DE2034794B2 - Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeit-Feststoff-Gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeit-Feststoff-Gemischen, z. B. Sandfang, bestehend aus einem kreisförmigen Behälter mit einem tangentialen Einlauf für das Gemisch und einem höher angeordneten, ebenfalls tangentialen Auslauf für die Klarflüssigkeit, mit annähernd horizontalen Leitflächen zwischen Einlauf und Auslauf sowie einem mittigen Feststoffaustrag.

Derartige Vorrichtungen werden in den verschiedenen Fachgebieten für unterschiedliche Gemische angewandt. Deshalb soll im folgenden keine Abgrenzung des Anwendungsbereiches getroffen werden, obwohl die Erfindung in der Hauptsache für die Probleme der Abwassertechnik eingesetzt werden soll.

Vorrichtungen zum Trennen von mineralischen Feststoffen werden in der Klärtechnik als Sandfänge verschiedener Bauart ausgebildet. Dabei hat der seit Jahren eingeführte Rundsandfang wegen seiner besonders einfachen und wirksamen Konzeption eine besondere Verbreitung gefunden. Bei diesem Sandfang wird die physikalische Erscheinung ausgenutzt, daß in wi einer umgelenkten Strömung stets eine überlagerte Sekundärströmung vorhanden ist. Die Sekundärströmung unterstützt den Absetzvorgang der Feststoffe, und sorgt gleichzeitig für den Quertransport der abgesetzten Stoffe zum Krümmungsrnittelpunkt hin. *; Deshalb kann mit niedrigen Aufenthaltzeiten gerechnet und auf den Einbau von mechanischen Räumvorrichtungen verzichtet werden. Nachteilig an diesem Sandfang ist, daß die Strömung im Sandfang insgesamt nur um etwa 270° umgelenkt v/ird. Der Auslauf ist in der Nähe des Einlaufe angeordnet. Im idealen Strömungsbild sollte der feste Wirbelkern der Strömung in der Mitte des Behälters gebildet und aufrechterhalten sein. Durch die unvollkommene Kreisströmung des Gesamtdurchflusses wird der Wirbelkern jedoch aus der Mitte heraus in den schmalen Winkelbereich zwischen Einlauf und Auslauf verschoben. Außerdem kann sich die Strömung wegen der Umlenkung am Auslauf nicht ideal kreisförmig ausbilden. Meist ist das Auslauf- und Abführungsgerinne im Anschluß an den Auslauf um den Sandfang herum geführt und wird in der gedachten Verlängerung der Einlaufsrichtung zum dritten Mal umgelenkt Dadurch ergibt sich in der Normalausführung eine insgesamt dreimalige Umlenkung der Oesamtströmung innerhalb der Gesamtanlage des Sandfangs. Insbesondere die Strömungsumlenkung am Auslauf, welche mit einem relativ engen Krümmungsradius erfolgt, beeinträchtigt die Strömungsverhältnisse der Kreisströmung im Sandfang selbst. Die Abrundung an der innersten Kante der Auslauföffnung kann aus bauicchnischcn Gründen nicht besonders groß ausgebildet werden, wodurch am Abfluß eine Einschnürung der gleichmäßigen Strömung entsteht. Obwohl in diesem Sandfang an sich ein ziemlich einfaches Neutralprinzip nachgeahmt wird, welches z. B. in jeder Flußkrümmung und den dort an der Innenseite der Krümmung auftretenden Geschkbeablagerungen beobachtet werden kann, ist dieser Sandfang wegen der Gestaltung des Auslaufs und des Abführungsgerinnes nicht gleichermaßen einfach. In der Form eines Sandfangs, die in der DE-PS 11 95 685 beschrieben ist, wird eine an sich verbreiterte Abschälzunge über den Sandfang so eingebaut, daß die oberen Schichten des Wassers in gerader Strömungsrichtung über den Sandfang hinweggeleitet werden. Die unteren Wasserschichten werden dem Sandfang tangential zugeführt und durch eine Öffnung in der hohlen Abschälzunge wieder aus dem Sandfang abgezogen. Bei diesem Sandfang zeigen sich verfahrenstechnisch einige Mängel, i^s hat sich gezeigt, daß die Modellvorstellung in der Praxis nie zutrifft, daß die schwereren Bestandteile in den unteren Strömungsschichten überwiegend enthalten sind, und daß die oberen Wasserschichten bereits als entsandet angesehen werden können. Es ist deshalb in der Praxis nicht immer vertreten, nur einen Teil der anfallenden Wassermenge durch den Sandfang hindurchzuleiten. Außerdem ist naturgemäß die Schälzunge unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet, so daß auch der Auslauf des Sandfangs, welcher in der Schälzunge liegt, deutlich unterhalb der Oberfläche gegeben ist. Bei Benutzung der Sekundärströmung in umgelenkten Strömungen zur Ab^rcheidung von Feststoffen sollte daher auch der Auslauf an der Oberfläche der Strömung angeordnet sein, wie es in dem zuerst genannten Sandfang der Fall ist. Nur der obere Teil der umgelenkten Strömung kann nach ausreichender Fließstrecke angesehen werden. Für die Ausbildung einer Sekundärströmung, wie sie in dem erstgenannten verwirklicht wird, ist außerdem die freie Oberfläche ein wesentlicher Bestandteil, da die Strömungsvorgänge bei abgedeckter Oberfläche eine wesentlich andersartige Charakteristik haben.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Strömung eine 360°-Schlaufe bildet. Sie werden als Zyklone vielfaltig in der Aufbereitungstechnik verwendet. Diese Anordnung funktioniert aber nur, wenn die Behälter geschlossen sind und unter Druck stehen. Es

sind also zusätzlich Druckerzeugungsaggregate notwendig. Eine Beobachtung der Strömung ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht in der Unzugänglichkeit oder nur mit Aufwand zu verwirklichenden Zugänglichkeit des Behälterinneren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gesamtdurchströmung soweit wie möglich der idealen Kreisströmung anzunähern und eine Vorrichtung zu finden, bei der dies mit einem leicht zugänglichen und nicht unter Druck stehenden Behälter möglich ist.

Erfindungsgt.näß wird vorgeschlagen, daß der Behälter eine freie Oberfläche aufweist, und daß der vertiefte Einlauf der tangentialen Zulaufrinne und der darüber befindliche Auslauf der Klarflüssigkeitsrinne zwecks Bildung einer 360° -Schlaufe der Strömungsbahn dicht beieinanderliegen.

Da aus den genannten Gründen der Auslauf an der Oberfläche erfolgen soil, und da Einlauf und Auslauf des Sandfangs im wesentlichen an der gleichen Stelle des Behälterumfangs angeordnet sind, wird erfindungsgemaß der Einlauf vertieft und im wesentlichen unterhalb des Auslaufs angeordnet

Der Erfindungsgedanke ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt Hierbei zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht,

F i g. 2 einen schematischen Querschnitt eines Sandfangs,

F i g. 3 Ausschnitt eines verbreiterten Auslaufs.

Die Zulaufrinne 1 mündet tangential in den runden Behälter 2. Die Klarflüssigkeitsrinne 3 schließt sich :» annähernd tangential und annähernd in der gleichen Richtung wie die Zulaufrinne 1 an den runden Behälter 2 an. Die Durchströmung 4 erfolgt daher unter Bildung einer 360°-Schlaufe. Das Kennzeichnende hierbei ist, daß diese Durchströmung nur eine einzige Umlenkung besitzt Der Übergang in die tangentiale Abführungsströmung stellt bekanntlich keine erneute Umlenkung dar.

Bei diesem Sandfang ist eine freie Oberfläche verwirklicht Aus der Abströmung ergeben sich keine *o hydraulischen Rückwirkungen auf die Strömungsverhältnisse im runden Absetzbecken. Der Wirbelkern wird daher in unmittelbarer Nähe der Behältermitte liegen. Durch die ausgeprägte Sekundärströmung wird der Sand, wie an sich bekannt, auf dem Behälterboden 5 « niedergeschlagen und zur Mitte transportiert. Der Behälterboden kann je nach Erfordernis flach oder geneigt ausgeführt sein. Die ausgeschiedenen Feststoffe werden dann in der Behältermitte, in an sich bekannter Weise, am günstigsten durch eine Saugleitung 6, und z. B. einer Druckluftpumpe, ausgetragen.

In einer vorteilhaften Ausführung stimmen in der Draufsicht auf die Vorrichtung die Richtungen von Einlauf 1 und Auslauf 3 bezüglich des Behälters 2 im wesentlichen überein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird zwischen der Einlauföffnung 7 und Auslauföffnung 8 eine annähernd horizontale Leitvorrichtung 9 angeordnet, die eine Kurzschlußströmung zwischen der Einlaufund Auslauföffnung mit Sicherheit ausschl'eßt Daher ist «j die Größe der Leitvorrichtung etwa so festgelegt, daß durch sie alle geradlinigen Verbindungen zwischen Einlauf- und Auslauföffnung verdeckt sind.

Die Einleitung der Strömung im unteren Bereich des Behälters kommt der Abscheidung durch den Sekundärvorgang entgegen. Damit sich der Strömungsquerschnitt von der Einlauföffnung 7 an ohne wesentliche Störung auf die ganze Wassertiefe im Behälter erweitern kann, ist die Leitvorrichtung 9 vorzugsweise in Strömungsrichtung leicht ansteigend ausgebildet. Hierbei wird in wünschenswerter Weise außerdem erreicht, daß die in der BehäJtermitte vorhandene Quellströmung besonders am Anfang der Leitvorrichtung den Auslauf beaufschlagt, daß sie aber am hinteren Abschnitt der Leitvorrichtung durch die unter der Leitvorrichtung 9 austretende Elinlaufströmung in die Kreisströmung zurückgeführt wird. Hierdurch werden dem Auslauf vorzugsweise die Strömungsteile zugeführt, die eine relativ lange Fließstrecke zurückgelegt haben.

Es dient außerdem einer ungestörten Durchströmung des Sandfangs, wenn sich die Leitvorrichtung an die Deckwand 10 anschließt, die das Zulaufgerinne im Bereich det Sandfangs abdeckt und für die Zuleitung des Wassers zur Einlauföffnung sorgt, lin vorzugsweise gezackt ausgebildeter Überfall dient e'nem gewissen Rückstau im Sandfang für die kleinen Zulaufmengen. Bei größeren Zulaufmengen dagegen wird der Überfall völlig überströmt

Nebe λ den genannten Vorteilen, die zur Lösung der Erfindungsaufgabe gehören, bringt der vorgeschlagene Sandfang gegenüber bekannten Sandfängen folgende Verbesserung:

Die Überfallänge ist bei tangentialer Abführung wesentlich größer als bei der bekannten annähernd radialen Abführung. Hierdurch ergeben sich kleinere Strömungsgeschwindigkeiten und in Folge davon geringere Störungen. Bei den bekannten Absetzbecken sind gerade die Auslaufverhp.itnisse besonders sorgfähig beachtet weil auch an sich gute Absetzwirkung eines bestimmten Beckens durch zu hohe Auslaufgeschwindigkeiten wesentlich beeinträchtigt werden kann.

Für die Fläche des vorgeschlagenen SanJfangs ergeben sich wegen der insgesamt gesehenen geradlinigen Strömung besonders einfache Verhältnisse, die sich auch in den Baukosten günstig auswirken.

In Fig.3 ist im Ausschnitt ein Sandfang nach dem Erfindungsgedanken mit verbreitertem Auslauf dargestellt. In dieser Anordnung beträgt die Durchströmung innerhalb des Sandfangs mehr als 360°. In dem abgebildeten Beispiel liegt hierbei der Auslaufkanal wieder in der Richtung des Zuführungsgerinnes, wobei seine durch den erweiterten Auslauf bedingte Breite nach einer gewissen Strecke auf den ursprünglichen Kanalquerschnitt zurückgeführt wird. Es liegt nahe, auch einen verbreiterten Auslauf wieder über den Einlauf anzuordnen. Hierbei würde die tangentiale Arsst: jinrichtung einen gewissen Winkel zur Einströmrichtung einschließen. Eine solche Anordnung ist datier z. B. dann zu empfehlen, wenn nach den Gegebenheiten der Gesamtanlage der Sandfang in den Eckpunkt eines Kanalknies gelegt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Behälter oben offen und dadurch keine druckerzeugenden Aggregate notwendig sind und eine leichte Zugänglichkeit gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeits-Feststoff-Gemischen, z. B. Sandfang, bestehend aus einem kreisförmigen Behälter mit einem tangentialen Einlauf für das Gemisch und einem höher angeordneten, ebenfalls tangentialen Auslauf für die Klarflüssigkeit, mit annähernd horizontalen Leitflächen zwischen Einlauf und Auslauf sowie einem mittigen Feststoff austrag, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) eine freie Oberfläche aufweist und daß der vertiefte Einlauf der tangentialen Zulaufrinne (1) und der darüber befindliche Auslauf der KJarflüssigkeitsrinne (3) zwecks Bildung einer 360° — Schlaufe der Strömungsbahn dicht beieinanderliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Draufsicht auf die Vorrichtung die Richtungen von Einlauf (1) und Auslauf (3) bezüglich des Behälters (2) im wesentlichen übereinstimmen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine annähernd horizontale Leitvorrichtung (9) zwischen Einlauf (7) und Auslauf (8) angeordnet ist, deren geometrische Fläche mindestens von allen geraden Verbindungslinien zwischen Einlauföffnung (7) und Auslauföffnung (8) durchdrungen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (9) in Strömungsrichtung (4) geringfügig ansteigt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitvorrichtung (9) an die den vertieften Einlauf (7) nach oben begrenzende Deckwana (10) anschließt.