkeit in den Behälter wird ein aus Rohren aufgebauter Gitterrost eingesetzt. Gleichzeitig ist oberhalb des Gitterrostes ein Rührwerk vorhanden.
In der DE 42 24 047 AI ist eine Vorrichtung zur zentrischen Beschickung von Rundsandbecken sowie Sandklassierern in Rundbauweise beschrieben. Dabei wird eine mit einem Zulauf verbundene Drallkammer eingesetzt, die mit einem Rohr in Verbindung steht, an das sich nahtlos eine trompetenförmige Aufweitung anschließt, derart, dass der Flüssigkeitsstrom im vertikalen Rohr in einer Schraubenlinie zu der sich ansatzlos kontinuierlich anschließenden trompetenförmigen Aufweitung geführt ist.
In der DE 199 24 164 AI ist eine Vorrichtung zur Separation von aus organischem und anorganischem Material zusammengesetzten Feststoffen aus einer mit Feststoffen versetzten Flüssigkeit und zur Abtrennung von anorganischem Material aus dem Gemisch von organischem und anorganischem Material beschrieben. Dabei wird die Flüssigkeit einem dreistufigen Separations- und Abtrennungsprozess unterzogen. Es wird ein Rührwerk eingesetzt, das an seiner Rührwelle mindestens drei Rührstufen aufweist. Dabei ist wenigstens ein Rührarm propellerför ig ausgebildet. In der AT 399 141 B ist eine Vorrichtung zum Abscheiden von Sand aus mit Sand und organischen Stoffen beladenem Abwasser bekannt, bei der ein Rührwerk eingesetzt wird, das sich bis in den Bodenbereich des Behälters erstreckt . Im Bodenbereich einer Austrageinrichtung ist hierbei eine Frischwasserzufuhr vorgesehen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist, insbesondere auf das Vorsehen von Rührwerken verzichtet und einen hohen Reinheitsgrad des ausgetragenen anorganischen Materials gewährleistet. Neben einer dauerhaft zuverlässigen Funktion soll die Vorrichtung auch wartungsfreundlich und wirtschaftlich herstellbar sein. Darüber hinaus soll die Vorrichtung auch an unterschiedliche Volumina des anfallenden Schmutzwassers anpassbar sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass die Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung im unteren oder mittleren Bereich des trichterförmigen Behälters angeordnet ist und die Schmutzflüssigkeit im Wesentlichen tangential in den trichterförmigen Behälter einleitet, im unteren Bereich des Sammelbehälters über Reinigungswassereinlassöffnungen Reinigungswasser und/oder über Lufteinlassoffnungen Luft in das Innere des Sammelbehälters einbringbar ist und/oder im Bereich des Sammelbehälters über Lufteinlassoffnungen Luft und/oder über Reinigungswassereinlassöffnungen Reinigungswasser in das Innere des Sammelbehälters einbringbar ist. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Reinigungswassereinlassöffnungen rastermäßig umfangsmäßig an dem Sammelbehälter vorhanden sind, wobei in besonders vorteilhafter Art und Weise eine konstruktive Weiterbildung sich dadurch auszeichnet, dass die Reinigungswassereinlassöffnungen den Reinigungswassereinlass in einem Winkelbereich von 0° bis 90° (Altgrad) zur im Querschnitt gesehen tangentialen Richtung der Wandung des Sammelbehälters ermöglichen und/oder dass die Reinigungswassereinlassöffnungen den Reinigungswassereinlass in einem Winkelbereich von 0° bis 45° (Altgrad) nach oben oder unten geneigt zur Horizontalen des Sammelbehälters ermöglichen.
Es hat sich als vorteilhaft zur Erzielung eines besonders hohen Reinigungsgrades erwiesen, die Vorrichtung so auszugestalten, dass mehrere Lufteinlassoffnungen rasterförmig umfangsmäßig um den Sammelbehälter herum vorhanden sind.
Die Reinigungswassereinlassöffnungen können bevorzugt auch kombiniert mit einer Lufteinlassöffnung, das heißt jeweils als eine Öffnung ausgebildet sein.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass über die Reinigungswassereinlassöffnungen entweder reines Reinigungswasser oder ein Luft-/Reinungswassergemisch, insbesondere impulsartig, eingeleitet wird.
Eine vom konstruktiven Aufbau besonders einfache und vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Reinigungswassereinlassöffnung durch eine Düseneinrichtung gebildet wird, die ein in das Innere des Sammelbehälters ragendes Düsenrohr aufweist, an dessen freien Ende eine Düseneinheit angeordnet ist, die einen in Form und Größe definierbaren Strahl mit Wasser oder Wasser-/Luftgemich in das Innere des Sammelbehälters insbesondere impulsartig abgibt. Die Düseneinrichtung ist hierbei in bevorzugter Art und Weise als von außen montierbare beziehungsweise demontierbare und von außen reinigbare Einrichtung ausgebildet, so dass kein Einsteigen in den Behälter beim Reinigen der Düseneinrichtung notwendig ist und ein einfacher Austausch der Düsenrohre beziehungsweise der Düseneinheit möglich ist.
Bevorzugt besteht die Düseneinheit aus Metall, Kunststoff oder Gummi .
Im Rahmen eines automatisierten Klärungsprozesses zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dadurch aus, dass die Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung, die Reinigungswassereinlassöffnungen und die Lufteinlassoffnungen jeweils über Aggregate mit dem jeweiligen Medium beaufschlagbar sind, wobei eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, die Variierungsmög- lichkeiten hinsichtlich des zu behandelnden Schmutzwassers problemlos ermöglicht, sich dadurch auszeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die die Aggregate über jeweils vorgebbare Zeitintervalle in jeweils vorgebbaren Zeitpunkten beaufschlagt .
Eine hohe Effizienz zum Erzielen eines optimalen Reinigungsgrades des anorganischen Materials wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielt, dass die Steuereinrichtung die Aggregate pulsierend beaufschlagt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die einen automatisierten Klärungsbetrieb ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Sensor vorhanden ist, der in Abhängigkeit des Füllstandes des Sammelbehälters die Steuereinrichtung beaufschlagt, die daraufhin ein Motorenaggregat der Austrageinrichtung aktiviert beziehungsweise deaktiviert, wobei das Motorenaggregat bevorzugt im pulsierenden Betrieb arbeitet.
Ein besonders hoher Reinigungsgrad lässt sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch umsetzen, dass die Steuereinrichtung nach dem Beaufschlagen des Schmutzflüssigkeits- aggregats zuerst das Druckluftaggregat und anschließend das Reinigungsflüssigkeitsaggregat beaufschlagt, wobei eine vorteilhafte Weiterbildung sich dadurch auszeichnet, dass die Steuereinrichtung vor dem Beaufschlagen des Schmutzflüssigkeitsaggregats das Druckluftaggregat und das Reinigungs- flüssigkeitsaggregat über ein vorgebbares Zeitintervall deaktiviert .
Eine konstruktiv besonders einfache und damit wirtschaftlich herstellbare Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abzugseinrichtung als Überlaufeinrichtung ausgebildet ist.
Eine erste konstruktive Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die Überlaufeinrichtung als im Inneren des trichterförmigen Behälters angeordnetes, nach oben offenes Hohlprofil, insbesondere Trichterprofil, mit unterseitig angeordnetem Ablauf ausgebildet ist.
Um Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Durchsatzmenge problemlos umsetzen zu können oder den Reinigungsgrad zu optimieren, zeichnet sich eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dadurch aus, dass die Überlaufeinrichtung höhenverstellbar ausgebildet ist.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Überlaufeinrichtung auch als außenseitig um den trichterförmigen Behälter herumlaufende Rinne ausgebildet sein.
Um den Klärungsprozess auf äußere Randbedingungen hinsichtlich des anfallenden Volumens und des Verschmutzungsgrades problemlos abstimmen zu können, zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass Ventileinheiten vorhanden sind, mittels derer die einbringbare Reinigungswassermenge und/oder die einbringbare Druckluftmenge einstellbar ist. Versuche in der Praxis haben gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr hohe Reinigungsgrade des ausgetragenen anorganischen Materials erzielt werden können, wobei im vorgereinigten Schmutzwasser ein hoher Anteil an organischem Material vorhanden ist. Weiterhin hat sich eine dauerhaft zuverlässige Funktion gezeigt. Bedingt durch den einfachen konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine wirtschaftliche Herstellung gegeben. Der Verzicht auf die im Stand der Technik bekannten Rührwerke erhöht die Wartungsfreundlichkeit der Konstruktion und vermindert gleichzeitig die Störanfälligkeit. Insgesamt kann ein automatisierter Klärungsprozess umgesetzt werden, der auf die jeweiligen vor Ort anfallenden Gegebenheiten problemlos anpassbar ist.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematischer Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Trennen von mit organischem Material verschmutzten anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit, ausgebildet als Sandwaschanlage für eine Kläranlage, mit einem trichterförmigen Behälter, einem Sammelbehälter für den Sand, einer Austrageinrichtung für den Sand, einer Überlaufeinrichtung für das vorgereinigte, sandfreie Schmutzwasser, wobei der Klärprozess durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird,
Fig. 2 schematischer Querschnitt durch den oberen Bereich des Behälters mit einer zweiten konstruktiven Ausbildungsvariante für die Überlaufeinrichtung,
Fig. 3 schematischer Querschnitt durch den Behälter mit einer höhenverstellbaren Überlaufeinrichtung,
Fig. 4 schematischer Schnitt durch den Sammelbehälter der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittführung I - I,
Fig. 5 schematische Seitenansicht der Darstellung von Fig. 4,
Fig. 6 schematisch dargestelltes Ablauf-Zeitdiagramm des Klärprozesses mittels Steuerung über die Steuereinrichtung gemäß Fig. 1.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 10 zum Trennen von mit organischem Material verschmutztem anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit stellt ein Ausführungsbeispiel einer Sandwaschanlage 10 für ein Klärwerk dar. Die Anlage 10 besitzt einen nach oben trichterförmigen Behälter 12 mit nach oben sich erweiterndem Querschnitt. Im unteren Bereich des trichterförmigen Behälters 12 ist ein zylindrischer Sammelbehälter 14 angeschlossen, der als Sandstock dient .
An eine untere Öffnung 33 des Sammelbehälters 14 schließt ein weiterer trichterförmiger Bereich 32 an, der als Einlassbereich für eine Austrageinrichtung 16 zum Austragen des gereinigten Materials dient. Die Austrageinrichtung 16 ist als ein schräg nach oben verlaufendes Rohr mit einer innenseitig drehbar gelagerten Austragschnecke 58 ausgebildet, die von einem Motorenaggregat 56 angetrieben wird. Im oberen Bereich der Austrageinrichtung 16 ist ein Austragstutzen 34 für das gereinigte Material angeordnet.
Innerhalb des trichterförmigen Behälters 12 ist eine Überlaufeinrichtung 18 ausgebildet, die ebenfalls eine trichterförmige, nach oben offene Querschnittskontur mit nach oben zunehmendem Durchmesser aufweist. Unterseitig ist an die Überlaufeinrichtung 18 ein nach außen führender Ablaufstutzen 36 angeschlossen, über dessen Ablauföffnung 22 das vom Sand befreite Schmutzwasser nach außen geleitet wird (Pfeil VS) .
Im unteren seitlichen Wandungsbereich des trichterförmigen Behälters 12 ist eine Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung 60 vorhanden, über die das Schmutzwasser dem Behälter 12 zugeführt wird, wobei die Öffnung 60 so ausgebildet ist, dass das Schmutzwasser tangential in das Innere des trichterförmigen Behälters 12 geleitet wird.
Das der Kläranlage zugeführte Schmutzwasser wird zunächst in einem in Fig. 1 schematisch dargestellten Schmutzwasserbehältnis 38 gesammelt, das leitungsmäßig unter Zwischenschaltung beispielsweise einer Grobreinigungseinheit 40 mit einem Schmutzflüssigkeitsaggregat 50 verbunden ist, das als Pumpe ausgebildet ist und leitungsmäßig mit der Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung 60 in Verbindung steht.Das Schmutzwasser kann auch der Einlassöffnung 60 in freiem Gefälle zugeführt werden.
Im unteren Bereich des Sammelbehälters 14 sind in Fig. 1 schematisch dargestellte Reinwassereinlassöffnungen 24 in der Wandung des Sammelbehälters 14 vorhanden, die leitungsmäßig mit einem Reinigungsflüssigkeitsaggregat 54 verbunden sind. Weiterhin sind etwa im mittleren Bereich des Sammelbehälters 14 Lufteinlassoffnungen 26 in der Wandung des Sammelbehälters 14 vorhanden, die leitungsmäßig mit einem Druckluftaggregat 52 verbunden sind.
Weiterhin ist ein in Fig. 1 schematisch dargestellter Sensor 66 vorhanden, der den Füllstand des Sandes (S max und S min) im Sammelbehälter 14 ermittelt und signalmäßig eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Steuereinrichtung 20 beaufschlagt. Weiterhin ist im Bereich des Schmutzwasserbehälters 38 ein weiterer Sensor 68 vorhanden, der ebenfalls die Steuereinrichtung 20 beaufschlagt.
Die Steuereinrichtung 20 ist als programmierbare Steuereinrichtung ausgebildet und beaufschlagt das Motorenaggregat 56, die Reinigungsflüssigkeitspumpe 54 und die Druckluftpumpe 52.
Der prinzipielle Ablauf des Trennvorgangs beziehungsweise Klärvorgangs wird im Folgenden beschrieben.
Ein externer Signalgeber 68 gibt ein Signal an das Aggregat 50 und parallel an die Steuereinrichtung 20 ab, wodurch mit Sand verunreinigtes Schmutzwasser über die Schmutzflüssigkeitsein- lassöffnung 60 tangential in das Innere des trichterförmigen Behälters 12 einströmt und der Klärprozess beginnt.Das Signal kann beispielsweise von einem im Schmutzwasserbehälter 38 vorhandenen Räumer ausgelöst werden. Daran anschließend beaufschlagt die Steuereinrichtung 20 das Druckluftaggregat 52 und das Reinigungsflüssigkeitsaggregat 54, so dass Druckluft und Reinigungsflüssigkeit im Bereich des Sammelbehälters 14 in dessen Inneres eingeführt werden. Im weiteren Verlauf des Klärprozesses setzt sich der im Schmutzwasser enthaltene Sand aufgrund seines Gewichts im Bereich des Sammelbehälters 14 ab, wobei gleichzeitig die im Schmutzwasser befindlichen organischen Materialien nach oben aufschwimmen. Sobald dieses mit den organischen Materialien behaftete Schmutzwasser die Oberkante der Überlaufeinrichtung 18 erreicht hat, tritt dieses vorgereinigte und vom Sand befreite, mit organischem Material behaftete Schmutzwasser in die Überlaufeinrichtung 18 ein (Pfeile Ü) und wird über den Ablaufstutzen 36 nach außen geleitet (Pfeilrichtung VS) .
Sobald der Sensor 66 feststellt, dass innerhalb des Sammelbehälters 14 die maximale Füllstandshöhe S max erreicht ist, wird die Steuereinrichtung 20 beaufschlagt, die daraufhin das Motorenaggregat 56 beaufschlagt und der in dem Sammelbehälter 14 angefallene, gereinigte Sand wird über die Austrageinrichtung 16 ausgetragen und einem Sandauffang- behältnis 42 über den Austragstutzen 34 zugeführt (Pfeil GS) .
In Fig. 4 und 5 ist der Bereich des Sammelbehälters 14 dargestellt, in dem die Reinigungswassereinlassöffnungen 24 angeordnet sind. Es werden vier in Umfangsrichtung radial um 90° (Altgrad) versetzt angeordnete Düseneinrichtungen 44 angesetzt, die unter dem Winkel T zur jeweiligen Tangente an die Außenwandung des Sammelbehälters 14 in einer Draufsicht angeordnet sind. Der Winkel T kann beispielsweise im Bereich zwischen 0 und 90° (Altgrad) liegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel T 42° (Altgrad) . Gleichzeitig weisen die Düseneinrichtungen 44 gemäß Fig. 5 einen Neigungswinkel V zur Horizontalen auf, und zwar eine Neigung nach oben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel 10° (Altgrad) . Die Düseneinrichtungen 44 sind in ihrer Längsrichtung verschiebbar ausgebildet ( Pfeil VD) .
Jede Düseneinrichtung 44 besteht aus einem in das Innere des Sammelbehälters 14 ragendem Düsenrohr 41.1, an dessen freien Endbereich eine Düseneinheit 44.2 angeordnet ist, über die ein in Form und Größe definierbarer Wasserstrahl, insbesondere impulsartig, auf das zu reinigende Medium aufgebracht ist. Die Düseneinrichtung 44 ist von außen montierbar beziehungsweise demontierbar und daher nach der Demontage außerhalb des Sammelbehälters 14 reinigbar ausgebildet, so dass ein Einsteigen in den Sammelbehälter nicht notwendig ist, um die Montage oder Wartungsarbeiten durchzuführen. In Fig. 3 ist schematisiert eine Ausführungsvariante einer Überlaufeinrichtung 18.1 dargestellt, die den prinzipiell gleichen Aufbau aufweist wie die Überlaufeinrichtung 18 gemäß Fig. 1, jedoch höhenverstellbar (Pfeil H) ausgebildet ist, so dass die jeweilige Überlaufhöhe variiert werden kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei ein nach oben weisendes ortfestes Einlaufprofil 46 des AblaufStutzens 36 in ein nach unten weisendes verschiebliches Auslaufprofil 48 der Überlaufeinrichtung 18.1 teleskopartig verschiebbar eingesteckt .
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsvariante einer Überlauf- einrichtung 18.2 dargestellt, die als außenseitig im oberen Bereich des Behälters 12 umlaufend angeordnete, nach oben offene Rinne ausgebildet ist .
In Fig. 6 ist stark schematisiert ein zeitlicher Ablauf des Klärprozesses unter Einwirkung der Steuereinrichtung 20 dargestellt .
Sobald die Steuereinrichtung 20 vom externen Signalgeber 68 ein Signal erhält, beginnt der Prozess zum Zeitpunkt tO und es wird Schmutzflüssigkeit tangential einströmend in das Innere des Behälters 12 gefördert bis zu einem einstellbaren Zeitpunkt t7. Nach einer gewissen Zeitverzögerung gegenüber tO wird zum Zeitpunkt tl über die Steuereinrichtung 20 das Druckluftaggregat 52 beaufschlagt, so dass eine Vorbelüftung des innerhalb des Sammelbehälters 14 beziehungsweise des trichterförmigen Behältnisses 12 vorhandenen Mediums (Sand) stattfindet .
Zu dem späteren Zeitpunkt t2 wird das Reinigungsflüssigkeitsaggregat 54 beaufschlagt, wodurch Reinigungsflüssigkeit in das Innere des Sammelbehälters 14 geleitet wird. Während dieser Zeit fließt vorgereinigtes Schmutzwasser in die Überlaufeinrichtung 18 über. Zu einem vorgebbaren Zeitpunkt t3 werden die Aggregate 52 und 54 abgeschaltet. Danach befindet sich das im Inneren des Behältnisses vorhandene Schmutzwasser beziehungsweise der im Inneren des Behältnisses vorhandene Sand in einer Beruhigungs- phase bis zum Zeitpunkt t4 oder t4.1. Auch während dieser Beruhigungszeit setzt sich der Sand im Sammelbehälter 14 ab und das organische Material steigt nach oben.
Unabhängig davon schaltet die Steuereinrichtung 20 nach Erhalt entsprechender Signale des Sensors 66 das Motorenaggregat 56 der Austrageinrichtung 16 zum Zeitpunkt t5 ein beziehungsweise zum Zeitpunkt t6 aus, je nachdem, wann Füllstände S max beziehungsweise S min erreicht sind.
Daran anschließend beginnt der Prozess von vorne, sobald der externe Signalgeber 68 seine Signale abgibt.
Die Zeitpunkte und Zeitintervalle können praktisch individuell variabel vorgegeben und in der Steuereinrichtung 20 einprogrammiert werden, wodurch eine optimale Feinabstimmung des Klärprozesses an die jeweiligen Gegebenheiten des Klärwerkes durchgeführt werden kann.

Claims

Ansprüche
01. Vorrichtung (10) zum Trennen von mit organischem Material verschmutztem anorganischem Material aus einer Schmutzflüssigkeit, insbesondere von organisch verschmutztem Sand aus einem in Kläranlagen anstehenden Abwasser, mit - einem nach oben sich erweiternden trichterförmigen Behälter (12) , dem die Schmutzflüssigkeit über eine Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung (60) zugeführt wird, - einem an den Behälter (12) unterseitig anschließenden Sammelbehälter (14) für das anorganische Material, - einer, insbesondere unterhalb des Sammelbehälters (14) angeordneten, Austrageinrichtung (16) für das gereinigte anorganische Material und - einer Abzugseinrichtung (18) zum Abführen von vom anorganischen Material befreiter, mit organischem Material behafteter Schmutzflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet , dass - die Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung (60) im unteren oder mittleren Bereich des trichterförmigen Behälters (12) angeordnet ist und die Schmutzflüssigkeit im Wesentlichen tangential in den trichterförmigen Behälter (12) einleitet, - im unteren Bereich des Sammelbehälters (14) über Reinigungswassereinlassöffnungen (24) Reinigungswasser und/oder über Lufteinlassoffnungen (26) Luft in das Innere des Sammelbehälters (14) einbringbar ist und/oder - im Bereich des Sammelbehälters (14) über Lufteinlassoffnungen (26) Luft und/oder über Reinigungswassereinlassöffnungen (24) Reinigungswasser in das Innere des Sammelbehälters (14) einbringbar ist .
02. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - mehrere Reinigungswassereinlassöffnungen (24) und/oder mehrere Lufteinlassoffnungen (26) rastermäßig umfangsmäßig an dem Sammelbehälter (14) vorhanden sind.
03. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - über die Reinigungswassereinlassöffnungen (24) reines Reinigungswasser oder ein Luft-/Reinigungswassergemisch, insbesondere impulsartig, eingeleitet wird.
04. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - die Reinigungswassereinlassöffnung (24) durch eine Düseneinrichtung (44) gebildet wird, die ein in das Innere des Sammelbehälters (14) ragendes Düsenrohr (44.1) aufweist, an dessen freien Ende eine Düseneinheit (44.2) angeordnet ist, die einen in Form und Größe definierbaren Strahl mit Wasser oder Wasser-/Luftgemisch in das Innere des Sammelbehälters (14) insbesondere impulsartig abgibt .
05. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass - die Düseneinrichtung (44) als von außen montierbare beziehungsweise demontierbare und von außen reinigbare Einrichtung ausgebildet ist.
06 . Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Düseneinheit (44.2) aus Metall, Kunststoff oder Gummi besteht .
07. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - die Reinigungswassereinlassöffnungen (24) den Reinigungswassereinlass in einem Winkelbereich von 0° bis 90° (Altgrad) zur im Querschnitt gesehen tangentialen Richtung der Wandung des Sammelbehälters (14) ermöglichen.
08. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Reinigungswassereinlassöffnungen (24) den Reinigungswassereinlass in einem Winkelbereich von 0° bis 45° (Altgrad) nach oben oder unten geneigt zur Horizontalen des Sammelbehälters (14) ermöglichen.
09. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - die Schmutzflüssigkeitseinlassöffnung (60) , die Reinigungswassereinlassöffnungen (24) und die Lufteinlassoffnungen (26) jeweils über Aggregate (50 ; 54 ; 52) mit dem jeweiligen Medium beaufschlagbar sind.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Steuereinrichtung (20) vorhanden ist, die die Aggregate (50; 54; 52) über jeweils vorgebbare Zeitintervalle in jeweils vorgebbaren Zeitpunkten beaufschlagt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , dass - die Steuereinrichtung (20) die Aggregate (54, 52) pulsierend beaufschlagt .
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - ein Sensor (66) vorhanden ist, der in Abhängigkeit des Füllstandes des Sammelbehälters (14) die Steuereinrichtung (20) beaufschlagt, die daraufhin ein Motorenaggregat (56) der Austrageinrichtung (16) aktiviert beziehungsweise deaktiviert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass - die Steuereinrichtung (20) das Motorenaggregat (56) pulsierend beaufschlagt .
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , dass - die Steuereinrichtung (20) nach dem Beginn des Prozesses, d. h. dem Einleiten von Schmutzflüssigkeit, zuerst das Druckluftaggregat (52) und anschließend das Reinigungsflüssigkeitsaggregat (54) beaufschlagt oder umgekehrt .
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , dass - die Steuereinrichtung (20) vor dem Beaufschlagen des Schmutzflüssigkeitsaggregats (50) das Druckluftaggregat (52) und das Reinigungsflüssigkeitsaggregat (54) über ein vorgebbares Zeitintervall deaktiviert.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - die Abzugseinrichtung (18) als Überlaufeinrichtung (18) ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass - die Überlaufeinrichtung (18) als im Inneren des trichterförmigen Behälters (12) angeordnetes, nach oben offenes Hohlprofil , insbesondere Trichterprofil , mit unterseitig angeordnetem Ablauf (22) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass - die Überlaufeinheit (18.1) höhenverstellbar ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass - die Überlaufeinheit (18.2) als außenseitig um das trichterförmige Behältnis (12) herumlaufende Rinne ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass - Ventileinheiten vorhanden sind, mittels derer die einbringbare Reinigungswassermenge und/oder die einbringbare Druckluftmenge einstellbar ist.
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