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Die
Erfindung betrifft einen kombinierten Längssandfang und Sandfang in
Kläranlagen,
Wasserreinigungsanlagen und dergleichen. Obwohl beide Teile die
unterschiedliche Funktion der Sedimentation und Flotation erfüllen, bilden
sie eine funktionale Einheit mit wechselseitiger Beeinflussung.
In seiner Grundfunktion kann jedes Teil getrennt betrachtet werden.
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Sandfang
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Bei
derartigen Sandfängen
wird eine Strömungswalze
in Längsrichtung
durch geeignete Strömungsmittel
erzeugt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Walze ist hierbei wesentlich
höher als
die Längsgeschwindigkeit
der Durchflußströmung, so
daß die Walzenströmung zur
bestimmenden hydraulischen Größe für die Sandabscheidung
wird.
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Da
die Sandabscheidung im wesentlichen eine Funktion einer Strömungsgeschwindigkeit
beziehungsweise einer entsprechenden Oberflächenbeschickung ist, kann mit
dieser annähernd
gleichmäßigen Rotationsgeschwindigkeit
die entsprechende Sandabscheidung bestimmt werden und können der
Sandfang und die Sandfangleistung bemessen werden. Dieses Verfahren
stellt eine bewährte
Lösung
für das
Problem einer gleichmäßigen Abscheidung
von Sand bei ungleichmäßiger, vor
allem bei schwankender Durchströmung
dar.
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Die üblichen
Strömungsmittel
sind entweder seitliche Belüftungseinrichtungen
und/oder Propeller und/oder Leitvorrichtungen.
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Häufig wird
keine gleichmäßig Strömungswalze über die
Längserstreckung
des Sandfangs angestrebt oder verwirklicht, sondern es wird beispielsweise
am Anfang des Sandfangs eine erhöhte
Luftzufuhr und damit eine höhere
Walzengeschwindigkeit gewählt.
Durch die ungleichmäßige Walzenströmung im
Sandfang verändert
sich auch deren Einfluß auf
die Fettfangströmung
längs des
Sandfangs.
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Fettfang
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Dieser
Sandfang wird in einer Baueinheit mit einem parallelen Fettfang
kombiniert. Über Öffnungen
in der Trennwand zwischen Sand- und Fettfang ist der Fettfang mit
dem Sandfang hydraulisch verbunden und weist einen im wesentliche
identischen Wasserspiegel auf. Die genannten Öffnungen reichen nicht bis
zum Wasserspiegel, um das Durchschießen der Sandfangwalze in den
Fettfang hinein zu verhindern. Die Öffnungen sind im allgemeinen mit
lamellenartigen Elementen teilweise verschlossen, so daß sich die
Strömung
des Sandfangs auch aus diesem Grund nur in eingeschränktem Maß in den
Sandfang ausbreitet. Gegenüber
der hochturbulenten Strömung
im Sandfang herrscht im Fettfang eine im wesentlichen sehr ruhige
Strömung
mit zum Teil äußerst geringen
Strömungsgeschwindigkeiten, über deren
Charakter wenig bekannt ist. Die Wirkung des Fettfangs ist an sich
unbestritten, aber seine Bemessung nach zahlreichen Regelwerken
folgt hauptsächlich
empirischen Vorgaben. Wegen der unbekannten Strömungsverhältnisse kann man den Fettfang
nach den an sich bekannten Regeln der Flotation nicht bemessen.
Eine zusammenfassende Darstellung der hydraulischen Verhältnisse
ist nicht bekannt.
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Die
Querströmungen
erreichen im Vergleich zum Gesamtdurchfluß im Einzelfall und/oder örtlich eine
erhebliche Größe und bestehen
wiederum aus unterschiedlich großen, nach innen oder außen gerichteten
Teilströmungen.
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Erfindung
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Erfindungsaufgabe
war, die Strömung
im Fettfang zu erforschen und Mittel zu finden, sie so zu verbessern,
daß sie
einheitlich und gleichmäßig ist und
damit einer Bemessung zugänglich
wird.
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Die
Erfindungsaufgabe wurde zum einen dadurch gelöst, daß durch numerische Strömungssimulation
erkannt wurde, daß im
Fettfang insgesamt Querströmungen,
Längsströmungen und
Walzenströmungen
auftreten, zum anderen, daß durch
eine Unterteilung des Fettfangs in einzelne, hydraulisch voneinander
getrennte Beckenabschnitte abschnittsweise eine einheitliche und
gleichmäßige Strömung erzeugt
wird, welche einer Analyse, einer Anpassung und einem guten Betreib
zugänglich
ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis
10 genannt.
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Im
Fettfang herrschen fallweise sehr unterschiedliche und unerwartete
Teilströmungen,
keinesfalls aber ein wie auch immer geartetes, allgemeines und gleichmäßiges Strömungsbild über die
ganze Erstreckung des Fettfangs.
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Überraschenderweise
zeigen sich innerhalb des Fettfangs auch erhebliche Längsströmungen in gegebenenfalls
beide Längsrichtungen
und zwar in unübersehbarer
Vielfalt je nach Länge
und Geometrie der Anlage, nach Größe und Anordnung der Öffnungen
und Lamellen, nach Größe und Art
von Durchfluß und
Walzenströmung.
Zusätzlich
sind die an sich erwarteten, aber ihrer Verteilung, Größe und Richtung
nach unbekannten Strömungen
(Querströmungen)
durch die Öffnungen
hindurch zu berücksichtigen.
Diese beeinflussen wiederum unmittelbar die Längsströmung im Sandfang selbst. Sie
erhöhen zum
Teil sogar den tatsächlichen
Durchfluß im
Sandfang. Dadurch wird seine Abscheideleistung verringert. Im Zirkelschluß dazu wird
dann auch wieder die Strömung
im Fettfang beeinflußt.
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Die
mit dem Erfindungsgedanken erreichten Vorteile liegen in der eindeutigen
hydraulischen Charakteristik des Fettfangs und der Möglichkeit
seiner Bemessung nach den Regeln der Hydraulik. Es ist nun auch
möglich,
die Wirkung des Fettfangs nachträglich
anhand der Betriebsergebnisse zu verändern, zum Beispiel durch Veränderung
der Lamellen eine höhere
oder kleinere Querströmung
zu erreichen. Dies kann vorteilhaft für die einzelnen Beckenabschnitte
auch unterschiedlich geschehen. Vorteilhaft ist auch die Tatsache,
daß in
bestehenden Anlagen mit einfachen Mitteln, nämlich durch die Installation
von Trennwänden,
der Erfindungsgedanke verwirklicht werden kann. Am vorteilhaftesten
ist aber, daß mit
dem Erfindungsgedanken die Fettabscheidung als solche wesentlich
verbessert werden kann, da nunmehr für die Fettabscheidung günstige Strömungsverhältnisse
im Fettfang erzielt werden können.
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Im
folgenden wird abwechselnd von einer oder mehreren Zwischenwänden und
Beckenabschnitten gesprochen. Ihre im einzelnen Anwendungsfall zweckmäßige Zahl
kann vorgegeben oder nachgerüstet
werden, um in wirtschaftlicher Weise die gewünschte hydraulische Verbesserung
und Fettabscheidung zu erreichen, nämlich die Strömung im Fettfang
zu verbessern und zu optimieren.
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Die
Erfindung ist in der Abbildung schematisch dargestellt. Es zeigen
vom Sand- und Fettfang:
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1:
einen Querschnitt
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2:
eine Draufsicht.
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Der
Sand- und Fettfang (1) wird durch die Außenwände (8)
und den geneigten Boden (15) gebildet. Die Flüssigkeit
weist einen offenen Wasserspiegel (6) auf. Im Sandfang
(1) wird die Strömungswalze
(8) in diesem Fall durch eingeblasene Luft aus einer Luftleitung
(7) erzeugt. Dabei transportiert in bekannter Weise die
aufsteigende Luft die Flüssigkeit mit
nach oben. Aus Kontinuitätsgründen und
begünstigt
durch die Form des Beckenquerschnitts wird die Flüssigkeit
in der genannten Strömungswalze
(8) im oberen Bereich zur anderen Beckenseite, dort wieder nach
unten und wieder zurück
zum Ausgangsbereich geführt.
Bestimmungsgemäß ist die
Rotationsgeschwindigkeit der Walze wesentlich höher als ihre Längsgeschwindigkeit.
Die Rotationsgeschwindigkeit ist daher die für die Wirkung der Sandabscheidung
maßgebliche
Geschwindigkeit.
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Die
Luftleitung (7) kann mit einheitlichem Durchmesser oder,
wie beispielsweise in 1 gezeigt, aus Leitungsabschnitten
(7.1, 7.2, 7.3) mit verschiedenen Durchmessern
und/oder aus Abschnitten mit verschiedenen Bohrplänen bestehen,
was hier nicht gezeigt ist. Am Sandfangende kann möglicherweise
die Luftleitung und Belüftung
entfallen. Mit diesen Maßnahmen
wird abschnittsweise eine unterschiedliche Belüftung und damit in den zugehörigen Beckenabschnitten
(13) eine unterschiedliche Stärke der Strömungswalze (8) erreicht,
so daß beispielsweise
zum Sandfangende hin eine niedrigere Umwälzung herrscht und bereits
abgesetzter Sand nicht wieder mitfortgerissen wird.
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Der
benachbarte Fettfang (2) wird durch Außenwände (14), die Trennwand
(3) und den geneigten Boden (15) gebildet. Er
ist durch ein oder mehrere Zwischenwände (9) in zwei oder
mehrere Beckenabschnitte (12) aufgeteilt, welche hydraulisch
völlig voneinander
getrennt sind. Die Beckenabschnitte (12) stehen über die Öffnungen
(4) in der Trennwand (3) hydraulisch mit dem Sandfang
(1) in Verbindung. Die Öffnungen
(4) sind deutlich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (6)
angeordnet und mit Lamellen (5) teilweise verschlossen.
Die Öffnungen
(4) sollen einerseits möglichst
großflächig Sand- und Fettfang miteinander
verbinden, andererseits die Querströmung (10) begrenzen.
Deshalb ist die Öffnung
(4) teilweise mit Lamellen verschlossen, welche den freien
Querschnitt der Öffnung
(4) gleichmäßig verringern.
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Wenn
die Zwischenwände
(9) und damit die Beckenabschnitte (12) im Fettfang
(2) etwa entsprechend der Beckenabschnitte (13)
im Sandfang (1) angeordnet werden, stellen sich in den
Beckenabschnitten (12) jeweils eigene Strömungsverhältnisse ein.
Außerdem
wird der direkte Strömungsaustausch zwischen
den einzelnen Beckenabschnitten (12) verhindert, so daß sich in
den Beckenabschnitten (12) eine Walzenströmung ausprägen kann.
Auch bei einer anderen Anordnung der Zwischenwände (9) wird sich
in den Beckenabschnitten (12) jeweils eine eigene Strömung, meist
in Form einer Walzenströmung, einstellen.
Diese Walzenströmung
in dem einzelnen Beckenabschnitt (12) ist jeweils charakteristisch
für die
Strömungswalze
(8) im zugehörigen
Beckenabschnitt (13).
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Bestimmungsgemäß sammelt
sich das abgeschiedene Fett in den Beckenabschnitten (12)
an dem Wasserspiegel (6). Das Fett wird von dort entnommen,
beispielsweise durch Abschöpfen
oder Abräumen.
Hierzu kann eine hier nicht dargestellte, längsverfahrbare Räumeinrichtung
verwendet werden. Vorzugsweise kann mit einem Räumschild das Fett zur Stirnseite
des Sand- und Fettfangs geschoben und dort entnommen werden. Zu
diesem Zweck kann das obere Teil der Zwischenwand (9) vorzugsweise
klappbar, nämlich
beispielsweise als Klappe (16), ausgebildet werden. Die
Klappe kann vorzugsweise auch in einfacher Form insgesamt aus einem elastischen
Teil bestehen, welches mit dem oberen Teil der Zwischenwand (9)
verbunden ist.
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Die
Klappe oder Klappen (16) werden durch die hindurchfahrende
Räumvorrichtung
ausgelenkt und selbsttätig
entweder durch ihre elastische Rückstellung
oder durch eine getrennte Rückstellvorrichtung
wieder in ihre Verschlußposition
gebracht. Die Räumeinrichtung
fährt somit
in einem einzigen Arbeitsgang über
alle Beckenabschnitte (12) hinweg.
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Da
es das Ziel der Erfindung ist, definierte und gleichmäßige Strömungsverhältnisse
im Fettfang zu schaffen, wird es als besonders vorteilhaft angesehen,
wenn sich die Öffnungen
(4) über
die ganze Länge
(L) zwischen zwei Zwischenwänden
(9) des jeweiligen Abschnitts (12) des Fettfangs
(2) erstrecken. Dies ist in der Abbildung nicht dargestellt. Vielmehr
zeigt die Abbildung eine häufig
gewählte Ausbildung
der Öffnung
(4) in der Trennwand (3). Dabei entstehen in der
Ecke zwischen Trennwand (3) und Zwischenwand (9)
Strömungswirbel,
welche die gleichmäßige Strömung durch
die Öffnung
(4) stören. Das
Maß der
Störung
ist verständlicherweise
abhängig
von den Abmessungen und der Größe der Querströmung und
spielt daher im Einzelfall eine größere oder kleinere Rolle.
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- 1
- Sandfang
- 2
- Fettfang
- 3
- Trennwand
- 4
- Öffnung (in
der Trennwand)
- 5
- Lamellen
- 6
- Wasserspiegel
- 7
- Luftleitung
- 8
- Strömungswalze
(im Sandfang)
- 9
- Zwischenwand
- 10
- Querströmung
- 11
- Durchflußströmung (im
Sandfang)
- 12
- Beckenabschnitt
(im Fettfang)
- 13
- Beckenabschnitt
(im Sandfang)
- 14
- Außenwände
- 15
- Boden
- L
- Länge (des
Beckenabschnitts im Fettfang)