DE2139521B2

DE2139521B2 - Schrägklärapparat

Info

Publication number: DE2139521B2
Application number: DE2139521A
Authority: DE
Inventors: John R. Cranbury N.Y. Anderson; William-A. Milltown N.J. Beach
Original assignee: Sybron Corp
Current assignee: Sybron Transition Corp
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1975-03-27
Also published as: NL7111594A; US3768648A; DE2139521A1; FR2151472A5

Description

darf bei vorgegebener Durchsatzmenge möglichst ge- Fig.2 zeigt eine bevorzugte Querschnitlsform

ring ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß da- eines Schrägklärapparats gemäß der Erfindung, durch gelöst, daß mehrere Gruppen übereinanderlie- welche durch mehrere Gruppen übereinanderliegengender V-förmiger Rinnen nebeneinander angeordnet der V-förmiger Rinnen 22 gebildet wird, die neben- und unter Bildung röhrenförmiger Kanäle durch ver- 55 einander angeordnet sind und unter Bildung der röhtikale Zwischenwände voneinander getrennt sind. renförmigen Kanäle 21 durch vertikale Zwischen-

Ein derartiger Schragklarapparat kann mit höhe- wände 24 voneinander getrennt sind. Die Zahl der ren Durchflußraten betrieben werden, weil die Kanäle 21 hängt vom Gesamtvolumen der aufzube-Durchflußrate von dem Verhältnis des Umfangs zu reitenden Flüssigkeit und der Solleistung des Klärapdem Querschnitt der Rinnen abhängt und der hy- 60 parats ab. Ein wesentlicher Faktor bei der Bestimdraulische Radius einer Rinne und die Re-Zahl für mung der Solleistung ist die kritische Strömungsgedcn Durchfluß durch eine Rinne umgekehrt propor- schwindigkeii in den einzelnen Kanälen 21. Unter tional dem Verhältnis von Umfang zu Querschnitts- kritischer Strömungsgeschwindigkeit wird in diesem fläche sind. Wenn also dieses Verhältnis ansteigt, Zusammenhang die maximale Strömungsgeschwinsinkt die Re-Zahl ab, und die Durchflußrate, bei der 65 digkeit durch einen Kanal bestimmter Höhe, Quernoch ein laminarer Durchfluß aufrechterhalten wer- schnittsfläche und Länge sowie mit einem bestimmden kann, steigt entsprechend an. Der wesentliche ten Umfang verstanden, bei welcher eine effektive Vorteil des Gegenstands der Erfindung wird deshalb Ausscheidung suspendierter Teilchen erfolgt. Wie in

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2i 39

Verbindung mit Fig.3 noch näher erläutert werden _wll_t nimmt unterhalb der kritischen Strömungsgeschwindigkeit bei deren Erhöhung die Resttrübe nur geringfügig zu. Bei einer sehr geringen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit über die kritische Ströroungsgeschwindigkeit erfolgt dagegen eine starke Zunahme der Resttrübe. Um die Resttrübe in zulässigen Grenzen zu halten, muß deshalb ein Schräg-Idlrapparat mit einer Strömungsgeschwindigkeit betrieben werden, die nicht über der kritischen Ströroungsgeschwindigkeit liegen darf.

Je größer das Verhältnis des Produkts aus Länge und Umfang zu der Querschnittsfläche des Kanals ist, desto größer ist die kritische Strömungsgeschwindigkeit. Die Kanäle 21 besitzen im Vergleich zu bekannten Querschnittsformen das größte Verhältnis von Umfang zu Querschnittsfläche bei gleicher Querschnittsfläche.

In der folgenden Tabelle A sind die Verhältnisse Umfang/Fläche für unterschiedliche Querschnittsforinen angegeben, wobei alle Kanäle eine Querschnittsfläche von 36,5 cm² besitzen.

Tabelle A

phonleitung verbunden, so daß die Strömungsgeschwindigkeit durch jeden Kanal gesteuert und gemessen werden konnte. Das zu prüfende Wasser wurde mit ansteigender Strömungsgeschwindigkeit durch die Kanäle geleitet. Nach jeder Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wurde die Strömungsgeschwindigkeit während etwa 30 Minuten konstant gehalten, und am Ende von jeweils 30 Minuten wurde eine Probe für eine Trübungsmessung entnommen. Als maximal zulässige Resttrübe wurden 6Jackson-Triibungseinheiten angesehen. Die geprüften Querschnittsformen sind in der folgenden Tabelle B aufgeführt.

Tabelle B

Versuch

Querschnittsform

Querschnittsdurchmesser

(cn

Länge

(cm)

Form

Kreis

Sechseck

Quadrat

Raute

Kanal 21 (Fig. 2)

Umfang/Flache (cm/cm²)

0,58 0,62 0,66 0,66 0,83

35

Zur Erzielung einer geringen Resttrübe ist ferner das Verhältnis von Länge zu Höhe der Kanäle von Bedeutung. Wenn die Höhe relativ zu der Länge verringert wird, wird die Absetzwirkung eines Kanals verbessert. Vorzugsweise findet eine Höhe der Kanäle von 2,5 bis 7,6 cm Verwendung weil Kanäle mit einer Höhe von weniger als 2,5 cm durch das ausgeschiedene Material verstopft werden können, während bei einer Höhe von mehr als 7,6 cm die kritische Strömungsgeschwindigkeit verringert wird, falls die I-änge des Kanals nicht entsprechend erhöht wird. Für einen derartigen Schrägklärapparat beträgt beispielsweise bei durchschnittlicher Größe des Apparats die Länge der Kanäle zwischen 0,3 und 1,5 m.

In F^; g. 3 ist die Resttrübe R des Klarwasserablaufs auf der Ordinate (in Jackson-Trübecinheiten) in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit ν auf der Abszisse (die Einheit bedeutet hier 451 pro min und m²) aufgetragen. Die Kurven A bis / betreffen Querschnittsformen, die in der folgenden Tabelle B aufgeführt sind. Aus den Kurven sind die kritischen Strömungsgeschwindigkeiten für die betreffenden Querschnittsformen ersichtlich.

Die Versuche wurden unter folgenden Bedingungen durchgeführt. Brunnenwasser mit einer Temperatur von 14° C wurde mit 50 ppm Alaun und einer genügenden Menge Kalk versetzt, um einen pH-Wert 7 einzustellen. Dann wurde Kaolin zugesetzt, bis das Wasser eine Trübe von 100 Jackson-Trübeeinheiten besaß.

Die Kanäle des Schrägklärapparats wurden unter einem Winkel von 60° zur Horizontalen angeordnet, und die Abflußseite jedes Kanals wurde mit einer Si-

Kreis

Sechseck

Quadrat

Raute

Ausführungsbeispiele
der
Erfindung

Hydraulischer

Durch-

6,80 Durchmesser	61
3,76 Seite	61
6,05 Seite	61
6,05 Seite	61
5,08 jede Seite	61
2,54 senkrechte Seite	61
5,08 diagonale Seite
5,08 jede Seite	!22
2,54 Vertikalseiten	122
5,08 Diagonalscitfcii
2,54 jede Seite	122

2,68

2,55 2,38 2,38 1,89 1,13

1,89 1,13

0,94

Wie aus dem in F i g. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, werden die röhrenförmigen Kanäle 21 durch V-förmige Rinnen 22 und durch vertikale Zwischenwände 24 gebildet, so <iaß sich Schlammrinnen 26 ergeben, in denen das abgesetzte Material in entgegengesetzter Strömungsrichtung zu der Strömungsrichtuiig des Wassers abfließt. Die Schlammrinnen 26 ermöglichen das Ansammeln von Schlamm in beträchtlicher Dicke, wodurch dessen Bewegung in entgegengesetzter Strömungsrichtung begünstigt wird. Die nicht gleichförmige Ansammlung von Schlamm in den Schlammrinnen 26 verringert den Oberflächenbereich des der Flüssigkeitsströmung ausgesetzten Schlamms, wodurch die Gefahr einer erneuten Aufschlämmung von abgeschiedenem Schlamm verringert wird. Dies steht im Gegensatz 2U solchen Querschnittsformen, bei denen die Kanäle einen flachen Boden aufweisen und sich der Schlamm gleichförmig entlang einer dünnen Schicht auf dem Boden ansammelt. Der Winkel der V-förmigen Rinnen 22 kann zwischen 10 und 179° liegen, je nach der Art der auszuscheidenden Stoffe.

Gute Ergebnisse wurden mit einem Winkel von etwa 90° erzielt. Ferner können dann einige der Seitenwände 24 in F i g. 2 weggelassen werden, wenn Querströmungen nur in vernachlässigbarem Ausmaß auftreten. In derartigen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, in den vergrößerten Kanälen vertikale Versteifungsrippen versetzt zueinander anzuordnen.

Wie aus den Kurven E bis/ in Fig. 3 ersichtlich ist, ermöglichen derartige Querschnittsformen weit höhere Strömungsgeschwindigkeiten als Querschnittsformen entsprechend den Kurven Λ bis C.

Durch den gleichen Abstand der übereinander angeordneten V-förmigen Rinnen an jeder Stelle der Kanäle ergeben sich gleichmäßige Absetzbedingungen entlang der gesamten Länge der Kanäle. Neben der bereits erwähnten Verbesserung der Verhältnisse im Hinblick auf die Gegenströmung ergibt sich ferner der Vorteil, daß ein derartiger Schrägklärapparat auch mit einem solchen Winkel zu der Horizontalen angeordnet werden kann, der weiter an den Schütt winkel des Schlamms angenähert ist, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

darin gesehen, daß mit der Querschnittsform entspre-

Patentanspruch· chend dem Kennzeichen des Patentanspruchs ein

größeres Verhältnis von Umfang zu Fläche als mit

Schrägklärapparat, bestehend aus zur Horizon- bekannten Querschnittsformen erzielt werden kann. talen geneigt und übereinander angeordneten 5 An Hand der Zeichnung soll die Erfindung bei-V-förmigen Rinnen, dadurch gekenn- spiekweise näher erläutert werden. Es zeigt zeichnet, daß mehrere Gruppen übereinander- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klärliegender V-förmiger Rinnen (22) nebeneinander anlage mit einem Scbrägklärapparat gemäß der Erangeordnet und unter Bildung röhrenförmiger findung,

Kanäle (21) durch vertikale Zwischenwände (24) xo Fig.2 einen Querschnitt durch den Schragklärapvoneinander getrennt sind. parat in F i g. 1 und

Fig.3 eine graphische Darstellung der Abhängig keit der Resttrübe des Klarwasserablaufs von der !strömungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen

i₅ Querschnitten der röhrenförmigen Kanäle eines

Schrägklärapparats gemäß der Erfindung sowie bei anderen bekannten Querschnittsformen.

Die in F i g. 1 dargestellte Kläranlage besteht aus

Die Erfindung betrifft einen Schrägklärapparat, einem Ausflockbehälter 11, einem Schrägklärapparat bestehend aus zur Horizontalen geneigt und überein- 20 12 und einer Filtriereinheit 16. Dem Ausflockbehälander angeordneten V-förmigen Rinnen. ter 11 wird das zu klärende Rohwasser zugeführt und

Zur Aufbereitung von Abwässern, insbesondere mit einem Koagulationsmittel wie Alaun versetzt, um bei feinen Schlämmen enthaltenden Flüssigkeiten, eine Ausflockung zu bewirken. Der Abfluß des Ausbieten Schrägklärapparate bekanntlich die Möglich- flockbehälters 11 wird dem Schragklarapparat 12 _zukeit, das Absinken der Feststoiipartikeln zu be- 25 geführt, dessen Kanäle 21 die aus Fig.2 ersichtliche schleunigen und damit Klärfläche einzusparen. Bei Querschnittsform besitzen. Die Kanäle 21 sind unter einem bekannten Schragklarapparat der eingangs ge- einem Winkel α zu der Horizontalen angeordnet, der nannten Art (CH-PS 2 52 745) sind die Rinnen über- etwa 5 bis 80° betragen kann, was von der Art der einander angeordnet, um eine Konzentration des sich aus dem Wasser auszuscheidenden Stoffe und davon absetzenden Schlamms und einen kurzen, gleichför- 30 abhängt, ob eine Selbstreinigung der Kanäle angemigen Absetzabstand entlang der Breite der Absetz- strebt wird. Bei kleineren Neigungswinkeln ist eine einrichtung zu erzielen. Bei dieser., Schrägklärappa- Rückspülung erforderlich, um die abgeschiedenen rat wird jedoch als nachteilig angesehen, daß die Stoffe zu entfernen. Wenn eine Gegenströmung er-Durchflußgeschwindigkeit noch verhältnismäßig ge- zielt werden soll, ist der Winkel α größer als der ring ist. Diese Schwierigkeit besteht auch bei anderen 35 Schüttwinkel der ausgeschiedenen Stoffe zu wählen. bekannten Klärapparaten (DT-OS 20 52 640), bei Wenn die rohrförmigen Kanäle um einen Winkel von denen verhältnismäßig breite und seitlich offene 60° oder mehr zu der Horizonten angeordnet wer-V-förmige Rinnen vorgesehen sind, so daß eine lami- den, ergibt sich für die meisten^ auszuscheidenden nare Strömung im Vergleich zu dem eingangs ge- Stoffe eine zufriedenstellende Gegenströmung. Es nannten Klärapparat nur bei einer geringeren Durch- 40 wurde festgestellt, daß bei sonst gleichen Voraussetflußgeschwindigkeit möglich erscheint? Außerdem zungen dann die besten Ergebnisse erzielt werden wird dabei als nachteilig angesehen, daß die Rinnen können, wenn der Winkel α so klein wie möglich unhorizontal angeordnet sind und die Feststoffe seitlich ter Berücksichtigung des Schüttwinkels der abzutrenausfließen, also nicht im Gegenstrom zu der zu reini- nenden Stoffe gewählt wird. Das geklärte Wasser genden Flüssigkeit. 45 wird in einem Behälter 14 gesammelt und kann di-

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem rekt abgeleitet oder der Filtriereinheit 15 zugeleitet Schrägklärapparat der eingangs genannten Art die werden. Die ausgeschiedenen Stoffe gelangen in Absetzwirkung derart zu verbessern, daß bei gleicher einen Schlammsammelbehälter 16, aus dem sie in Grundfläche eine Erhöhung der Durchsatzraten er- regclmäßigrn Abständen oder kontinuierlich entfernt reicht werden kann bzw. daß der Grundflächenbe- 50 werden.