DE4429537A1 - Abwasserreinigungsanlage - Google Patents
AbwasserreinigungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abwasserreinigungsanlage,
insbesondere mit einem Sammel- und Überlaufbecken zum Sammeln
von mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten, und einer
Trenneinrichtung zum Trennen der Feststoffe von der
Flüssigkeit.
Mittels derartiger Abwasserreinigungsanlagen wird häufig eine
Trennung von Feststoffen, Kolloiden oder ähnlichem aus
Abwasser, Belebtschlamm-/Abwasser-Gemischen und ähnlichem
durch Siebung oder Filtration vorgenommen.
Typische Einsatzgebiete sind die Regenwasserbehandlung, als
Sandfang in Abwasserreinigungsanlagen, sowie zur Feststoff-
/Flüssigkeit-Trennung in Belebungsanlagen.
Ein besonders häufiges Anwendungsgebiet liegt in der
Mischwasserbehandlung, wobei das Mischwasser sich aus
Schmutzwasser und Regenwasser zusammensetzt, welche gemeinsam
in einem Kanal zu einer Kläranlage geleitet werden. Bei
mengenmäßiger Überlastung des Kanalnetzes nach starken
Niederschlägen kann ein Teil der Zuflüsse in
Regenüberlaufbecken zwischengespeichert werden. Ist aber auch
deren Kapazität überschritten, muß der Rest über einen
Beckenüberlauf in die Gewässer abgeschlagen werden. Die
abgeschlagene Flüssigkeit muß jedoch zuvor gereinigt werden,
um keine Schadstoffe oder andere Stoffe in die Gewässer
einzuleiten. Hierbei gelten häufig gesetzliche Vorschriften
über die erforderliche Reinheit des abgeschlagenen Wassers.
Nach dem Stand der Technik erfolgt die Reinigung des
abzuschlagenden Wassers durch Absetzenlassen der Feststoffe
und/oder Filtern, wozu ortsfeste Filter oder langsam
rotierende Trommelfilter verwendet wurden, bei welchen die mit
Feststoffen angereicherte Flüssigkeit im wesentlichen radial
von der Trommelaußenseite her in die Siebtrommel eingeleitet
wurden und von der Innenseite der Trommel her als gereinigtes
Abwasser herausgeführt wurden. Ein derartiges "Regenwasserent
lastungsbauwerk" ist beispielsweise aus der DE-OS 41 01 456
bekannt.
Als weitere Lösungen wurde die Verwendung von Sieb- oder
Rechenanlagen zur Abtrennung der Feststoffe vorgeschlagen.
Jedoch waren diesen herkömmlichen Feststoffabtrenn
vorrichtungen gemeinsam, daß sie einen großen Bauraumbedarf
haben und dennoch hinsichtlich der Stärke des möglichen
Durchsatz-Massenstroms unbefriedigend sind. Dies führte dazu,
daß entweder unverhältnismäßig große Filter eingesetzt oder
die Regenüberlaufbecken überdimensioniert werden mußten.
Entsprechendes gilt für Sandfänge, welche aus Gründen der
Betriebssicherheit in vielen Abwasserbehandlungseinheiten oder
Abwasserreinigungsanlagen zumeist die Trennung der im Abwasser
mitgespülten Sande oder anderer mineralischer Stoffe von den
organischen Stoffen ermöglichten. Zu diesem Zweck wurde
herkömmlicherweise die Sandabscheidung durch die Absetzwirkung
von Sanden und mineralischen Stoffen aufgrund der Wirkung der
Schwerkraft erreicht, oder der Wasserstrom mit den darin
enthaltenen Partikeln wurde auf einer Kreisbahn um die
Längsachse des Sandfangs bewegt, wobei je nach
Beckengestaltung eine unterschiedliche Walzenströmung
induziert wurde, die zu einer unterschiedlichen Abtrennung von
anorganischem Material und organischem Material führte. Der
Sand beziehungsweise das anorganische Material lagerte sich
dabei herkömmlicherweise an der Beckensohle ab, wo es durch
Saug- oder Spülvorrichtungen abgezogen wurde.
Auch hierbei war ein großer Platzbedarf für das Sandfang-
Becken erforderlich, wobei gleichzeitig die Abtrennwirkung
unbefriedigend war, bzw. die Stärke des möglichen Durchsatz-
Massenstrom gleichzeitig unbefriedigend blieb.
Entsprechendes gilt auch für eine Feststoff-/Flüssigkeits-
Trennung in Belebungsanlagen, wobei biologisch aktiver Schlamm
(der sogenannte belebte Schlamm) von Flüssigkeit getrennt
werden muß und in das Belebungsbecken zurückgeführt werden
muß. Herkömmlicherweise erfolgte diese Trennung in einem
Nachklärbecken, welches ebenso eine große Dimension bei einem
relativ unbefriedigenden Durchsatz-Massenstrom aufwies.
Andere Lösungen zur Feststoff-/Flüssigkeits-Trennung bei
Abwasserreinigungsanlagen beinhalteten bei Belebungsanlagen
aus Belebungsbecken und Nachklärbecken die Schritte der
Siebung oder Flotation im Teilstrom. Diese Lösung ist jedoch
unwirtschaftlich, da zu große Siebflächen benötigt werden oder
die Anlagen zu groß dimensioniert werden mußten.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Abwasser
reinigungsanlage hinsichtlich des benötigten Bauraums
wesentlich zu verkleinern, eine verbesserte Trennwirkung zu
erzielen und gleichzeitig für einen hohen Durchsatz-
Massenstrom auszulegen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Trenneinrichtung eine im wesentlichen kreiszylindrische
Trommel mit einem im wesentlichen tangentialen Einlauf für die
mit Feststoff angereicherte Flüssigkeit zu der Innenfläche der
Trommel im Bereich von deren ersten Stirnseite aufweist und
die Trommel drehbar gelagert ist.
Durch den tangentialen Einlauf in die Trommel wird bewirkt,
daß die Eigenenergie der mit Feststoffen angereicherten
Flüssigkeit bei der Abscheidung behilflich ist. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Trommel mit einem Motor
gekuppelt sein und so mit Motorkraft angetrieben werden. Es
ist jedoch auch möglich, daß die Trommel nur durch die
Eigenenergie der mit den Feststoffen angereicherten
Flüssigkeit in Rotation versetzt wird.
Durch die Rotation der Trommel sammeln sich die Feststoffe an
der Trommel-Innenwand. Es wird so ein hoher Durchsatz-
Massenstrom und eine verbesserte Trennwirkung verwirklicht,
während gleichzeitig die an sich bekannten Sammel- und
Überlaufbecken, Sandabscheidungsbecken oder Nachklärbecken
wesentlich kleiner gestaltet werden können oder unter
Umständen sogar ganz weggelassen werden können.
Gleichwirkend mit der Form einer an beiden Stirnflächen
offenen Trommel ist die Ausgestaltung in Form einer im
Bodenbereich ganz oder teilweise geschlossenen, oben am
tangentialen Einlauf offenen Trommel, an die dann gegebenenfalls
vorhandene Abstreif- oder Absprühvorrichtungen entsprechend
angepaßt werden müssen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist die
Trommel eine Sieb-Mantelfläche auf und ist für Flüssigkeit
durchlässig.
Vorteilhaft weist dabei die Sieb-Mantelfläche einen derart
geringen Strömungswiderstand auf, daß im wesentlichen die
gesamte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche radial nach
außen geschleudert wird, wobei die Trommel vorteilhaft von
einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk umgeben ist.
An den Wänden des Schachtbauwerks sammelt sich dann die
gereinigte Flüssigkeit, fließt nach unten ab und wird
schließlich durch einen ersten Auslaß herausgeführt. Auf der
Innenwand der Trommel sammeln sich die Feststoffe und können
mittels eines Abstreifers abgeschält oder abgestreift werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
weist die Sieb-Mantelfläche einen relativ hohen
Strömungswiderstand auf, derart, daß nur ein Teil der
Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche radial nach außen
geschleudert wird, wobei die Trommel von einem die Flüssigkeit
auffangenden Schachtbauwerk umgeben ist, während der restliche
Teil der gereinigten Flüssigkeit in Axialrichtung der Trommel
und in Radialrichtung trommeleinwärts bezogen auf die
Feststoffe abgeführt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine
Abspritzvorrichtung auf der Trommelaußenseite vorgesehen,
welche die an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffe durch
die Wand hindurch mit Flüssigkeit oder beispielsweise
Druckluft abspritzt, bzw. absprüht. Dieser Abspritzvorgang
kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, wobei
Abspritzdüsen auf die zylindrische Außenfläche der Trommel
gerichtet sind, während von der Innenseite der Trommel her
eine den Abspritzdüsen gegenüberliegende Auffang- und
Ableitvorrichtung angeordnet ist, mittels welcher die mit dem
Abspritzwasser vermischte Feststofffraktion durch einen
separaten Auslaß herausgeführt wird. Dieser Abspritzvorgang
kann kontinuierlich oder ebenso, wenn die Auffang- und
Abführvorrichtung nicht in der Trommel festgelegt angeordnet
ist, diskontinuierlich erfolgen, d. h., die Zuführung der mit
Feststoffen angereicherten Flüssigkeit kann hierzu
unterbrochen werden, und die Auffang- und Abführvorrichtung
kann axial in die Trommel hineingefahren werden, während die
Trommel mit langsamer Geschwindigkeit im Leerlauf rotiert,
damit die gesamte Umfangsfläche von den Abspritzdüsen
gereinigt werden kann.
Aus verfahrensökonomischen Gründen ist der kontinuierliche
Betrieb der Anlage bevorzugt, bei dem die Auffang- und
Ableitvorrichtung im Inneren der Trommel fest angeordnet ist
und durch die Abspritzdüsen Flüssigkeit oder Druckluft auf die
zylindrische Außenfläche der Trommel gerichtet wird.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
weist die Trommel eine im wesentlichen glatte, flüssigkeits
undurchlässige Mantelfläche auf. Die Feststoffe werden
aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichts an die Innenwand
der Trommel geschleudert und können gemäß einer anderen,
vorteilhaften Weiterbildung in der Nähe der zweiten Stirnseite
der Trommel in deren innenwandnahem Bereich abgegriffen
werden, während die gereinigte Flüssigkeit in Axialrichtung
der Trommel und in Radialrichtung trommeleinwärts bezogen auf
die Feststoffe abgeführt wird. Vorteilhaft werden dabei die
Feststoffe im Bereich der zweiten Stirnseite der Trommel in
einer umlaufenden Auffangrinne aufgefangen und abgeführt. Die
Gestaltung der Trommel mit einer durchgehenden Wand stellt
eine besonders robuste Ausführung dar und bringt den Vorteil
mit sich, daß die Innenwand der Trommel nur selten oder gar
nicht gereinigt werden muß.
Wie bei der Ausführungsform mit der Sieb-Mantelfläche kann
auch bei der Ausführungsform mit der geschlossenwandigen
Trommel vorteilhaft eine Abstreifvorrichtung vorgesehen sein,
welche zum Abstreifen von an der Trommelwand abgeschiedenen
Feststoffen vorgesehen ist und die in der Trommel fest
angeordnet ist oder in Axialrichtung in die Trommel
hineinfahrbar sein kann.
Durch die verschiedenen vorteilhaften Weiterbildungen kann
erreicht werden, daß der Abscheidevorgang einerseits nur
aufgrund der Zentrifugalkraft (bei geschlossener Trommelwand),
nur durch die Filtration (bei einer Sieb-Mantelfläche mit
geringem Strömungswiderstand) oder aufgrund einer Misch-
Abscheidung erfolgt, wobei die unterschiedlichen
Abscheideform-Ausgestaltungen je nach gewünschtem Durchsatz-
Massenstrom der zu behandelndem, mit Feststoffen
angereicherten Flüssigkeiten oder der gewünschten
Abscheideeinheit gewählt werden können. Dabei kann die Trommel
nur geringfügig mit der mit den Feststoffen angereicherten
Flüssigkeit gefüllt sein, beispielsweise auf ihrer Innenwand
nur einen Flüssigkeitsfilm aufweisen oder ganz aufgefüllt
sein.
Die Lage der Trommel ist bevorzugt vertikal, kann aber auch in
Abhängigkeit von dem örtlichen Platzangebot schräg bis
waagrecht sein.
Die Durchmesser der Siebtrommel kann je nach Zulaufwassermenge
beziehungsweise Reinigungsziel mindestens 0,2-0,5 m und maximal
3-5 m betragen, wobei das Durchmesser-/Längenverhältnis bei
10 : 1 bis 1 : 10, bevorzugt 3 : 1 bis 1 : 3 liegen kann.
Die Maschenweite der Sieb-Mantelfläche beträgt vorzugsweise
0,5 µm bis etwa 5 mm, bevorzugt 5 µm-1 mm. Für den Fall eines
Spaltsiebs kann die Spaltbreite von 0 (geschlossene
Trommelwand) bis zu 5 mm reichen.
Bevor die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit der
Reinigung unterzogen wird, kann eine Fällung und/oder Flockung
mit oder ohne eine anschließende Sedimentationsstufe
zweckmäßig sein, wozu die in der Abwassertechnik üblichen
Fällungschemikalien Eisen- und/oder Aluminiumsalze oder
Flockungsmittel wie anionische und kationische Polyelektrolyte
und Natronlauge, Kalk, Säure verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht der Trenneinrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte
Trenneinrichtung;
Fig. 3 verschiedene Trommeln mit unterschiedlichen Formen.
Die in Fig. 1 dargestellte Trenneinrichtung 1 ist in ein
Schachtbauwerk 2 eingebaut, dessen Betonwände 3 in der
Zeichnung dargestellt sind.
Mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit wird durch den
Einlauf 4 im wesentlichen tangential in die Trommel 5
eingeleitet. Die Trommel 5 ist drehbar gelagert und kann gemäß
dem Pfeil 6 rotieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird
die Trommel mittels eines Motors 7, vorzugsweise eines
Elektromotors, mit Hilfe einer Antriebswelle 8 in Rotation
versetzt. Das tangential einlaufende, mit Feststoffen
angereicherte Wasser hilft dabei, die Trommel 5 in Rotation zu
versetzen. Wenn der Motor 7 ausfällt, vermag die tangential
eingeleitete Flüssigkeit auch ohne Hilfe des Motors 7 die
Trommel 5 in Rotation zu versetzen.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trommel
5 eine Sieb-Mantelfläche 9 auf, welche flüssigkeitsdurchlässig
ist. Dabei wird vorzugsweise ein Teil der Flüssigkeit durch
die Sieb-Mantelfläche 9 geschleudert und von der Wand 3 des
Schachtbauwerks 2 aufgefangen und sammelt sich aufgrund der
Schwerkraft an dem Boden 10 des Schachtbauwerks 2. Aus dem
Schachtbauwerk 2 mündet im Bereich des Bodens 10 ein Auslaß 11
für die gereinigte Flüssigkeit aus. Ein Teil der Flüssigkeit
kann auch vertikal nach unten aus der Trommel 5 an deren
zweiter Stirnseite 12 austreten. Eine Auffangrinne 13 ist
rings der Unterkante an der zweiten Stirnseite 12 der Trommel
5 verlaufend radial und axial über den Trommelrand übertretend
angeordnet, um einen Teil der abgeschiedenen Feststoffe
aufzufangen. Der restliche Teil der abgeschiedenen Feststoffe
sammelt sich an der Sieb-Mantelfläche, daß heißt auf der
Innenfläche der Trommel 5.
Darüber hinaus ist die Trenneinrichtung mit einer
Abspritzvorrichtung 14 zum Reinigen der Innenwand der Trommel
5 versehen, wobei Spritzdüsen 15 von der Außenwand der Sieb-
Mantelfläche her mit relativ hohem Druck von der Pumpe 19
geförderte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 sprühen,
und auf der Innenseite der Trommel 5 den Spritzdüsen 15
gegenüberliegend eine Auffangvorrichtung 16 zum Auffangen der
von den Spritzdüsen losgelösten Feststofffraktion angeordnet
ist, welche an ihrem unteren Ende in ein Austragsrohr 17
mündet, welches schließlich in einen zweiten Auslaß 18 für das
Ablaufen der Feststofffraktion zusammen mit dem Abspritzwasser
mündet. Anstelle des Absprühens mit einer Flüssigkeit ist
damit gleichwirkend auch das Reinigen der Sieb-Mantelfläche 9
über aus den Spritzdüsen 15 ausgeblasene Druckluft.
Die Auffangvorrichtung 16 kann auch während des normalen
Betriebs in Axialrichtung aus der Siebtrommel herausgefahren
sein und nur für den Reinigungsvorgang in die Trommel 5
hineingefahren sein. Der Einlauf 4 ist auf seiner der
Siebtrommel 5 abgewandten Seite vorzugsweise mit einem in der
Zeichnung nicht dargestellten Sammel- und Überlaufbecken
verbunden, wobei die aus diesem Becken überlaufende, mit
Feststoffen angereicherte Flüssigkeit in der Trenneinrichtung
1 gereinigt werden kann.
Fig. 3 zeigt verschiedene, mögliche Formen für die Trommel 5,
je nach zu reinigender, mit Feststoffen angereicherter
Flüssigkeit, je nach gewünschtem Durchsatz-Massenstrom oder
betreffenden Konsistenz des Flüssigkeits-/Feststoff-Gemisches.
Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Abwasser
reinigungsanlage wird eine einfache und wirtschaftliche Lösung
vorgeschlagen, große mit Feststoffen angereicherten
Wassermengen schnell und effizient von den darin enthaltenen
Feststoffen zu befreien. Daher ist es möglich, die bisher
verwendeten "Zwischenspeicher"-Becken zu verkleinern, und
entsprechend ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der
Abwasserreinigungsanlage in Verbindung mit gegenüber den aus
dem Stand der Technik bekannten verkleinerten
Regenüberlaufbecken, im Extremfall direkt am Regenüberlauf
eines Kanalrohres angeschlossen, Sandabscheidebecken oder
Klärbecken besonders bevorzugt.
Claims (10)
1. Abwasserreinigungsanlage, insbesondere mit einem Sammel-
und Überlaufbecken zum Sammeln von mit Feststoffen
angereicherten Flüssigkeiten, und einer Trenneinrichtung zum
Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (1) eine im
wesentlichen kreiszylindrische Trommel (5) mit einem im
wesentlichen tangentialen Einlauf (4) für die mit Feststoffen
angereicherte Flüssigkeit zu der Innenfläche der Trommel (5)
im Bereich von deren ersten Stirnseite aufweist und die
Trommel (5) drehbar gelagert ist.
2. Abwasserreinigungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trommel (5) mit einem Motor (7) gekuppelt und angetrieben ist.
3. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trommel (5) eine Sieb-Mantelfläche (9)
aufweist und für Flüssigkeit durchlässig ist.
4. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sieb-Mantelfläche (9) einen derart
geringen Strömungswiderstand aufweist, daß im wesentlichen die
gesamte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche (9) radial
nach außen geschleudert wird, und die Trommel (5) von einem
die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk (2) umgeben ist.
5. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sieb-Mantelfläche (9) einen relativ
hohen Strömungswiderstand aufweist, so daß nur ein Teil der
Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche (9) radial nach außen
geschleudert wird, wobei die Trommel (5) von einem die
Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk (2) umgeben ist,
während der restliche Teil der gereinigten Flüssigkeit in
Axialrichtung der Trommel (5) und in Radialrichtung
trommeleinwärts bezogen auf die Feststoffe abgeführt wird.
6. Abwasserreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Abspritzvorrichtung (14) auf
der Trommelaußenseite vorgesehen ist, welche die an der
Trommelinnenwand abschiedenen Feststoffe durch die Wand
hindurch abspritzt.
7. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trommel (5) eine im wesentlichen
glatte, flüssigkeitsundurchlässige Mantelfläche (9) aufweist.
8. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feststoffe im Bereich der zweiten
Stirnseite im innenwandnahen Bereich der Trommel (5)
abgegriffen werden, während die gereinigte Flüssigkeit in
Axialrichtung der Trommel (5) in Radialrichtung
trommeleinwärts bezogen auf die Feststoffe abgeführt wird.
9. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feststoffe im Bereich der zweiten
Stirnseite (12) der Trommel (5) in einer umlaufenden
Auffangrinne (13) aufgefangen und abgeführt werden.
10. Abwasserreinigungsanlage nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Abstreifvorrichtung vorgesehen ist, welche zum Abstreifen von
an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffen in der Trommel
(5) festgelegt angeordnet ist oder in Axialrichtung in die
Trommel (5) hineinfahrbar ist.
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