DE4325010A1 - Verfahren zum Schlammabzug aus Absetzbecken und Teichen - Google Patents

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.

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 Δh_A 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 Δh_B, 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.