DE4325010A1 - Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und Teichen - Google Patents
Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und TeichenInfo
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Description
Der in Absetzbecken in der Trinkwasseraufbereitung, in Nach
klärbecken zur Abwasserbehandlung, in Abwasserteichen u. a. Ab
setzanlagen anfallende flockige Schlamm muß intermittierend
oder kontinuierlich vom Boden dieser Becken abgezogen werden.
Während der Schlamm aus den Absetzbecken in der Trinkwasserauf
bereitung zur Eindickung in weitere Absetzbecken und danach zur
Deponie geleitet wird, gelangt der abgesetzte Schlamm aus Nach
klärbecken und Abwasserteichen entweder zurück in das Bele
bungsbecken (Rücklaufschlamm) oder aber zur Nachstabilisierung
oder Eindickung in angeschlossene Schlammspeicher (Überschuß
schlamm).
Zum Zweck der Räumung der Becken sind deren Sohlen in Trichter
form mit einer Neigung von 55° bis 60° gestaltet, so daß der
Schlamm selbsttätig in die Trichterspitze abrutscht und von
dort aus dem Becken abgezogen wird.
Zum Räumen der Becken ist es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
möglich, nur den durch Sedimendation verdichteten Schlamm,
nicht aber das darüberstehende schlammhaltige Wasser abzuzie
hen, mit dem die nachfolgende Schlammbehandlung verschlechtert,
verzögert sowie durch aufwendige größere Absetz- oder Behand
lungsbecken beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzuge
ben zum intermittierenden oder kontinuierlichen Abzug von
Schlamm-Wasser-Gemischen aus Absetzbecken der Trinkwasseraufbe
reitung, Nachklärbecken der Abwasserbehandlung, Abwasserteichen
u. a. Absetzanlagen, in denen sich infolge des Schwerkraftein
flusses Sedimendationsprozesse vollziehen, durch dessen Anwen
dung der Schlamm während einer Abzugsphase auf wirtschaftliche
Weise gleichmäßig über die Länge der Beckensohle geräumt wird.
Nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schlamm in mindestens einem
sich über eine wesentliche Beckenlänge erstreckenden Becken
trichter gesammelt wird und daß mittels einer entlang der
Trichtersohle verlaufenden, in einen vom Becken getrennten Pum
penschacht mündenden Entnahmeleitung der Schlamm durch eine
Mehrzahl von über die Leitungslänge verteilten Einlaßöffnungen
gleichmäßig abgezogen wird.
Bei einsetzendem Pumpvorgang senkt sich der Spiegel des
Schlamm-Wasser-Gemisches im Pumpenschacht allmählich ab und
bewirkt eine mitfallende Drucklinie in der Entnahmeleitung. Die
Druckdifferenz zwischen Becken (Außendruck) und Entnahmeleitung
(Innendruck) fällt mit der Entfernung der Einlaßöffnungen von
der Pumpe oder einer anderen Unterdruckerzeugereinrichtung und
ist am Ende der Entnahmeleitung gleich Null. Die Kurvencharak
teristik der Drucklinie ist abhängig von den Reibungsverlusten
in der Leitung, von örtlichen Verlusten an Querschnittsänderun
gen der Leitung sowie von den Verlusten an den Einlaßöffnungen.
Nach Ende des Pumpvorganges bzw. Beseitigung des Druckgefälles
steigt die Drucklinie in der Entnahmeleitung wieder mit an. Der
Pumpzyklus wird wasserstands- bzw. druckabhängig gesteuert.
Gemäß einer Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der gleichmäßig über die Länge der Entnahmeleitung ver
teilte Schlammabzug durch die sich ausbildende Drucklinie in
der Entnahmeleitung angepaßte variierende Querschnitte der Ent
nahmeleitung und/oder variierende Querschnittsflächen und/oder
Abstände der Einlaßöffnungen vollzogen werden, so daß das über
die Länge der Leitung erzielbare Gesamtabzugsvolumen der Summe
der aus den durch die Einlaßöffnungen zufließenden Einzel
schlammvolumina entspricht.
Die über die Länge der Entnahmeleitung variierende Druckdiffe
renz wird über die räumliche Verteilung der Einzelöffnungsflä
chen ausgeglichen und dadurch zur gleichen Zeit an jeder Ein
laßöffnung das gleiche Schlammvolumen entnommen. Da das Gesamt
schlammvolumen auf der gesamten Länge der Entnahmeleitung ent
steht, ist der Durchfluß entlang der Entnahmeleitung nicht kon
stant; er steigt vom geschlossenen Ende der Entnahmeleitung bis
zum Pumpenschacht an jeder Einzelöffnung um den Einzelzufluß
an. Daraus ergeben sich über die Länge der Leitung unterschied
liche Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse, die durch Quer
schnittsänderung der Entnahmeleitung ausgeglichen werden kön
nen. Zur Vergleichmäßigung der über die Länge der Entnahmelei
tung angesaugten Einzelzuflüsse können die Abstände und Quer
schnittsflächen der Einzelöffnungen beliebig variiert werden.
Für eine zweite Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird vorgeschlagen, daß ein im allgemeinen gleichmäßig
über die Länge der Entnahmeleitung verteilter Schlammabzug
zeitlich versetzt über die Einlaßöffnungen mit Hilfe von Venti
len durchgeführt wird, die abhängig von der auf sie wirkenden
Druckdifferenz und ihrem daran angepaßten Gewicht - nach Ein
schalten einer an den Pumpenschacht angeschlossenen Unterdruck
erzeugereinrichtung (z. B. Pumpe) bzw. durch Absenken des Flüs
sigkeitsspiegels im Pumpenschacht gegenüber dem des Beckens -
die Einlaßöffnungen einzeln nacheinander öffnen und schließen,
so daß das Gesamtabzugsvolumen sich aus zeitlich versetzten,
jeweils nur an einer oder einigen Öffnungen abgesaugten Einzel
abzugsvolumina zusammensetzt.
Über das der in der Entnahmeleitung auftretenden Druckdifferenz
angepaßte Gewicht der Ventile läßt sich ein gleichmäßigerer,
über die Beckenlänge verteilter Schlammabzug als bei variieren
den Größen und Abständen freier Einlaßöffnungen erreichen. Da
die Ventile den Schlammzufluß in die Entnahmeleitung zeitlich
versetzt bewirken, liegt in der Leitung ein konstanter Schlamm
durchfluß vor. Daraus ergeben sich gleichmäßigere Druck- und
Geschwindigkeitsverhältnisse in der Entnahmeleitung und aus diesen wiederum ein gleichmäßig über die Leitungslänge ver teilter Schlammabzug. Im zeitlichen Verlauf der Wasserspiegel absenkung des Schlamm-Wasser-Gemisches im Pumpenschacht ändert sich der Innendruck in der Entnahmeleitung und demzufolge die Druckdifferenz an der Einzelöffnung. Wenn die Ventile bei spielsweise einen die Öffnungsfläche verschließenden oberen und unteren Kopf sowie einen verbindenden Steg dazwischen aufweisen, hängen sie beweglich in der jeweiligen Einlaßöffnung und sind in ihrem Gewicht so bemessen, daß sie erst bei einer bestimmten Druckdifferenz in die Entnahmeleitung angesaugt wer den. Bei dieser angesaugten Hubbewegung wird die Öffnung frei gegeben und der Schlamm kann der Entnahmeleitung zufließen. Bei weiter ansteigender Druckdifferenz werden die Ventile bis zum Schließen der Einlaßöffnung durch den unteren Ventilkopf in die Leitung angesaugt. Während dieses Öffnungs- und Schließvorgan ges fließt der Entnahmeleitung das definierte Schlammvolumen folglich nur durch die Öffnung mit der zur Bewegung des Ventil gewichtes notwendigen Druckdifferenz zu.
Geschwindigkeitsverhältnisse in der Entnahmeleitung und aus diesen wiederum ein gleichmäßig über die Leitungslänge ver teilter Schlammabzug. Im zeitlichen Verlauf der Wasserspiegel absenkung des Schlamm-Wasser-Gemisches im Pumpenschacht ändert sich der Innendruck in der Entnahmeleitung und demzufolge die Druckdifferenz an der Einzelöffnung. Wenn die Ventile bei spielsweise einen die Öffnungsfläche verschließenden oberen und unteren Kopf sowie einen verbindenden Steg dazwischen aufweisen, hängen sie beweglich in der jeweiligen Einlaßöffnung und sind in ihrem Gewicht so bemessen, daß sie erst bei einer bestimmten Druckdifferenz in die Entnahmeleitung angesaugt wer den. Bei dieser angesaugten Hubbewegung wird die Öffnung frei gegeben und der Schlamm kann der Entnahmeleitung zufließen. Bei weiter ansteigender Druckdifferenz werden die Ventile bis zum Schließen der Einlaßöffnung durch den unteren Ventilkopf in die Leitung angesaugt. Während dieses Öffnungs- und Schließvorgan ges fließt der Entnahmeleitung das definierte Schlammvolumen folglich nur durch die Öffnung mit der zur Bewegung des Ventil gewichtes notwendigen Druckdifferenz zu.
In Weiterbildung des mit gesteuerten Ventilen arbeitenden Ver
fahrens gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der nach
Abschalten der Pumpe verbleibende Differenzdruck in der Entnah
meleitung, der aus der Differenz des Füllstandes im Becken
gegenüber dem im Pumpenschacht resultiert und allmählich ausge
glichen wird, zur nochmaligen Schlammentnahme über die sich in
ihre untere Schließstellung bewegenden Ventile ausgenutzt wird.
Da nach Beendigung des Pumpvorganges die Druckdifferenz ab
nimmt, verläuft der Öffnungsvorgang an den nacheinander bis zum
geschlossenen Ende der Entnahmeleitung angeordneten, mit Venti
len versehenen Einlaßöffnungen in umgekehrter Richtung. Bei Er
reichen der definierten Druckdifferenz und allmählicher Unter
schreitung dieser fällt das Ventil wieder aus der Entnahmelei
tung und gibt dabei die Öffnungsfläche von neuem frei, bis sie
von dem unter seinem Eigengewicht in seine Ausgangsstellung zu
rückkehrenden oberen Ventilkopf verschlossen wird. - Das erfin
dungsgemäße Verfahren ist besonders insofern vorteilhaft, als
der Schlammabzug auch bei sehr großen Becken mit entsprechend
beliebig langen Schlammrinnen bzw. -trichtern und darin ange
ordneten entsprechend langen Entnahmeleitungen gleichmäßig über
deren Länge vorgenommen wird.
Gegenstand der Erfindung ist neben dem vorbeschriebenen Verfah
ren außerdem eine Schlamm-Abzugsanlage zur Ausführung des Ver
fahrens, die folgende Merkmale aufweist:
- a) Im Bereich der Spitze eines sich im wesentlichen über die Länge des Absetzbeckens erstreckenden Trichters mit einem Neigungswinkel der Trichterwände zwischen etwa 55° und 60° ist eine Entnahmeleitung unter gleichen Abständen von den Trichter wänden angeordnet;
- b) eine einenends geschlossene und anderenends an einen eine Pumpe enthaltenden Pumpenschacht angeschlossene Entnahmeleitung ist zwischen ihren Enden an der Unterseite mit Einlaßöffnungen versehen;
- c) zur Erzielung eines gleichmäßigen Schlammabzugs sind die Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung nach Abstand und/oder Quer schnitt an den von der Pumpe erzeugten und sich über die Länge der Entnahmeleitung verringenden Differenzdruck angepaßt. Ein gleichmäßiger Schlammabzug über die Länge der Entnahmeleitung bzw. des Schlammtrichters wird durch dem Verlauf der in der Entnahmeleitung wirksamen Drucklinie angepaßte Abstände und/oder Querschnittsflächen der Einlaßöffnungen gewährleistet.
Eine zur Ausführung des mit gesteuerten Ventilen arbeitenden
Verfahrens konzipierte Schlamm-Abzugsanlage nach der Erfindung
ist neben den zuvor beschriebenen Merkmalen a) und b) insbeson
dere gekennzeichnet durch
- c) die über die Länge der Entnahmeleitung im allgemeinen gleichmäßig verteilten Einlaßöffnungen enthalten Ventile, deren in der jeweiligen Öffnung zur Ausführung einer hin- und herge henden Bewegung frei beweglich geführte Ventilkörper jeweils zwei im Abstand des Ventilhubes einander gegenüberliegende Dichtflächen oder -teller aufweisen und unter ihrem Eigenge wicht eine erste Schließstellung, unter dem Unterdruck in der Entnahmeleitung eine zweite Schließstellung erreichen und während des dazwischen liegenden Ventilhubes die Einlaßöffnung für eine durch den Differenzdruck sowie durch ihr Eigengewicht einstellbare Zeitdauer freigeben. - Durch das Gewicht der Ven tile wird bei bestimmten Druckdifferenzen zwischen Becken einerseits und Entnahmeleitung andererseits das Öffnen und Schließen der Einlaßöffnungen so gesteuert, daß bei Beginn des Pumpvorganges oder bei Anlegen eines auf andere Art und Weise erzeugten Druckgefälles an den Pumpenschacht zunächst die diesem Schacht benachbarten Ventile angesaugt und angehoben werden, wobei sie bis zum Schließen in der vollständig angeho benen oder angesaugten Stellung die Einlaßöffnung für den Schlammeintritt freigeben. Mit weiter ansteigender Druckdiffe renz zwischen Pumpenschacht bzw. Entnahmeleitung einerseits und dem Wasserspiegel im Becken andererseits durch Auspumpen des Pumpenschachtes oder entsprechende Steuerung einer Ausflußöff nung im Pumpenschacht werden nacheinander sämtliche Ventile in den Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung nacheinander vorüber gehend entsprechend dem sich bis an das Leitungsende wirksamen Differenzdruck angehoben bzw. angesaugt, um in ihrer oberen Stellung die jeweilige Einlaßöffnung zu verschließen.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der zu seiner Durchführung vorgeschlagenen Schlamm-Abzugsanlage
bilden den Gegenstand der Patentansprüche 7 bis 20. Weitere
Merkmale und Vorteile des Verfahrens sowie der Anlage ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie
len anhand der Zeichnungen, wobei Merkmale der Ansprüche durch
solche aus der Beschreibung ergänzt werden können und auch
jeweils für sich oder in beliebiger anderer Kombination zusätz
liche Ausführungsformen der Erfindung bilden. Es zeigen, je
weils schematisch,
Fig. 1 eine Schlammabzugsanlage nach der Erfindung als Längs
schnitt durch ein Absetzbecken mit trichterförmiger
Sohle, einer mit Ventilen versehenen Entnahmeleitung
und Pumpenschacht,
Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch ein Absetzbecken
mit mehreren nebeneinander angeordneten Schlammtrich
tern,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Schlammtrichter mit darin
angeordneter Entnahmeleitung,
Fig. 4a-4e Längsschnitte durch Absetzbecken mit verschiedenen
Ausführungsformen von Entnahmeleitungen,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Becken oder einen Beckenaus
schnitt mit drei parallel nebeneinander angeordneten
Schlammtrichtern ähnlich Fig. 2,
Fig. 6 ein Kurvenschaubild für die über die Zeit des Pumpvor
ganges eines Pumpzyklus zunehmenden Druckdifferenz als
wirksame Größe für den Vorgang des Öffnens, Freigebens
und Schließens des Ventils an einer Einlaßöffnung,
Fig. 7 ein Kurvenschaubild für den Verlauf des Schlammabzuges
an einer ventilgesteuerten Einlaßöffnung der Entnahme
leitung,
Fig. 8a-8h verschiedene mögliche Ventilformen, deren oberer
Ventilkopf auch mit einem beliebigen anderen gezeigten
unteren Ventilkopf kombiniert sein kann, und
Fig. 9 Beispiele von Einlaßöffnungen in der Entnahmeleitung,
deren Querschnittsform auf die in Fig. 8 gezeigten Ven
tilkörperformen abgestimmt ist.
Entsprechend Fig. 2 ist der Boden eines Absetzbeckens 10 mit
einem oder mehreren Schlammtrichtern 12 ausgestattet, deren
Seitenwände 14 eine Neigung vorzugsweise zwischen 55° bis 60°
besitzen, so daß der Schlamm selbsttätig in die Trichterspitze
abrutscht und von dort abgezogen werden kann. Im Bereich der
Spitze des sich über eine bestimmte oder die gesamte Länge des
Absetzbeckens erstreckenden Schlammtrichters 12 ist eine Ent
nahmeleitung 16 unter gleichen Abständen von den beiden Trich
terwänden 14 angeordnet. Die gemäß Fig. 3 im Querschnitt vor
zugsweise einem Parallelogramm oder einer Raute entsprechende
Entnahmeleitung 16 weist an ihrer Unterseite etwa parallel zur
trichterförmigen Beckensohle verlaufende Seitenwände 18 auf und
enthält im Bereich ihres winkligen, rinnenförmigen oder abge
flachten Leitungsbodens 20 Einlaßöffnungen 22, deren Einlaß
querschnitt den Beispielen in Fig. 9 entsprechen kann. Die Ent
nahmeleitung 16 liegt auf von der trichterförmigen Beckensohle
ausgehenden Stützteilen 24 auf, die nach oben mit einem Min
destneigungswinkel zwischen 55° und 60° verjüngt sind und somit
einen das Abrutschen des Schlammes zur Trichtersohle hin begün
stigenden Quertrichter bilden. Die nach oben verjüngten Stütz
teile 24 sind in der Draufsicht auch in Fig. 5 erkennbar, in
der außerdem ein Pumpenschacht 28 gezeigt ist, dessen Seiten
wand 30 den Schacht gegenüber dem Becken 10 abgrenzt.
Die Seitenwand 30 des Pumpschachtes 28 enthält Öffnungen 32,
über die die in den Schlammtrichtern angeordneten Entnahmelei
tungen 16 mit dem Sammel- oder Pumpenschacht 28 in direkter
Verbindung stehen. Auf oder nahe dem Boden des Sammelschachtes 28,
vorzugsweise in Höhe der Anschlußöffnungen 32 ist eine
Pumpe 34 angeordnet, deren Druckleitung 36 aus dem Pumpen- oder
Sammelschacht 28 z. B. gemäß Fig. 1 herausgeführt ist.
An den Sammel- oder Pumpenschacht 28 können nicht nur, wie in
Fig. 5 gezeigt, einseitig mehrere Entnahmeleitungen 16 ange
schlossen sein. Der Schacht 28 kann jede beliebige rechteckige,
vieleckige oder runde Form besitzen und über Anschlüsse bzw.
Anschlußöffnungen 32 mit Entnahmeleitungen in Verbindung ste
hen, die in Schlammtrichtern 12 von in beliebigen anderen Rich
tungen verlaufenden Becken angeordnet sind. Allgemein gilt, daß
an den Sammel- oder Pumpenschacht 28 die Saugseite einer oder
mehrerer mechanischer Pumpen für Schlamm-Wasser-Gemische,
Druckluftheber (Mammutpumpen) oder dergleichen Differenzdruck
erzeugereinrichtungen angeschlossen ist bzw. sind, die z. B.
auch in Form eines gesteuerten Ausflusses aus dem Schacht 28 in
einen tieferliegenden Sammelbehälter oder dergleichen verwirk
licht sein können. Um die zur Durchführung des erfindungsgemä
ßen Verfahrens erforderliche Druckdifferenz zwischen dem Pum
penschacht 28 und dem Becken 10 zu erzeugen, kann jedenfalls
statt einer Pumpe oder dergleichen auch jedes andere verfügbare
Druckgefälle zum Einsatz kommen.
Fig. 4 zeigt Ausführungsbeispiele von Entnahmeleitungen 16, wie
durch allmähliche oder gestufte Querschnittsverringerung, aus
gehend von der Anschlußöffnung 32 an den Pumpenschacht 28 an
bis zu ihrem geschlossenen Ende 40 hin, die den Schlammabzug
oder -abfluß durch die Einlaßöffnungen 22 bewirkende Druckdif
ferenz über die Leitungslänge vergleichmäßigt werden kann. Ent
sprechend Fig. 4a ist die Höhe der Entnahmeleitung 16 zu ihrem
Ende 40 hin kurvenförmig verringert bzw. abgeflacht, während
die Einlaßöffnungen 22 mit zum Ende 40 hin verringerten Abstän
den variable bzw. zunehmende Öffnungsgrößen besitzen.
Fig. 4b zeigt ebenfalls eine ohne Ventile arbeitende Entnahme
leitung 16 mit zum Ende 40 hin konstant verringerndem Quer
schnitt und mit gleichgroßen Einlaßöffnungen, die unter verän
derlichem, sich zum Ende 40 hin verringernden Abstand zueinan
der angeordnet sind. Entsprechend Fig. 4c sind bei einer ohne
Ventile arbeitenden Entnahmeleitung 16, deren Querschnitt zum
Ende 40 hin konstant oder kurvenförmig verringert ist, die Ein
laßöffnungen 22 mit veränderlichen Querschnitten versehen und
außerdem unter veränderlichen Abständen zueinander angeordnet.
Demgegenüber besitzen die Ventile enthaltenden Entnahmeleitun
gen 16 entsprechend Fig. 4d und 4e bis zum Ende 40 hin einen
gleichbleibenden Querschnitt, da aufgrund der Wirkungsweise der
Ventile die Druckdifferenz bis an das geschlossene Ende der
Entnahmeleitung wirksam ist. Die mit gesteuerten Ventilen 42
versehenen Einlaßöffnungen 22 haben gemäß Fig. 4d in der Ent
nahmeleitung 16 konstante Abstände voneinander und auch gleiche
Öffnungsquerschnitte, während nach Fig. 4e die Öffnungen 22
gleiche Abstände zueinander aufweisen, jedoch unterschiedliche
Öffnungsquerschnitte aufweisen können, wobei die Öffnungen 22
mit geringerem Querschnitt normalerweise in der Nähe der An
schlußöffnung 32 vorgesehen sind. Bei zu erwartendem oder ge
messenem unterschiedlichen Schlammanfall auf einer bestimmten
Beckenlänge bzw. Länge der Entnahmeleitung können selbstver
ständlich nach Bedarf größere oder kleinere Öffnungsquerschnitte
und/oder auch Öffnungsabstände an beliebigen geeigneten Stellen
der Entnahmeleitung vorgesehen sein.
Bei einer gelochten bzw. mit Einlaßöffnungen 22 versehenen Ent
nahmeleitung 16 kann der Boden der trichterförmigen Unterseite
der Entnahmeleitung etwa über die Breite der Einlaßöffnungen
abgeflacht sein. Die Form der Öffnung wird beliebig zweckmäßig
gewählt und kann gemäß Fig. 9 rund oder rechteckförmig gestal
tet sein, wobei im letzteren Fall die größere Seitenlänge der
Öffnung parallel zur Richtung der Entnahmeleitung 16 verläuft.
Entsprechend Fig. 8 besitzt jeder Ventilkörper 42 einen oberen
Ventilkopf 44 und einen unteren Ventilkopf 46, die durch einen
mit geringerem Querschnitt versehenen Steg 48 miteinander ver
bunden sind. Die Ventilköpfe 44, 46 können als Rohr-, Winkel-,
Halbrohr-, Flach- oder Dreieckprofil ausgebildet sein. Kreis
runde oder elliptische Einlaßöffnungen 22 sind dem entsprechen
den Rotationskörper des Ventilkopfes angepaßt oder mit räumlich
gekrümmten Dichtflächen versehen. Die Länge des die beiden Ven
tilköpfe 44, 46 verbindenden Steges 48 kann variabel bzw. ein
stellbar sein, wenn über die Steglänge die Ventilöffnungsdauer
beeinflußt werden soll. Bei kreisrunden Einlaßöffnungen können
die Ventilköpfe kugel- oder kegelförmig gestaltet sein, wobei
die Kegelspitzen mit dem Steg verbunden sind. An den Übergängen
zwischen den Ventilköpfen 44, 46 zum Steg 48 können z. B. gemäß
Fig. 8b, 8c, 8d oder 8e zur verbesserten Führung bzw. Zen
trierung des Ventilkörpers 42 allmähliche Querschnittsänderun
gen vorgesehen sein. An den Einlaßöffnungen 22 der Entnahmelei
tung 16 können innere und äußere Sitzflächen für die beiden
Ventilköpfe jedes Ventilkörpers 42 angebracht oder angeformt
sein.
Die Ventilkörper 42 sind in der jeweiligen Einlaßöffnung 22 zur
Ausführung einer hin- und hergehenden Bewegung frei beweglich.
In Fig. 6 ist unterhalb der mit fortschreitender Zeitdauer des
Pumpzyklus eingetragenen zunehmenden Druckdifferenz, die durch
Abpumpen des sich im Pumpenschacht 28 ansammelnden Schlamm-Was
ser-Gemisches und Niveauänderung zwischen dem Flüssigkeitsspie
gel im Schacht 28 und im Becken 10 entsteht, der Bewegungsab
lauf eines Ventilkörpers innerhalb einer Einlaßöffnung einer
Entnahmeleitung 16 in drei Phasen dargestellt. Zur Zeit t₁
reicht die Druckdifferenz bzw. der in der Entnahmeleitung 16
herrschende Unterdruck noch nicht aus, um den Ventilkörper 42
von der Dichtfläche der Öffnung 22 nennenswert anzuheben. Zur
Zeit t₂ ist die Druckdifferenz groß genug, um das variable bzw.
einstellbare Gesamtgewicht des Ventilkörpers von der Sitzfläche
abzuheben, so daß der im Trichter 12 befindliche Schlamm von
der Druckhöhe des Wassers im Becken 10 in die Entnahmeleitung
hochgedrückt wird. Solange der Ventilsteg 48 sich in Höhe der
Einlaßöffnung 22 befindet, ist die maximale Querschnittsfläche
für den Schlammabfluß in die Entnahmeleitung 16 frei. Die
Zeitdauer bis zum Schließen der Einlaßöffnung 22 durch den
unteren Ventilkopf 46 etwa zur Zeit t₃ wird durch den
zeitlichen Anstieg bzw. die Steilheit der Druckdifferenz sowie
durch das Eigengewicht des Ventilkörpers be
stimmt. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Kurvenverlauf für den
Schlammzufluß vom Schlammtrichter 12 durch eine Einlaßöffnung
22 in die Entnahmeleitung ist angenommen, daß bei Erreichen
eines gewissen Druckdifferenzwertes gemäß Fig. 6 vor dem Zeit
punkt t₁ der Ventilkörper 42 sich bereits mit einer geringen
Hubbewegung von seiner Sitzfläche entfernt und einen gewissen
Schlammzufluß zugelassen hat. Gleichermaßen ist bei erhöhter
Druckdifferenz zum Zeitpunkt t₃ die Einlaßöffnung 22 noch nicht
vollständig durch den unteren Ventilkopf 46 geschlossen, so daß
noch ein gewisser Schlammzufluß in die Entnahmeleitung erfolgt.
Das zum Zweck eines gleichmäßigen Schlammabzuges über die Länge
einer Entnahmeleitung 16 erfindungsgemäß vorgeschlagene zeit
lich versetzte Öffnen und Schließen der Einlaßöffnungen bzw.
deren Ventile nacheinander ist anhand von Fig. 1 erläutert. Der
Einfachheit halber ist ein Pumpzyklus in drei gleichgroße zeit
liche Phasen A, B und C unterteilt. Bei Beginn des Pumpvorgan
ges, d. h. des Abpumpen des Schlammes aus dem Sammel- oder Pum
penschacht 28 befinden sich zunächst sämtliche Ventile in ihrer
unteren, die Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung verschließen
den Stellung. Erst wenn sich der Wasserspiegel im Pumpenschacht
28 gegenüber dem des Beckens 10 um den Wert ΔhA durch Auspumpen
verringert hat, ist die Druckdifferenz in der Entnahmeleitung
groß genug, um nacheinander die als Beispiel gezeigten ersten
drei Ventile von ihren Sitzflächen abzuheben, sie nacheinander
in ihren maximalen Öffnungszustand zu überführen und sie
schließlich soweit in die Entnahmeleitung hineinzusaugen, daß
der untere Ventilkopf die jeweilige Einlaßöffnung verschließt.
Die Drucklinie während der (willkürlich angenommenen) Phase A
läßt erkennen, daß die verfügbare Druckdifferenz am Ende dieser
Phase A gerade ausreicht, um die Reibungsverluste in der
Entnahmeleitung und die örtlichen Verluste an den Ventilen bis
hin zum dritten Ventil aufzunehmen, so daß bei dieser
theoretischen Betrachtung davon ausgegangen werden kann, daß am
Ende der Phase A das dritte Ventil sich in seiner gerade
abgehobenen Stellung befindet. Um das nächste, vierte Ventil zu
öffnen, bedarf es einer weiteren Absenkung des Wasserspiegels
im Pumpenschacht 28 bis zur Höhe ΔhB, wobei der Übergang zwis
chen den einzelnen Phasen in Wirklichkeit in der Weise konti
nuierlich vor sich geht, daß das am Ende der Phase A angehobene
dritte Ventil während der Phase B vollständig in die Entnahme
leitung 16 eingesaugt und in seine obere Schließstellung bewegt
wird, nachdem das zuvor schon aus seiner unteren Stellung abge
hobene vierte Ventil seine vollständige Öffnungsstellung er
reicht. Unter Berücksichtigung von Fig. 6 und 7 in diesem
Zusammenhang läßt sich erkennen, daß sich die anfängliche Öff
nungsdauer eines Ventils mit dem nachfolgenden Schließen des
vorangehenden Ventils zeitlich überdeckt. Entsprechend Fig. 1
erstreckt sich diese Überdeckung der Öffnungs- und Schließvor
gänge über ungefähr drei Ventile. Dieser Vorgang setzt sich
fort, bis das am weitesten vom Pumpenschacht 28 entfernte Ven
til geöffnet hat und in die Entnahmeleitung gelangt ist. Zu
diesem Zeitpunkt kann die Pumpe 34 oder eine andere das im Pum
penschacht 28 wirksame Druckgefälle erzeugende Einrichtung ab
geschaltet werden, so daß sich der Vorgang des Ventilöffnens
und -schließens in umgekehrter Richtung wiederholt, wobei die
aus dem Pumpenschacht herauswirkende Druckdifferenz durch den
dabei entstehenden Schlammabzug aus dem Schlammtrichter 12 bis
zur Angleichung der Wasserspiegel vom Schacht und Becken etwa
beseitigt wird.
Claims (20)
1. Verfahren zum intermittierenden oder kontinuierlichen Abzug
von Schlamm-Wasser-Gemischen aus Absetzbecken der Trinkwasser
aufbereitung, Nachklärbecken der Abwasserbehandlung, Abwasser
teichen u. a. Absetzanlagen, in denen sich infolge des Schwer
krafteinflusses Sedimendationsprozesse vollziehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlamm in mindestens einem sich über eine wesentliche
Beckenlänge erstreckenden Beckentrichter gesammelt wird und daß
mittels einer entlang der Trichtersohle verlaufenden, in einen
vom Becken getrennten Pumpenschacht mündenden Entnahmeleitung
der Schlamm durch eine Mehrzahl von über die Leitungslänge
verteilten Einlaßöffnungen gleichmäßig abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
gleichmäßig über die Länge der Entnahmeleitung verteilte
Schlammabzug durch die sich ausbildende Drucklinie in der Ent
nahmeleitung angepaßte variierende Querschnitte der Entnahme
leitung und/oder variierende Querschnittsflächen und/oder Ab
stände der Einlaßöffnungen durchgeführt wird, so daß das über
die Länge der Leitung erzielbare Gesamtabzugsvolumen der Summe
der aus den durch die Einlaßöffnungen zufließenden Einzel
schlammvolumina entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
im allgemeinen gleichmäßig über die Länge der Entnahmeleitung
verteilter Schlammabzug zeitlich versetzt über die Einlaßöff
nungen mit Hilfe von Ventilen durchgeführt wird, die abhängig
von der auf sie wirkenden Druckdifferenz und ihrem daran
angepaßten Gewicht nach Einschalten einer an dem Pumpenschacht
angeschlossenen Unterdruckerzeugereinrichtung (z. B. Pumpe) bzw.
durch Absenken des Flüssigkeitsspiegels im Pumpenschacht gegen
über dem des Beckens die Einlaßöffnungen einzeln nacheinander
öffnen und schließen, so daß das Gesamtabzugsvolumen sich aus
zeitlich versetzten, jeweils nur an einer oder einigen Öffnun
gen abgesaugten Einzelabzugsvolumina zusammensetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
nach Abschalten der Pumpe verbleibende Differenzdruck in der
Entnahmeleitung, der aus der Differenz des Füllstandes im Becken
gegenüber dem im Pumpenschacht resultiert und allmählich
ausgeglichen wird, zur nochmaligen Schlammentnahme über die
sich in ihre untere Schließstellung bewegenden Ventile ausge
nutzt wird.
5. Schlamm-Abzugsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) Im Bereich der Spitze eines sich im wesentlichen über die Länge des Absetzbeckens erstreckenden Trichters mit einem Nei gungswinkel der Trichterwände zwischen etwa 55° und 60° ist eine Entnahmeleitung unter gleichen Abständen von den Trichter wänden angeordnet;
- b) eine einenends geschlossene und anderenends an einen eine Pumpe enthaltenden Pumpenschacht angeschlossene Entnahmeleitung ist zwischen ihren Enden an der Unterseite mit Einlaßöffnungen versehen;
- c) zur Erzielung eines gleichmäßigen Schlammabzugs sind die Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung nach Abstand und/oder Quer schnitt an den von der Pumpe erzeugten und sich über die Länge der Entnahmeleitung verringenden Differenzdruck angepaßt.
6. Schlamm-Abzugsanlage zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1, 3 oder 4,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) Im Bereich der Spitze eines sich im wesentlichen über die Länge des Absatzbeckens erstreckenden Trichters mit einem Neigungswinkel der Trichterwände zwischen etwa 55° und 60° ist eine Entnahmeleitung unter gleichen Abständen von den Trichterwänden angeordnet;
- b) eine einenends geschlossene und anderenends an einen eine Pumpe enthaltenden Pumpenschacht angeschlossene Entnahmeleitung ist zwischen ihren Enden an der Unterseite mit Einlaßöffnungen versehen;
- c) die über die Länge der Entnahmeleitung im allgemeinen gleichmäßig verteilten Einlaßöffnungen enthalten Ventile, deren in der jeweiligen Öffnung zur Ausführung einer hin- und herge henden Bewegung frei beweglich geführte Ventilkörper jeweils zwei im Abstand des Ventilhubes einander gegenüberliegende Dichtflächen oder -teller aufweisen und unter ihrem Eigenge wicht eine erste Schließstellung, unter dem Unterdruck in der Entnahmeleitung eine zweite Schließstellung erreichen und während des dazwischen liegenden Ventilhubes die Einlaßöffnung für eine durch den Differenzdruck sowie durch ihr Eigengewicht einstellbare Zeitdauer freigeben.
7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entnahmeleitung an ihrer Unterseite etwa parallel zur
trichterförmigen Beckensohle verlaufende Seitenwände aufweist
und die Einlauföffnungen im Bereich des winkligen oder rinnen
förmigen Leitungsbodens angeordnet sind.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ent
nahmeleitung an ihrer Oberseite geneigte Seitenwände aufweist,
so daß aus gleichlangen oberen und gleichlangen unteren Seiten
wänden ein im allgemeinen parallelogrammförmiger, insbesondere
rautenförmiger Leitungsquerschnitt entsteht.
9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Entnahmeleitung,
ausgehend vom Anschluß an den Pumpenschacht in Richtung auf das
geschlossene Ende stufenförmig oder kontinuierlich in Anpassung
an die Drucklinie der Entnahmeleitung verringert ist, insbeson
dere durch Abflachung der Entnahmeleitung an der Oberseite.
10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung auf von der
trichterförmigen Beckensohle ausgehenden Stützteilen aufliegt,
die nach oben mit einem Mindestneigungswinkel von 55° bis 60°
verjüngt sind und ein Abrutschen des Schlammes zu den Einzel
öffnungen hin bewirken.
11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß an den über die Einlaßöffnungen der
Entnahmeleitung(en) mit dem Absetz- oder Nachklärbecken in Ver
bindung stehenden Sammel- oder Pumpenschacht einseitig oder
mehrseitig mehrere Entnahmeleitungen angeschlossen sind, z. B.
von parallel nebeneinander angeordneten oder von in beliebigen
anderen Richtungen verlaufenden Becken oder Beckenrinnen.
12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Sammel- oder Pumpenschacht
die Saugseite einer oder mehrerer mechanischer Pumpen für
Schlamm-Wasser-Gemische, Druckluftheber (Mammutpumpen) oder
dergleichen Differenzdruckerzeugereinrichtungen angeschlossen
ist bzw. sind, z. B. auch ein (schieber-)gesteuerter Abfluß in
einen tieferliegenden Schlammsammelbehälter.
13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der trichterförmigen
Unterseite der Entnahmerinne etwa in der Breite der Einlaßöff
nungen abgeflacht ist.
14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilkörper zwei Ventilköpfe
aufweist, die durch einen mit geringem Querschnitt versehenen
Steg miteinander verbunden sind, wobei die die Ventilöffnungs
dauer beeinflussende Steglänge einstellbar sein kann.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventilköpfe bei kreisrunden Einlaßöffnungen Kugel-, Kegel- oder
Ellipsenform besitzen, wobei die Kegelspitzen der beiden Köpfe
mit dem Steg verbunden sind.
16. Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet
daß die Ventilköpfe und deren Dichtflächen beiderseits des
Steges zueinander symmetrisch ausgebildet sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß an den Übergängen zwischen den Ventilköpfen und
dem Steg zur Führung des Ventilkörpers allmähliche Quer
schnittsänderungen vorgesehen sind.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß an den Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung innere
und äußere Sitzflächen für die beiden Ventilköpfe jedes Ventil
körpers angebracht bzw. angeformt sind.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einlaßöffnungen der Entnahmeleitung, sofern
nicht kreisrund, einen rechteckförmigen Querschnitt mit längs
zur Leitungsrichtung verlaufender größerer Seitenlänge aufwei
sen.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilköpfe als Rohr-, Winkel-, Halbrohr-,
Flach- oder Dreieckprofil ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4325010A DE4325010C2 (de) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und Teichen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4325010A DE4325010C2 (de) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und Teichen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4325010A1 true DE4325010A1 (de) | 1995-02-02 |
DE4325010C2 DE4325010C2 (de) | 1997-10-02 |
Family
ID=6493708
Family Applications (1)
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DE4325010A Expired - Fee Related DE4325010C2 (de) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und Teichen |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4325010C2 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160039699A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | John T. Vlahogeorge | Apparatus for removing material from a body of liquid |
US9809465B2 (en) | 2014-08-07 | 2017-11-07 | John T. Vlahogeorge | Apparatus for removing material from a body of liquid |
US20180296989A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | John T. Vlahogeorge | Floating horizontal aerator for a body of water |
US10273177B2 (en) | 2014-08-07 | 2019-04-30 | John T. Vlahogeorge | Apparatus for lifting liquid in a body of liquid |
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WO1992022370A1 (en) * | 1991-06-19 | 1992-12-23 | Erik Larsson | Method and apparatus of discharging sludge from the bottom of a sedimentation basin |
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1993
- 1993-07-27 DE DE4325010A patent/DE4325010C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4325010C2 (de) | 1997-10-02 |
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