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Sandfang für Ab- und Betriebswasserreinigungsanlagen
Bei Kläranlagen
und gegebenenfalls auch bei anderen Abwasserreinigungsanlagen müssen bekanntlich
ungelöste mineralische Stoffe, insbesondere Sand, bereits aus dem Zuflußkanal entfernt
werden, weil sie im nachfolgenden Klärbecken und in anderen Teilen der Kläranlage,
z. B. im Faul--raum, Schaden anrichten würden. Es sind bereits verschiedene Sandfänge
bekannt, die als langgestreckte Flachsandfänge oder auch als Rundsandfänge ausgebildet
sind. Alle diese Sandfänge haben den Nachteil, daß sie bei den stark schwankenden
Spiegelhöhen des ankommenden Abwassers sehr unterschiedlich arbeiten. Besonders
bei Hochwasser werden außer dem Sand viel Schlamm, Fäkalien, Faserstoffe und andere
Verunreinigungen mitgeführt, die dann im Sandsammelraum dem Sande beigemengt sind.
Soweit es organische Verunreinigungen sind, faulen sie im Sande aus, so daß dieser
nach der Entnahme aus dem Sandsammelraum und nach der Trocknung einen üblen Geruch
verbreitet.
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Es ist auch ein Quersandfang bekanntgeworden, bei dem am Boden des
Wasserzuführungskanals quer zu ihm eine gegen die Strömung angestellte Schälzunge,
davor ein Bodenschlitz und darunter eine Spiralkammer für das von der Schälzunge
aus der Kanalströmung abgetrennte Wasser vorhanden ist. Von der Spiralkammer weg
wird das Wasser
in einen Sandsammeischacht geleitet, in welchem
sich stark mit Verunreinigungen vermischter Sand absetzt. Dieser Quersandfang hat
den großen Vorteil einer gleichbleibenden Durchslatzmengc, gleichgültig, ob der
Abwasserhauptkanal Hoch- oder Niedrigwasser führt, Idenn die Schälzunge trennt nur
die untere sandführende Schicht vom Kanalinhalt ab. Der Anstellwinkel der Schälzunge
im Kanal wird nur so hoch eingestellt, daß siie bei Niedrigwasser nicht oder wenigstens
nicht wesentlich-über den Flüssilgkeitsspiegel herausragt.
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Dieser Vorteil des bekannten Quersandfanges wird durch die Erfindung
weiter ausgenutzt, indem das votf der Schälzunge abgetrennte, durch die Spiralkammer
kommende Abwasser durch ein Nebengerinne geleitet und dieses im Querschnitt so bemessen
wird, daß die Durchflußgeschwindigkeit Idarin stets etwa 30 cm/Sek. beträgt und
Idaß es außerdem mit einem besonderen Sandabscheideraum versehen ist. Bei der Durchflußgeschwindigkeit
von 30 cm/Sek. werden bekanntlich leichtere Stoffe, insbesondere die im Abwasser
in großer Menge ankommenden Fäkalien, weitergespült, während sich Mineralien, insbesondere
Sand, bei Idieser Geschwindigkeit noch mit Sicherheit absetzen.
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Da die durch das Nebengerinne geleitete Wassermenge unabhängig von
der Spiegelhöhe im Hauptkanal stets gleichbleibt, wird auch die genannte Durchflußgeschwindigkeit
immer eingehalten. Ordnet man nun lin oder an Diesem Nebengerinne einen Sandabscheideraum
an, der vom Nebengerinne durch eine Wand getrennt ist, wobei diese Trennwand Öffnungen
für den Durchtritt des Sandes besitzt, so fällt in diesem Sandsammelraum ein reiner
Sand an, der nach der Entnahme und Trocknung sogar streufähig list, weil er keine
organischen, später ausfaulenden Stoffe enthält.
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Ein Gerinne mit etwa 30 cm Durchflußgeschwindigkeit und einem darunter
angeordneten, mit dem Gerinne durch- Bodenschlitze verbundenen Sandsammelraum ist
an sich bereits bekannt. Jedoch handelt es sich in diesem bekannten Fall um einen
Hauptkanal, durch den die gesamte, stark wechselnde Abwassermenge hindurchläuft.
Das wertvollste an der Erfindung ist die Erkenntnis daß eine an sich bekannte Anordnung
in Anwendung auf den bekannten Quersandfang eine besonders günstige Wirkung bringt,
die bisher bei allen bekannten Sandfängen, auch bei dem eben erwähnten, nur durch
andere kostspieligere zusätzliche Einrichtungen erreichbar war.
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Betrachtet man die Erfindung im Hinblick auf die obengenannten bekannten
Einrichtungen und das als bekannt erwähnte Gerinne, das mit etwa 30 cm/Sek.
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Durchflußgeschwindigkeit betrieben wird, so erscheint es auf den ersten
Blick naheliegend, die beiden bekannten Erfindungen zu kombinieren, und die Wirkung
dieser Kombination scheint über die zu erwartende Summenwirkung der Vorteile nicht
hinauszugehen. Das trifft aber nicht zu. Längssandfänge mit 30 cm/Sek. Durchflußgeschwindigkeit
sind bisher stets als Hauptsandfänge verwendet worden und sind in dieser Form seit
Jahrzehnten bekannt.
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Sie müssen hierbei die gesamte wechselndeWassermenge aufnehmen, und
alle Versuche, durch Parallelschalten zweier oder mehrerer Sandfänge durch Zwischenwände
oder andere Mittel die Durchflußgeschwindigkeit von 30 cm/Sek. in ihm konstant zu
halten und hierdurch eine Trennung von Sand und Fäkalien herbeizuführen, sind im
Erfolg unbefriedigend gebkeben. Die Wassermenge, die den Sandfang Edurchfließt,
ändert sich eben sehr stark, und man konnte sich vielfach nur dadurch helfen, daß
man bei großen Regenwassermengen einen tSberlauf in Funktion setzte, Ider große
Mengen Wasser dem Sandfang entzog. Das war besonders ungünstig, pfeil gerade bei
Wolkenbrüchen oder sonstigen starken Wettereinflüssen das Wasser sehr viel Sand
mitreißt. Alle diese N,acht,eile werden vermieden Idurch die in der Erfindung vorgesehene
Kombination. Die überschüssigen und stark schwankenden Wassermengen werden im Hauptkanal
abgeleitet, aber Idabei gezwungen, den sandführenden Teilstrom in den Quersandfang
abzugeben, und im Nebenkanal ist es möglich, die Geschwindigkeit infolge der Kombination
gemäß ruder Erfindung viel besser konstant zu halten, als dies in einem Hauptsandfang
jeweils möglich ist. Die Wirkung indes kombinierten Sandfanges geht also über die
Summenwirkung der beiden Erfindungen erheblich hinaus, und es ist erstmalig mit
der Erfindung eine reine Sandabscheidung zu erreichen.
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Ein wesentlicher Teil des Erfindungsgegenstandes besteht auch darin,
daß der Ssandsammelraum unter dem Nebengerinne angeordnet ist und nicht durchströmt
wird, ferner in der Ausbildung des Nebengerinnes, und zwar insofern, als der an
die Spiralkammer anschließende Teil indes Nebengerinnes als Grobsandfang und der
weitaus größere folgende Teil als Feinsandfang ausgdbilldet ,ist. Das geschieht
dadurch, Idaß wider erste Teil des Nebengerinnes, der auf etwa gleicher Höhe wie
Idie unter der Kanalsohle angeordnete Spiralkammer liegt, eine schräg oder bogenförmig
bis zur Sohle des Nebengerinnes ansteigende Sohl,enzunge besitzt, die an ihrer tiefsten
Stelle Bodenöffnungen für den Grobsand aufweist. Im B w . eich des Feinsandfanges
wird die Sohle zweckmäßig so schräg angeordnet, daß der Sand in den darunter angeordneten
Sandsammelraum rutschen kann.
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Im Gegensatz zum oberen Teil des Nebengerinnes, in dem die genannte
Durchflußgeschwindigkeit herrscht, tritt im Sandsammelraum keine oder fast keine
Strömung auf. Der Sand kann sich daher dort in aller Ruhe absetzen und dann, je
nach der Bauart dieses Sammelraumes, durch eine ortsfest eingebaute oder längs verfahrbare
Fördereinrichtung, z. B. einen Druckluftheber, entfernt werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin verschiedene bauliche und konstruktive
Einrichtungen des erfindungsgemäßen Nebengerinnes. Durch Versuche wurde erm,ittelt,
daß bei einer von der Breite des Hauptgerinnes abhängigen bestimmten Länge des Slandfanges
weit mehr als 90°/ goO/o indes vorher im Wasser befindlichen Sandes abgesetzt wird.
Da
ein langer Sandfang verhältnismäßig hohe Baukosten wegen der
nötigen Betonbauten erfordert, wird durch die Erfindung vorgeschlagen, das Sandfangnebengerinne,
von oben gesehen, rechteckig auszubilden, d. h. den Grob- und Feinsandfang als geradlinige,
rechtwinkelig zueinander angeordnete Teilstücke zu bauen, wobei das letzte Teilstück
winkelig in das Hauptgerinne einmünden oder sogar dem Hauptgerinne entgegen gerichtet
sein kann. Es ist selbstverständlich, vdaß das Nebengerinne auch quadratisch oder
vieleckig ausgebildet sein kann, wobei der Sandsilo unter dem Nebengerinne ebenfalls
entsprechend geformt ist.
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Strömungstechnisch noch günstiger ist es jedoch. wenn der Grob- und
Feinsandfang, von oben gesehen, kreis- oder spiralförmig, elliptisch oder anders
gekrümmt verläuft, und der dazugehörige gemeinsame Sandsilo trichterförmig innerhalb
und unterhalb dieser Führungsbahnen des Nebengerinnes angeordnet ist. Diese Ausführung
hat den großen Vorteil, daß ausgedehnte Betonbauten vermieden werden. Der erfindungsgemäße
Sandfang kann, ohne daß er einen großen Durch messer oder eine große Baulänge besitzen
muß, neben dem Hauptgerinne als kleiner Rundbau ausgeführt werden. Dabei stellt
der Sandsilo eine zentrale Vertiefung dar, für die ein ortsfester Druckluftheber
oder eihe Dickstoffpumpe zur Entfernung des Sandes verwendet werden kann. Besondern
wertvoll wird die Erfindung dadurch, daß es mögl' h ist, den Grob- und Feinsandfang
als Nebengerinne mit einem Bogen von mehr als 3600 auszubilden, so daß man bei kleinstem
Bauwerk eine so große Absetzlänge für den Sand erreichen kann, daß eine nahezu Ioo°/oige
Sandabscheidung erreicht wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Sanldfänge dargestellt. Zu den mit römischen Ziffern bezeichneten Schnitten gehören
jeweils die mit den gleichen arabischen Ziffern versehenen Abbildungen.
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Die Abb. I bis 4 zeigen ein gestrecktes Sandfangnebengerinne, wobei
in der Abb. I eine Draufsicht, in den Abb. 2 bis 4 Idie in Abb. I angegebenen Schnitte
dargestellt sind. Die Abb. 5 bis 7 zeigen zwei andere Längssandfänge, die jedoch
zur Verringerung der Baulänge die Seiten eines rechteckigen Sandsilos bilden. Die
Abb. 8 bis 10 zeigen in Abb. g einen Grundriß und in den Abb. 8 und 10 einen Quer-
bzw. Längsschnitt durch einen Runldsandfang. Einen Rundsandfang mit einem Umlaufbogen
des Nebengerinnes von mehr als 3600 zeigt die Abb. I n Draufsicht und die Abb. I2
im Schnitt.
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In den Abb. I bis 4 stellt a den Hauptzuflußkanal zu einer Kläranlage
dar, b ist idie Spiralkammer mit der Schälzunge c eines Quersandfanges nach dem
deutschen Patent 893 178/85 c.
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Wie die Abb. 2 zeigt, wird die unterste Schicht des den Zuflußkanal
a durchfließenden Wassers, die den gesamten Sand mitführt, durch die Schälzunge
c in die Spiralkammer b abgeleitet, von wo sie dann in einen axiialen Wirbel in
die Vorkammer des Nebengerinnes gelangt. In diesem befindet sich eine ansteigende
Leitzunge e, die an ihrer untersten Stelle einen Schlitz f zur Absonderung des Grobsamdes
aufweist. Der feinere Sand läuft dann in das Nebengerinne g weiter, das unten schräge
Wände und ebenfalls einen Schlitz f' für den sich absetzenden Sand besitzt. Der
Grob- und Feinsand wird im Sandsilo h aufgefangen.
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Das Nebengerinne g wird in seinem Querschnitt so bemessen, daß die
Durchflußgeschwindigkeit des Wassers etwa 30 cm/Sek. beträgt, das ist diejenige
Geschwindigkeit, bei der sich der Sand sicher absetzt, Fäkalien und andere Stoffe
jedoch weitergespült werden. Im Sandsilo h soll nach Möglichkeit keine Strömung
sein, damit der Absetzvorgang nicht gestört wird. Eine geringfügige Bewegung in
feder Nähe der Schlitze f und f' wird sich nicht vermeiden lassen, sie ist dort
aber völlig unschädlich. Aus dem Slilo h wird wider Sand in an sich bekannter Weise
von Zeit zu Zeit entfernt. Je nach der Bauart des Silos lt wird man eine Räumeinrichtung
oder nur eine Absaugepumpe dazu verwenden.
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Die Länge des Nebengerinnes g muß bei großer Breite des - Zuflußkanals
a verhältnismäßig groß sein, so daß kostspielige Betonbauten nötig wären.
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Wie in den Abb. 5 bis 7 gezeigt ist, kann man dabei erheblich sparen,
wenn man den erfindungsgemäßen Längssandfang am Umfang eines Rechteckes - es kann
auch ein Quadrat oder ein Vieleck sein - anordnet. Entsprechend den Abb. I bis 4
ist auch hier der Zuflußkanal mit a, die Spiralkammer mit b, die Vorkammer des erfindungsgemäßen
Sandfanges mit d und das Sandfangii ebengerinne mit g bezeichnet. Die Ausführung
nach den Abb. 5 bis 7 hat den Vorteil, daß man einen zentralen Sandsilo h' erhält,
aus dem durch eine feststehende Pumpe Ider Sand entfernt werden kann, während für
die Ausführung nach den Abb. I bis 4 ein Sandräumer bzw. eine verfahrbare Pumpe
nötig wäre. Beim Sandfang nach Abb. 5 ist an der einen Querseite am oberen Rand
Ides rechteckigen Sandsilos h' die Vorkammer d angeordnet, die Längsseite und die
andere Querseite sind als Nebengeriune g ausgebildet. Bei der Ausführung nach Abb.
7 ist außerdem noch ein großer Teil der zweiten Längsseite zum Absetzen des Sandes
mit herangezogen.
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In baulicher Hinsicht und auch wegen der zentralen Anordnung der
Absaugepumpe ist ein Rundsandfang nach den Abb. 8 bis I0 noch günstiger.
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Die Einzelheiten dieses Sandfang sind der Zeichnung zu entnehmen,
die Bezeichnungen sind entsprechend den vorhergehenden Abbildungen gewählt. Zu Abb.
10 ist zu sagen, daß die Unterseite des Nebengerinnes g, wie aus Abb. 8 zu ersehen
ist, mit Sandldurchlaßschlitzen f' versehen ist, die in der Abb. I0 der Einfachheit
halber weggelassen worden sind, weil es darstellerisch ungünstig wäre, den Runde'silo
h' in der Abwicklung darzustellen.
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Da die Länge des Nebengerinnes g von der Breite des Zuflußkanals
a abhängig ist, würde sich bei einem breiten Durchfiußkanal ein ziemlich großer
Durchmesser des Rujndsandfanges ergeben, der
hohe Baukosten verursachen
würde. Die Abb. 11 und I2 zeigen eine Möglichkeit, diese Baukosten ganz erheblich
dadurch zu verringern, daß um einen verhältnismäßig engen Sandsilo h' das Nebengerinne
g um mehr als 3600 herumgeführt wird.
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Im Grundriß der Abb. ii ist das deutlich zu sehen.
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Der Schnitt nach Abb. I2 zeigt, daß das Nebengerinne in Idiesem Fall
zweistöckig geführt wird, damit die Überkreuzung an der Stelle i möglich ist.
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Die übrigen Einzelteile dieser Sandfangausführung ergeben sich aus
den früher gewählten Bezeichnungen.
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PATENTANSPROCHE I. Sandfang für Ab- und Betriebswasserreinigungsanlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtrennen eines vov der Durchfluß menge im Hauptkanal
(a) unabhängigen, sandbeladeneu Teilstromes quer am Kanalboden in än sich bekan3Jter
Weise eine Schälzunge (c) und eine darunterliegende Spiralkammer (b) angeordnet
sind und daß die Spiralkammer (b) mit einem ebenfalls bekannten, mit einer Geschwindigkeit
von 30 cm/Sek. durchflossenen Spülgerinne (d, g, fl in Verbindung steht, das mit
einem besonderen Sandsammelraum (h, h') versehen und als Nebengenune zum Hauptkanal
(e) ausgebildet ist und das am Ende il diesen einmündet.