WO1995007125A1 - Verfahren zum abtrennen von mineralischen leichtstoffen aus abwasser und abscheider hierfür - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for separating mineral light substances from waste water contaminated with these light substances, such as oil, gasoline, benzene, and to a separating container.
- coalescence separators which use the principle of combining the drops to form aggregates capable of rising (DIN 1999, parts 4 to 6). With both types of separator, the problem of removing the floating light liquid is not satisfactorily solved.
- the separators designed according to DIN 1999 part 1 to 3 have a storage space for the floating light liquid. When the storage limit is reached, a probe arranged in the storage layer reports that the separator must be disposed of. If the disposal is then refrained from, a float closure arranged in front of the pure water outlet ensures that the pure water outlet is closed before the light liquid floating on the permissible amount of storage can get into the outlet.
- Another possibility are light liquid separators, which enable the floating light liquid to drain off automatically. These separators take advantage of the phenomenon that the light liquid stratifies above the water according to its density difference to water.
- the corresponding separators contain a conical lid on the liquid level that absorbs the floating liquid. whose funnel tip contains the overflow for the light liquid (DE-C 29 51 205). The light liquid is collected and stored in a special container and can be removed later.
- the object of achieving an improvement in the separation effect is achieved according to the invention in that the wastewater in the calming section is forced to rotate several times in a spiral flow that the the lower area and in the upper area of the calming section are directed into flowless zones of the calming section and are compressed there by a two-dimensional contraction to a drainage point and that the substances are then allowed to run off due to the difference in density to water.
- This new process results in an excellent separation of the contaminants and a largely automatic removal of the previously water-free compressed substances.
- the floating mineral light substances are preferably drawn off automatically via a raised overflow edge.
- the overflow edge lies below the layer of light material which is layered on the resting water level due to the difference in density.
- the overflow edge is set higher than the rise so that water cannot get into the light material overflow when the dividing line rises due to the maximum inflow.
- Another advantageous possibility of preventing water from flowing out of the light material overflow is to control the light material discharge by means of a closure valve arranged in front of the overflow and actuated by a float. Its float is tared in such a way that it floats on water, but goes under in the light material. The float thus ensures that the
- Light material overflow opens when a certain amount of light materials has accumulated.
- the increase in the dividing line caused by high wastewater inflow can initially lead to the closing of the float valve so that neither light materials nor water can run off.
- the valve seat is placed according to the invention so deeply below the overflow edge that the resulting hydrostatic force exerted on the valve plate from the float's residual buoyancy force and from the clean water side from below is less than the closing force counterforce exerted by the column of light materials on the valve disk from above.
- a third option for controlling the light material discharge is a control valve in the light material outlet and sensors in the zone in front of the light material overflow.
- the valve is controlled in such a way that the valve is opened in the presence of light substances and closed in the presence of water.
- a separating basin or container for carrying out the separating process is characterized in particular in that a guide wall which is spiraled from the tangential waste water inlet into the upright cylindrical or polyhedral vessel to the central clean water outlet is provided for a more than simple circulation of the waste water. Also the reverse flow direction from the inside to the outside is conceivable.
- the spiral guide wall e.g. can consist of an outer straight section, a middle three-quarter circle section and an inner radial section, only needs to reach up to this flow-free zone.
- the floating light liquid preferably always extends into the funnel opening of the cone cover.
- the separator is therefore preferably always operated without a clear surface.
- This mode of operation is e.g. achieved in that the inlet and outlet pipes are inflated, i.e. the drain is much higher than the funnel tip. It is conceivable then to pull the overflow line for the light liquid through the pure water drain line so much that the light liquid continuously drains off automatically. However, this means that the light liquid to be separated always has the same density. Since this is rarely the case, it is proposed in an embodiment of the invention to provide the overflow for the floating light liquid with a closure member and one in the area of the floating light liquid
- Arrange conductivity probe which is connected to the control of the closure member in such a way that it opens in the presence of light liquid and at Presence of water is closed. In this way, regardless of the density of the light liquid, it is always drawn off automatically, so that there is only a little light liquid in the separating container.
- two conductivity probes of different heights can be provided in an embodiment of the invention, which are connected to the control of the closure member such that when the lower probe senses the presence of light liquid, the closure member opened and, when the upper probe senses the presence of water, the closure member is shut off again. In both cases, the hydrostatic pressure prevailing in the inlet and outlet lines can be used to draw off the light liquid. Additional pressure generation is then not necessary.
- coalescence elements which extend transversely in the spiral flow path.
- These coalescence elements which freely end at the top in the flowless zone, can be designed in a known manner as a bar or wire mesh, perforated plate, screen surface, random fiber mat or reticulated foam sheet. It is important about these elements that they refer to the
- the separator tank has a bottom which is curved or funnel-shaped and in which the sediments collect during the spiral flow.
- the drain opening for the sediments receives a closure element, and the hydrostatic pressure of the water columns can also be used to remove the sediments.
- a circumferential broaching and thickening crusher can be provided in the cone bottom. Such crows are known in sewage treatment plants.
- Fig. 1 shows a first embodiment in
- Fig. 2 shows the embodiment of Fig. 1 in
- Fig. 3 shows a second embodiment in
- FIG. 4 shows the cross section to FIG. 3
- 5 shows a third embodiment variant only in vertical section
- Fig. 6 shows another embodiment.
- the separator housing 1 shown in FIGS. 1 and 2 consists of a cylindrical or polyhedral middle part 2 and a conical cover 3 or bottom 4. At the cone tips there are extraction openings 5, 6 with closures 7, 8.
- the waste water inlet 9 contains a tangential one the middle part circumference opens, slightly conically expanded inlet connection 10, to which a guide wall 11 connects in the interior of the separator housing 1.
- the guide wall 11 consists of an outer surface section 11 ', a three-quarter circle central section 11' 'and an inner radial section 11' ''. This closes at the inner end of the radial section 11 '' ' '
- both light and sinking materials have the opportunity to float or sediment and thus pass out of the flowless and the flowless zone.
- the light substances 17 collect under the cone cover 3 and can be pulled off by opening the closure 7 and collected in a disposal container (not shown).
- the two probes 14, 15 automate the removal in such a way that the lower probe 14 opens the closure 7 in the presence of light substances 17 and the upper probe 15 closes it again in the presence of water. With this control it is achieved that only a small amount of light materials collect in the separator and that the discharge takes place without water.
- the sediments can be removed at regular intervals or when the need is ascertained through a sight glass.
- the direction of flow through the separator housing 20 according to FIGS. 3 and 4 is from the inside to the outside.
- the separator shown here differs from that shown in Fig. 1/2 in that only light materials can be separated. If the wastewater also contains sediment, a conventional sludge trap must be installed upstream of this separator.
- the bottom 21 of the light material separator is flat and carries the guide wall 22, which is essentially a mirror image of FIGS. 1/2.
- the inlet pipe 24 which dips through the conical cover 23 from above is half open in the section covering the guide wall 22.
- the wastewater entering is thereby spread over the entire height of the guide wall 22 and slowed down accordingly. It initially flows along the radial section of the guide wall and is deflected at the end thereof into the circulation which ends in the weakly conical outlet connection 25.
- the outlet 26 for the floating light substances is again arranged exactly at the tip of the conical cover 23.
- the separator 20 shown in FIG. 5, on the other hand, is only suitable for separating suspended matter. He can e.g. 3 and 4 upstream of a light material separator and then ensures a complete separation of even difficult to separate sediments.
- the peculiarity of this embodiment is that the conical base 31 consists of a flatter upper (31 ') and a steeper lower truncated cone 31' '.
- a clearing mechanism 33 rotates, which is driven from above (geared motor 34).
- a certain thickening effect is also achieved with this broaching device, which increases the solids content of the sludge.
- the guide wall 35 has the course shown in Fig. 1/2. Because of the drive shaft 36 lying in the container axis, the pure water outlet 37 has moved somewhat out of the center.
- FIG. 6 again shows a separation vessel 40 for separating light and sinking substances.
- the cone cover 43 has a weaker inclination than the cone bottom.
- the wastewater inlet 49 is here attached to the outside of the separating vessel and opens with a slot 50 tangentially on the circumference.
- the baffle 45 is the continuation of the inner edge of the inlet slot.
- a valve plate 42 connected to a float 41 is used to control the removal of the light materials 47, which lies against the valve seat 48 provided at the light material outlet 46 from below.
- the upright stable floating position of the valve body is brought about by a weight 51 attached to the float.
- a plurality of rods 52 which are arranged around the valve seat, serve for vertical guidance.
- the float valve is closed when the separating vessel is filled with * water in accordance with the standards. If mineral light materials 47 are brought in with the waste water, they float to the top of the cone cover and form a growing layer of floating material there. When the layer of floating material has reached a certain thickness, the residual buoyancy of the swimmer decreases because he is increasingly surrounded by a medium with a lower density than water. If the inflow stops, then the dividing line 53 drops to water to the level specified by the pure water discharge level 54. This means that the float valve 41, 42 can sink and release the outlet 46 for the escape of the floating substances. As the floating substances run out, the dividing line rises again and closes the float valve again.
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Abstract
Es ist vorgeschrieben, Abwasser, das mit vorwiegend mineralischen Leichtflüssigkeiten verunreinigt ist, vor Einleitung in die Kanalisation durch einen Abscheider nach DIN zu leiten, der eine Beruhigungsstrecke darstellt, auf der die Leichtflüssigkeiten aufgrund des Dichteunterschieds zu Wasser aufschwimmen können. Zur Verbesserung des Abscheidegrads und zur Erleichterung des wasserfreien Abzugs der abgetrennten Stoffe wird das Abwasser auf der Beruhigungsstrecke in einer mehrfach umlaufenden Spiralströmung geführt und die sich dabei nach oben abtrennende Leichtflüssigkeit in eine strömungslose Zone geleitet und dort durch zweidimensionale Zusammenziehung zu einer Abzugsstelle verdichtet. Von dort wird die verdichtete Leichtflüssigkeit zeitweise durch den zu Wasser vorhandenen Dichteunterschied abgezogen. Der Abzug wird ausgelöst, wenn eine durch Fühler abgetastete ausreichende Schicht vorhanden ist.
Description
Verfahren zum Abtrennen von mineralischen Leichtstoffen aus Abwasser und Abscheider hierfür
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von mineralischen Leichtstoffen aus mit diesen Leichtstoffen, wie z.Öl, Benzin, Benzol, verunreinigten Abwässern, und auf einen Abscheidebehälte .
Die Abscheidetechnik durch Schwerkraft aufgrund des Dichteunterschiedes hat wegen der verschärften Einleitbedingungen (Anhang 49 zur Rahinen-Abwasser-Verwaltungsvcrschrift § 7a
Wasserhaushaltsgesetz) eine stetige Weiterentwicklung durchgemacht.
Bisher war es üblich, ein Beruhigungsbecken zu verwenden und die hydraulische Auslegung nach DIN 1999 vorzunehmen. Zur Verbesserung des Abscheidegrades von feindispergierten Leichtflüssigkeiten wurden sog. Koaleszenzabscheider entwickelt, die sich des Prinzips der Zusammenführung der Tropfen zu aufstiegsfähigen Aggregaten bedienen (DIN 1999, Teil 4 bis 6). Bei beiden Abscheiderbauarten ist das Problem des Abzugs der aufgeschwommenen Leichtflüssigkeit nicht befriedigend gelöst. Die nach DIN 1999 Teil 1 bis 3 ausgeführten Abscheider besitzen einen Speicherraum für die aufgeschwommene Leichtflüssigkeit. Wenn die Speichergrenze erreicht ist, meldet eine in der Speicherschicht angeordnete Sonde, daß der Abscheider entsorgt werden muß. Wird die Entsorgung danach unterlassen, sorgt ein vor dem Reinwasserauslauf angeordneter Schwimmerverschluß dafür, daß der Reinwasserablauf verschlossen wird, bevor die über die zulässige Speichermenge aufgeschwommene Leichtflüssigkeit in den Ablauf gelangen kann.
Eine andere Möglichkeit sind Leichtflüssigkeitsabscheider, die einen ständigen selbsttätigen Ablauf der aufgeschwommenen Leichtf üssigkeit ermöglich n. Diese Abscheider machen sich das Phänomen zunutze, daß sich die Leichtflüssigkeit entsprechend ihrer Dichtedifferenz zu Wasser über dem Wasser schichtet. Die entsprechenden Abscheider enthalten an dem die aufgeschwommenen Leichtflüssigkeiten.aufnehmenden Flüssigkeitsspiegel einen konisch ausgebildeten Deckel,
dessen Trichterspitze den Überlauf für die Leichtflüssigkeit enthält (DE-C 29 51 205). Die Leichtflüssigkeit wird in einem besonderen Behälter gesammelt und gespeichert und kann später abtransportiert werden.
Nachteilig an diesen Abscheidertyp sind zwei Tatsachen: der konische Deckel überdeckt nur einen Teil der für das Abschwimmen verfügbaren Querschnittsfläche, und der Zulauf des zu behandelnden Abwassers kommt vertikal von oben durch den Deckel. Die reduzierte Abschwimmfläche hat zur Folge, daß sich auch außerhalb des Trichterdeckels
Leichtflüssigkeiten sammeln kann, die nicht mit abläuft. Der Zulauf des Abwasser durch die Leichtflüssigkeitsschicht bewirkt eine Verschlechterung des Abscheiderergebnisses.
Der aus DE-A-35 14 157 bekannte
Leichtflüssigkeitsabscheider ähnlicher Bauart weist diese Nachteile nicht mehr auf: der Zulauf des zu reinigenden Abwassers erfolgt von der Seite über eine Beruhigungswand. Der Trichterdeckel überdeckt jetzt die ganze abscheidewirksame Aufstiegsfläche. Der Abscheidegrad dieser Abscheiderbauart ist jedoch unbefriedigend, weil die Beruhigungszeit für das vom Zulauf zum gegenüber liegenden Auslauf durch den Abscheidebehälter strömende Abwasser viel zu kurz ist.
Die Aufgabe, hier eine Verbesserung des Abtrenne fekts zu erreichen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Abwasser in der Beruhigungsstrecke eine mehrfach umlaufende Spiralströmung aufgezwungen wird, daß die sich dabei im
unteren Bereich und im oberen Bereich der Beruhigungsstrecke sammelnden Stoffe in strömungslose Zonen der Beruhigungsstrecke geleitet und dort durch zweidimensionale ZusammenZiehung zu einer Abzugsstelle verdichtet werden und daß die Stoffe anschließend durch den zu Wasser vorhandenen Dichteunterschied ablaufen gelassen werden. Dieses neue Verfahren ergibt eine hervorragende Abtrennung der Schmutzstoffe und einen weitgehend selbsttätigen Abzug der vorher wasserfrei verdichteten Stoffe.
Der Abzug der aufgeschwommenen mineralischen Leichtstoffe erfolgt vorzugsweise selbsttätig über eine hochgelegte Überlaufkante. Die Überlaufkante liegt dabei unter der aufgrund des Dichteunterschieds auf den Ruhewasserspiegel aufgeschichteten Leichtstoffschicht. Damit bei einem durch Maximalzulauf verursachten Anstieg der Trennlinie kein Wasser in den LeichtstoffÜberlauf gelangen kann, wird die Überlaufkante höher als der Anstieg gelegt.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, den Ablauf von Wasser aus dem LeichtstoffÜberlauf zu verhindern, ist die Steuerung des Leichtεtoffabzugs durch ein vor dem Überlauf angeordnetes, von einem Schwimmer betätigtes Verschlußventil. Dessen Schwimmer ist so tariert, daß er auf Wasser schwimmt, in dem Leichtstoff aber untergeht- Der Schwimmer sorgt somit dafür, daß sich der
LeichtstoffÜberlauf öffnet, wenn sich eine bestimmte Menge an Leichtstoffen angesammelt hat. Der durch hohen Abwasserzulauf verursachte Anstieg der Trennlinie kann zunächst zum Schließen des Schwimmerventils führen, so daß weder Leichtstoffe noch Wasser ablaufen können. Damit das
Schwimmerventil am Ende des Zulaufs wieder öffnen und die aufgeschwommenen Leichtstoffe ablassen kann, wird erfindungsgemäß der Ventilsitz so tief unter die Überlaufkante gelegt, daß die sich aus Restauftriebskraft des Schwimmers und von der Reinwasserseite von unten auf den Ventilteller ausgeübte hydrostatische Kraft ergebende Schließkraft kleiner ist als die von der Säule der Leichtstoffe von oben auf den Ventilteller ausgeübte Gegenkraft.
Eine dritte Möglichkeit zum Steuern des Leichtstoffabzugs ist ein Steuerventil im Leichtstoffauslauf und Sensoren in der Zone vor dem LeichtstoffÜberlauf. Die Steuerung des Ventils erfolgt in der Weise, daß das Ventil bei Anwesenheit von Leichtstoffen geöffnet und bei Anwesenheit von Wasser geschlossen wird.
Schließlich ist es auch denkbar, den in der Leichtstoffsammeizone vorgesehenen Sensor auf eine Pumpe zu schalten, die entweder die Leichtstoffe direkt absaugt oder in die Beruhigungsstrecke ein Druckmedium fördert, das die Leichtstoffe bei geschlossenen Zu- und Abläufen aus dem Leichtstoffabzug drückt.
Ein Abscheidebecken bzw. -behälter zur Durchführung des Abscheideverfahrens ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß eine vom tangentialen Abwassereinlauf in das stehend zylindrische oder polyedrische Gefäß zum mittigen Reinwasserablauf spiralig verlaufende Leitwand für einen mehr als einfachen Umlauf des Abwassers vorgesehen ist. Auch
die umgekehrte Durchströmrichtung von innen nach außen ist denkbar.
Der Strömungsweg ist in beiden Fällen derartig verlängert, daß auch kleinste Leichtflüssigkeitspartikel abgetrennt werden und in die obere strömungsfreie Zone unter dem Konusdeckel aufsteigen können. Die spiralige Leitwand, die z.B. aus einem äußeren geradflächen Abschnitt, einem mittleren Dreiviertel-Kreisabschnitt und einem inneren Radialabschnitt bestehen kann, braucht nach oben nur bis in diese strömungsfreie Zone zureichen.
Die aufgeschwommene Leichtflüssigkeit reicht vorzugsweise immer bis in die Trichteröffnung des Konusdeckels. Der Abscheider wird also vorzugsweise immer ohne Freispiegel betrieben. Diese Betriebsweise wird z.B. dadurch erreicht, daß Zu- und Ablaufleitung überhöht sind, d.h. der Ablauf wesentlich höher liegt als die Trichterspitze. Es ist denkbar, dann die Überlaufleitung für die Leichtflüssigkeit um so viel über die Reinwasser-Ablaufleitung zu ziehen, daß die Leichtflüssigkeit ständig selbsttätig abfließt. Dies bedingt jedoch, daß die abzutrennende Leichtflüssigkeit immer dieselbe Dichte hat. Da dies selten der Fall ist, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Überlauf für die aufgeschwommene Leichtflüssigkeit mit einem Verschlußorgan auszustatten und im Bereich der aufgeschwommenen Leichtflüssigkeit eine
Leitfähigkeitsmeßsonde anzuordnen, die mit der Steuerung des Verschlußorgans derart verbunden ist, daß dieses bei Anwesenheit von Leichtflüssigkeit geöffnet und bei
Anwesenheit von Wasser geschlossen ist. Auf diese Weise wird unabhängig von der Dichte der Leichtflüssigkeit immer selbsttätig abgezogen, so daß sich im Abscheidebehälter nur wenig Leichtflüssigkeit befindet. Um zu verhindern, daß das Verschlußorgan in zu kurzen Zeitabständen geöffnet wird, können in Ausgestaltung der Erfindung zwei Leitfähigkeitssonden in verschiedener Höhe vorgesehen werden, die auf die Steuerung des Verschlußorgans derart geschaltet sind, daß, wenn die untere Sonde Anwesenheit von Leichtflüssigkeit abtastet, das Verschlußorgan geöffnet und, wenn die obere Sonde Anwesenheit von Wasser abtastet, das Verschlußorgan wieder abgesperrt wird. Zum Abzug der Leichtflüssigkeit kann in beiden Fällen der in den Zu- und Ablaufleitungen herrschende hydrostatische Druck benutzt werden. Eine zusätzliche Druckerzeugung ist dann nicht erforderlich.
Im Bestreben, den Abscheidegrad in diesem neuen Abscheidertyp noch weiter zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem spiraligen Strömungsweg -quer erstreckte Koaleszenzelemente anzuordnen. Diese Koaleszenzelemente, die oben frei in die strömungslose Zone enden, können in bekannter Weise als Stab- bzw. Drahtgitter, Lochblech, Siebfläche, Wirrfasermatte oder retikuliet-te Schaumstoffplatte ausgebildet sein. Wichtig ist an diesen Elementen, daß sie auf die
Leichtflüssigkeitspartikel beim Umströmen Scherkräfte ausüben, die durch Verringerung der Oberflächenspannung ein Zusammenfließen ermöglichen.
Da die Abwässer, die in den anmeldungsgemäßen Abscheidern gereinigt werden, oft auch Sinkstoffe, z.B. Sand, Stärke und dgl. enthalten, ist vorgeschrieben, dem Leichtstoffabscheider einen Schlammfang vorzuschalten. Dieser Schlammfang kann entfallen, wenn der Abscheiderbehälter in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen nach unten gewölbten oder trichterförmigen Boden erhält, in dem sich die Sinkstoffe bei der spiraligen Durchströmung sammeln. Die AblaufÖffnung für die Sinkstoffe erhält ein Verschlußorgan, und zum Abzug der Sinkstoffe kann auch hier der hydrostatische Druck der Wassersäulen herangezogen werden. Mit dem Ziel, die Sinkstoffe vor dem Austrag noch einzudicken und ein Anlagern an der Konuswand zu verhindern, kann in dem Konusboden ein umlaufendes Räum- und Eindick-Krählwerk vorgesehen werden. Solche Krählwerke sind bei Abwasserklärwerken bekannt.
Die Erfindung wird anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend noch weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform im
Vertikalschnitt nach I - I von Fig. 2,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 im
Querachsschnitt nach II - IT von Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im
Vertikalachsschnitt,
Fig. 4 den Querschnitt zu Fig. 3,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante nur im Vertikalschnitt,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Abscheidergehäuse 1 besteht aus einem zylindrischen oder polyedrischen Mittelteil 2 und einem konischen Deckel 3 bzw. Boden 4. An den Konusspitzen liegen jeweils Abzugsöffnungen 5, 6 mit Verschlüssen 7, 8. Der Abwasserzulauf 9 enthält einen tangential an den Mittelteilumfang mündenden, leicht konisch erweiterten Zulaufstutzen 10, an den sich im Innern des Abscheidergehäuses 1 eine Leitwand 11 anschließt. Die Leitwand 11 besteht aus einem äußeren Flächenabschnitt 11', einem Dreiviertelkreis-Mittelabschnitt 11'' und einem inneren Radialabschnitt 11'''. An das innere Ende des Radialabschnitts 11''' schließt sich das
Reinwasser-Ablaufröhr 12 an, das hier zunächst nach unten und dann über zwei Rohrwinkel nach außen und schließlich nach oben weggeführt ist. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, liegt in dem von Abwasser in Spiralform durchströmten Querschnitt am Ende des Dreiviertelkreisumlaufs ein Koaleszenzeinsatz 13, der hier die Form eines Vertikalstabgitter hat. Es ist jedoch auch jede andere Form denkbar, z.B. ein Loch- oder Siebgitter, eine Packung aus Strömungskörpern oder eine Schicht aus retikulierte Kunststoffschäum. Unter dem Konusdeckel 3 liegen in verschiednen Höhen zwei Leitfähigkeits-Meßsonden 14, 15, die über eine Logik-Steuerung 16 mit dem oberen Verschluß 7 verbunden sind.
Im Betrieb betritt das zu reinigende Abwasser das Abscheidegehäuse weitgehend beruhigt und wirbelfrei. Während der im wesenlichen laminaren Spiralströmung entlang der Leitwand 11 haben sowohl Leicht- als auch Sinkstoffe Gelegenheit zum Aufschwimmen bzw. Sedimentieren und treten damit aus der Strömungs- und die strömungslose Zone über. Die Leichtstoffe 17 sammeln sich unter dem Konusdeckel 3 und können durch Öffnen des Verschlusses 7 abgezogen und in einem Entsorgungsbehälter (nicht dargestellt) gesammelt werden. Die beiden Sonden 14, 15 automatisieren den Abzug in der Weise, daß die untere Sonde 14 bei Anwesenheit von Leichtstoffen 17 den Verschluß 7 öffnet und die obere Sonde 15 ihn bei Anwesenheit von Wasser wieder schließt. Mit dieser Steuerung wird erreicht, daß sich nur wenig Leichtstoffe im Abscheider sammeln und der Abzug ohne Wasser vonstatten geht. Der Abzug der Sinkstoffe kann in regelmäßigen Zeitabständen oder bei durch ein Schauglas ermitteltem Bedarf vorgenommen werden.
Die Durchströmrichtung durch das Abscheidegehäuse 20 nach den Figuren 3 und 4 ist von innen nach außen. Der hier gezeigte Abscheider unterscheidet sich von dem in Fig. 1/2 dargestellten dadurch, daß nur Leichtstoffe abgetrennt werden können. Diesem Abscheider ist, wenn die Abwässer auch Sinkstoff-2 snthεü.ten, ein üblicher Schlammfang vorzuschalten. Der Boden 21 des Leichtstoffabscheiders ist flach und trägt die Leitwand 22, die im wesentlichen spiegelbildlich zu den Fig. 1/2 verläuft. Das von oben durch den Konusdeckel 23 eintauchende Zulaufrohr 24 ist in dem die Leitwand 22 überdeckenden Abschnitt halb geöffnet. Das
eintretende Abwasser wird dadurch über die ganze Höhe der Leitwand 22 gespreizt und entsprechend verlangsamt. Es strömt zunächst entlang dem Radialabschnitt der Leitwand und wird an deren Ende in den Umlauf umgelenkt, der in dem schwach konischen Auslaufstutzen 25 endet. Der Auslaß 26 für die aufgeschwommenen Leichtstoffe ist wieder genau an der Spitze des Konusdeckels 23 angeordnet.
Der aus Fig.5 ersichtliche Abscheider 20 ist hingegen nur zum Abscheiden von Sinkstoffen geeignet. Er kann z.B. einem Leichtstoffabscheider nach den Figuren 3 und 4 vorgeschaltet werden und sorgt dann für eine vollständige Abscheidung auch schwierig abzutrennender Sinkstoffe. Die Besonderheit dieser Ausführungsform ist, daß der Konusboden 31 aus einem flacheren oberen (31') und einem steileren unteren Kegelstumpf 31'' besteht. Im Bereich der sedimentierenden Sinkstoffe 32 läuft noch ein Räumwerk 33 um, das von oben (Getriebemotor 34) angetrieben wird. Mit diesem Räumwerk wird auch ein gewisser Eindickeffekt erzielt, der den Feststoffgehalt des Schlamms erhöht. Die Leitwand 35 hat den in Fig. 1/2 gezeigten Verlauf. Wegen der in der Behälterachse liegenden Antriebswelle 36 ist der Reinwasser-Auslauf 37 etwas aus dem Zentrum gerückt.
Fig. 6 -zeigt wieder ein Abscheidegefäß 40 zum Abtrennen von Leicht- und Sinkεtoffen. Der Konusdeckel 43 hat eine schwächere Neigung als der Konusboden. Der Abwasserzulauf 49 ist hier außen an das Abscheidegefäß angesetzt und mündet mit einem Schlitz 50 tangential am Umfang. Die Leitwand 45 ist die Fortsetzung -der inneren Kante des EinlaufSchlitzes.
Zur Steuerung des Abzugs der Leichtstoffe 47 dient ein mit einem Schwimmer 41 verbundener Ventilteller 42, der sich von unten gegen den am Leichtstoffauslauf 46 vorgesehenen Ventilsitz 48 legt. Die aufrechte stabile Schwimmlage des Ventilkörpers wird durch ein an den Schwimmer angehängtes Gewicht 51 herbeigeführt. Zur vertikalen Führung dienen mehrere Stangen 52, die um den Ventilsitz angeordnet sind.
Im Betrieb, wenn das Abscheidegefäß normgerecht mit* Wasser gefüllt ist, ist das Schwimmerventil geschlossen. Werden mineralische Leichtstoffe 47 mit dem Abwasser herangeführt, dann schwimmen sie zur Spitze des Konusdeckel auf und bilden dort eine wachsende Schwimmstoffschicht. Wenn die Schwimmstoffschicht eine gewisse Dicke erreicht hat, sinkt die Restauftriebskraft des Schwimmers, da er zunehmend von einem Medium mit geringerer Dichte als Wasser umspült ist. Hört der Zulauf auf, dann sinkt die Trennlinie 53 zu Wasser auf das vom Reinwasserablaufspiegel 54 vorgegebene Niveau ab. Das bedeutet, daß das Schwimmerventil 41, 42 absinken und den Auslauf 46 für den Austritt der Schwimmstoffe freigeben kann. Mit dem Auslauf der Schwimmstoffe steigt die Trennlinie wieder an und verschließt das Schwimmerventil wieder. Ober dem geschlossenen Schwimmerventil steht jetzt noch eine Säule aus Schwimmstoffen, die dafür sorgt, daß das Schwimmerventil für den nächste Austritt von Schwimmstoffen öffnen kann. Die Säule ist im Verhältnis zur Restauftriebskraft des Schwimmers so bemessen, daß sie den Ventilteller im Ruhezustand öffnet.
Der Vorteil der neuen Gestaltung ist vor allem darin zu sehen, daß durch die Leitwand eine lange und im wesentlichen laminare Durchströmung ohne Kurzschluß erzwungen wird, die eine hochgradige Abtrennung der Abwasserinhaltsstoffe erbringt.
Claims
1. Verfahren zum Abtrennen von mineralischen Leichtstoffen und ggf. Schwerstoffen aus mit diesen Stoffen belasteten Abwässern durch beruhigte Durchströmung einer ohne Freispiegel betriebenen Beruhigungsstrecke, wobei die Leichtstoffe aufgrund der geringeren Dichte gegenüber Wasser aufschwimmen, sich im oberen Bereich der Beruhigungsstrecke sammeln und von dort abgezogen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Abwasser in der Beruhigungsstrecke eine mehrfach umlaufende Spiralströmung aufgezwungen wird, daß die sich dabei im oberen Bereich und im unteren Bereich sammelnden Stoffe in strömungsloεe Zonen geleitet und dort durch zweidimensionale Zuεammenziehung zu einer Abzugsstelle verdichtet werden, und daß die Stoffe anschließend durch den zu Wasser vorhandenen Dichteunterεchied ablaufen gelassen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, mit einer im oberen Bereich der Beruhigungsstrecke angeordneten Überlaufkante für die aufgeschwommenen Leichtstoffe und einer hochgelegten Ablaufkante für das Reinwasser am Ende der Beruhigungsstrecke d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Überlaufkante so hoch über der Ablaufkante für das gereinigte Abwasεer gelegt ist, daß der bei Maximalzulauf auftretende Anstieg der Trennlinie Leichtstoffe/Wasser kleiner als der Höhenunterschied ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor dem eine Überlaufkante aufweiεenden oberen Abzug für die aufgeεchwommenen Leichtstoffe ein von einem innenliegenden Schwimmer betätigtes Verschlußventil vorgesehen ist, dessen Schwimmer so tariert ist, daß er auf Wasser schwimmt und in den Leichtstoffen untergeht, und daß der Ventilsitz für das Verschlußventil so tief unter die Überlaufkante gelegt ist, daß die sich aus Restauftriebskraft des Schwimmers und von der Reinwasserseite ausgeübte hydrostatische Kraft ergebende Schließkraft kleiner ist als die von der Säule der Leichtstoffe von außen auf den Schwimmer des Verschlußventils ausgeübte Gegenkraft.
Verfahren nach Anspruch 1, mit einem steuerbaren Verschlußventil im Ablauf der aufgeschwommenen Leichtstoffe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verschlußventil von die Schicht der aufgeschwommenen Leichtεtoffe abfühlenden Senεoren in der Weiεe geεteuert wird, daß das Ventil bei Anwesenheit von aufgeschwommenen Leichtstoffen geöffnet und bei Anwesenheit von Wasser geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht der aufgeschwommenen Leichtεtoffe abgefühlt und bei Erreichen einer gewissen Schichtdicke abgepumpt oder durch Einleiten eines Druckmediums in die ansonsten geschlossene Beruhigungsstrecke ausgetragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wasserinhalt in der leichtstofffreien Zone der Beruhigungsstrecke abgefühlt und bei Abfühlen von Leichtstoffen ein Alarm ausgelöst wird.
Abscheidebecken bzw. -behälter zur Durchführung des in den Ansprüchen 1 bis 6 beschriebenen Verfahrens, bestehend aus einem vom Abwasser im wesentlichen horizontal durchströmten, stehend zylindrischen oder polyedrischen Abscheidebehälter, deεεen luftfrei beaufschlagter Deckel und ggf. Boden gewölbt oder 17
koniεch ausgebildet und an der engsten Stelle mit einer Abzugsöffnung für die durch Aufschwimmen oder Absinken abgetrennten Stoffe ausgestattet ist, g e k e n n z e i c h n e t durch eine vom Zu- (9, 24, 49) zum Reinwasser-Ablauf (12, 25, 62) spiralig verlaufende Leitwand (11, 22, 35, 45) für einen mehr als einfachen Umlauf des Abwassers.
8. Abscheidebecken nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die Leitwand (11, 22, 35, 45) höchstens bis an den Beginn des konischen oder gewölbten Deckels (2, 23, 43) bzw. Bodens (4, 31, 44) erstreckt.
Abscheiderbecken nach Anspruch 7 oder 8 mit äußerem tangential mündendem Zulauf für das Abwasser, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitwand (11) aus einem an den tangentialen Zulauf (10) angeschlossenen Flächenabschnitt (11'), einem etwa konzentrisch verlaufenden Dreiviertelkreis (ll-'-') und einem inneren, etwa radial verlaufenden Umlenkabschnitt (ll,,') beεteht.
10. Abscheidebecken nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem konischen oder gewölbten Boden (31) und/oder Deckel ein Räum- und/oder
Eindick-Krählwerk (33) umläuft.
11. Abscheidebecken nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Boden aus zwei Kegelstümpfen mit unterschiedlichem Kegelwinkel besteht, und daß das Räumwerk (33) in dem unteren Kegelstumpf (31') mit kleinerem Kegelwinkel untergebracht ist.
12. Abscheidebecken nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Abzugsöffnung für die aufgeschwommenen Leichtstoffe mit einem Verschlußorgan auεgestattet ist, g e k e n n z e i c h n e t durch eine im Bereich der aufschwimmenden Leichtstoffe angeordnete Meßsonde (14, 15), die mit der Steuerung (16) des Verschlußorganε (7) derart verbunden ist, daß dieses bei Anwesenheit von Leichtflüssigkeit geöffnet und bei Abwesenheit von Wasser geschlosεen iεt.
13. Abεcheidebecken nach Anεpruch 12 g e k e n n z e i c h n e t, durch zwei in verschiedener Höhe unter dem Deckel (3) angeordnete Meßsonden (14, 15), von denen die untere (14) bei Anwesenheit von Leichtflüssigkeit das Verschlußorgan (7) öffnet und die obere (15) bei Anwesenheit von Wasser das Verschlußorgan (7) schließt.
14. Abscheidebecken nach einem oder mehreren der Ansprüche
7 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t durch im Strömungsweg quer eingesetzte Koaleszenzelemente (13).
15. Abεcheidebecken nach einem oder mehreren der Anεprüche 7 bis 14, g e k e n n z e i c h n e t durch einen der Abzugsöffnung (46) vorgeordneten Ventilsitz (48) und einen von unten auf den Ventilsitz (48) wirkenden, von einem Schwimmer (41) betätigten Ventilteller (42), wobei der Schwimmer derart auf die dort anfallenden Leichtstoffe tariert ist, daß er auf Wasser schwimmt und in den Leichtstoffen untertaucht.
16. Abscheidebecken nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ventilsitz (48) in einem solchen Abstand unter der Überlaufkante für die aufgeschwommenen Leichtstoffe liegt, daß die von der auf dem geschloεsenen Ventilteller (42) ruhenden Säule an Leichtstoffen von oben auf den Ventilteller ausgeübte Auftriebskraft größer ist als die von dem Schwimmer und der vor dem Reinwasserauεlauf εtehenden Waεεersäule von unten auf den Ventilteller auεgeübte Schließkraft.
17. Abscheidebecken nach Anspruch 7 biε 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verschlußventil (8) in der Abzugsöffnung (6) der Sinkstoffe als Schlauchquetschventil ausgebildet ist.
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