DE2301718A1 - Verfahren zur trennung von fluessiger und fester phase und raeumer zum entfernen des bodensatzes in einer anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Trennung von flüssiger und fester Phase und Räumer zum Entfernen des BodensEitzes in einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens Die erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von flüssiger und fester Phase, insbesondere zur Klärung von Wasser und Abwasser, welches kolloidale und suspendierte Stoffe enthält, in einer Anlage, in welche Rohwasser einfließt und in welcher sich ein Bodensatz mit aktivem Schlamm und spezifisch schwerem DberschuBschlamm bildet.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Räumer zum entfernen des Bodensatzes in der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
• Bei der beabsichtigten Trennung sinken dispergierte Stoffe infolge ihres höheren spezifischen Gewichtes in der ruhenden flüssigen Phase zum Boden, während die koiloidalverteilten tweststoffteilchen erst durch eine chemische Präzipitation zur Abscheidung gebracht werden müssen.
• Die hiefür verwendeten Vorrichtungen sind unter den Namen Schnellklärer, Eindicker, Fräzipitatoren etc.
• bekannt geworden und haben sich je nach den verschiedenen Erzeugern allgemein unter den technischen atmen DORR-eindicker, Accelator, Dekantator, Präzipitator etc. eingeführt.
• Die bekannten Schnellklärer arbeiten im allgemeinen auf dem Präzipitationsprinzip, wobei im wesentlichen drei Arbeitsphasen zu unterscheiden sind.
• Das Rohwasser gelangt in die primäre Zone und wird innig mit dem bereits zirkulierenden Schlamm und den erforderlichen Fällungschemikalien vermischt. Durch die Aktivität des rezirkulierenden Schlammes und der Chemikalien, entsteht eine Bindung der kolloidalen Teilchen, die so zu Makroflocken vereinigt werden. #iese verlassen mit dem wasser, gehoben durch die Wirkung einer Impellerschraube oder einer Pumpe, die primäre Zone am oberen Hand und das stark verunreinigte Wasser gelangt in zweiter Phase in eine trichterförmig sich nach unten erweiternde ##ockungszone. e Großteil der Schmutzstoffe dekompostiert hier von dem Rohwasser. Am unteren freien Rand des Trichters wird die Strömungsrichtung umgekehrt, die spezifisch schweren und zum Teil inaktivierten Teilchen setzen sich am Boden des Schnellklärers ab und werden dort mittels eines Räumers in eine Schlammkonzentrationszone gebracht, während sich in der dritten Zone die Klärung des wassers vollzieht. Das so geklärte Wasser verläßt den Schnellklärer über eine Wehr am oberen äußeren Rand oder'über radial angebrachte Abzugsrinnen, die über die Rundbeckenoberfläche in gleichmäßigen Abständen angebracht sind.
• Einen Nachteil bei diesen bekannten Verfahren bildet die Räumung des sich am Boden des Behälters aDgesetzten Schlammes und Feststoffteilchen. Während bei kleineren Typen mit geringerem surchmesser auf eine eigene Bodenräumung durch die günstigeren Strömungsverhältnisse verzichtet werden konnte, war dies bei großen Einheiten, schon ab 4 m Durchmesser, nicht mehr möglich. Diese Begrenzung war schon durch die Tixotropie des bodenschlammes und durch die verminderte Wirkung und Ansaugleistung des Impellers in der Frimärzone gegeben.
• Bei den bisherigen Verfahren sind zur Reinigung des Bodenschlammes ausschlieich Schlammräumer verwendet worden, die den Behälterboden bestrichen haben.
• Der Boden des Schnellklärers mußte mit einer entsprechenden Neigung zur Mitte oder zur -Seite versehen werden, so aaß der Schlamm in eine besondere Abzugsgrube abgestreift werden konnte. Der Bau eines Behälters mit geneigtem Boden ist umständlich und verursacht hohe Kosten.
• Außerdem mußten die bekannten Bodenräumer am oberen Teil der Brücke des Schnellklärers verankert oder durch ein Antriebsaggregat mit relativ langsamer Umlaufgeschwindigkeit bewegt werden. Damit sie dem Widerstand des Schlammes standhalten können, führte dies zu recht aufwendigen sonstruktionen. diene andere Ausführungsart bestand darin, daß die Räumervorrichtung auf einer rotierenden Brücke angebracht war und von dieser entsprechend nachgezogen wurde. Eine derartige Konstruktion war schon infolge der mechanischen Kräfte, die hier bewältigt werden müssen, kostspielig, ganz abgesehen davon, daß in der Winterzeit durch Vereisungen an der Beckenoberfläche oft jene, von der Brückenkonstruktion ausgehenden Tragelemente des Räumers, einfach abgeschert wurden.
• Min weiterer Nachteil der bisherigen Konstruktionen, bei welchen die Häumung des Bodenschlammes durch Räumerarme bewirkt wurde, liegt darin, daß es öfter zum Aufwirbeln des Schlammes der Bodenzone kommt. Der durchgelaufene oder gezogene Räumerarm bewirkt, daß eine ganze Wolke an Schlamm in die Klärzone aufgewirbelt wird. Dadurch wird die Trübung des geklärten Wassers oft schon mit bloßem Auge sichtbar. Erfolgt die Räumung des Bodenschlammes nicht zeitgerecht, so gelangt der Schlamm infolge seiner biologischen Eigenschaften in eine anaerobe Fäulnis und diese bewirkt wieder einerseits eine Liophilität des Schlammes und anderseits sammelt sich an den Schlammteilchen Gasbläschen aus Wasserstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen, die diese an die Oberfläche fördern. Dieser Nachteil ist besonders dann gegeben, wenn Sonnenstrahlen senkrecht auf den Schnellklärer auftreffen.
• Um die erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß erfindungsgemäß der aktive Schlamm des Bodensatzes über die zentrale Achse einer perforierten und bewegten Rundbecken-Boden-Räumerschnecke laufend abgesaugt und dem Rohwasser zugefahrt wird, während der spezifisch schwere Überschußschlamm gesammelt und allenfalls in an sich bekannter Weise zu einem festen Filterkuchen entwässert wird.
• Zur Beseitigung der geschilderten Mängel der bekannten Anlagen wird zur Entfernung des Bodensatzes ein Räumer vorgesehen, welcher erfindungsgemäß als angetriebene Schnecke mit axialer, schlammabsaugender, perforierter Hohlwelle ausgebildet ist.
• In vorteilhafter Weise verläuft die Schnecke radial am Boden des Klärbeckens der Anlage und ist sowohl um ihre eigene Achse als aucn um die Achse des Klärbeckens angetrieben.
• Durch diese Bewegung entsteht eine Scherwirkung und gleichzeitig eine Kiassiererwirkung. Während der spezifisch schwerere mineralisierte Schlamm langsam in den Mittelraum und/oder seitwärts des Schnellklärers befördert wird, ist der Hohlraum der Schneckenachse auf seinem inneren Umfang mit entsprechend verteilten Saugorganen versehen, die den leichteren Schlamm, welcher durch die Abtragung aufgewirbelt wird, wieder in die Primärzone zurückführen. Dadurch wird bewirkt, daß die Primärzone mit einer besonders hohen Volumskonzentration an Schlamm gefahren werden kann (z.B. absetzbares Schlammvolumen nach 5 Minuten Stehzeit ca. 15 Volumsprozent an Schlamm). Dieser leichtere Schlamm ist chemisch noch adsorptionsfähig, was zugleich eine Einsparung der Fällungschemikalien und eine raschere Abscheidung der kolloidalen Verunreinigung des Hohwassers bewirkt. Der Antrieb der Bodenräumerschnecke befindet sich in Höhe der Räumerschneckenachse, besteht hauptsächlich aus einem Kegelräderpaar, welches durch einen entsprechend stark dimensionierten Motor angetrieben wird. Der Motor kann sowohl in der senkrechten Klärerachse, als auch auerhalb dieser situiert sein. Dies hängt letztlich davon ab, wie man die Konstruktion am günstigsten wählt.
• Liegt der Kegelräderantrieb aul3erhalb der Achse, so muß der Antrieb über eine Gelenkwelle od. dgl. erfolgen.
• Eine der möglichen Antriebsformen ist der Antrieb über eine biegsame Welle. Eine andere Ausführungsfoxin des Schneckenantriebes wird durch einen pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Stellmechanismus bewirkt, wooei eine Kolbenbewegung in eine Rotationsbewegung in an sich bekannter Weise umgewandelt wird und aut den Schneckenantrieb wirkt. Sine dem erfindungsgemäßen Gedanken zugrunde liegende Ausführungsform, die eine wesentliche Verbesserung der Schlammförderung bewirkt, ist das Abdecken der schnecke durch einen dem Schneckenaußendurchmesser angepaßten und nach der schubrichtung zu offenem Räumschild. Dieser Räumschild kann annähernd die Form eines dreiviertelkreisförmigen Leitbleches haben, das dem Schneckenaußendurchmesser angepafft ist. Es kann von Vorteil sein, aals der Räumschild zusätzlich an der Oberkante mit einem perforierten Leitrohr versehen wird, welches an die Saugvorrichtung angeschlossen ist. Dies wird insbesonunre dann der Fall sein, wenn viel spezifisch schwerer Schlamm anfällt.
• Durch das erfindungsgemäbe Räumeraggregat, zusammen mit der Abdeckrinne wird ein Aufwirbeln des Schlammes in der Klärzone mit den damit verbundenen nachteiligen Erscheinungen weitgehendst vermieden. Durch die Absaugung der feinen BodenschlammtXeilchen werden diese in der Frimärzone teilweise belüftet, so daß es nicht mehr zu einer anaeroben Fäulnis und zur Liophilität des Schlammes kommt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Anlage mit Ausfukirungsformen des Räumers dargestellt sind. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt eines Scbnellklärers mit Bodenschlamm-Räumerschnecke samt Schiammabsaugvorrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 2 die Räumerschnecke mit Antriebsmechanismus aus Fig. 1 in größerem Maßstab, Fig. 3 eine Draufsicht der ktäumerschneoke nach Fig. 1, Fig. 4 eine andere Ausführungsforin der Räumerschnecke nach Fig. 1 mit peripherem Antrieb und Fig. 5 einen Querschnitt einer Ausfürirungsform der ttäumerschnecke mit Räuischild und Schlammabzugsvorrichtung in größerem Maßstab.
• Die in Fig. 1 dargestellte Anlage besitzt ein Klärbecken 1 mit einem inneren, an eine Rohvasserleitung 2 angeschlossenen Behälter 3, welcher von einem Trichter 4 überdacht bodenseitig an ein Rohr 5 angeschlossen ist, dessen unteres, trichterförmig auslaufendes Ende 6 gegen den Boden 7 des Klärbeckens 1 gerichtet ist. innerhalb des Behälters 3 befindet sich eine von einem Motor 8 angetriebene Impellerschraube 9. Der Behälter 3 und der Trichter 4 unterteilen den Raum des Klärbeckens 1 in drei miteinander kommunizierende Zonen I, II und III, von welchen die Zone I der Kaum innerhalb des Behälters ist, die Zone II den Raum zwischen Behälter 3 und Trichter 4 einschließt und die Zone III den Raum zwischen Trichter 4 und der Seitenwand 10 des Klärbeckens umfaßt.
• Die Zone I ist mit der Zone II über den oberen Rand des Behälters 3 und das Rohr 5 verbunden, während die Zone II entlang des unteren Randes des Trichters 4 mit der Zone III kommuniziert.
• Der Boden 7 des Klärbeckens 1 ist in vorteilhafter Weise kreisrund ausgebildet und besitzt eine radial angeordnete Räumerschnecke 11, welche um ihre eigene und um die lotrechte Mittelachse des Klärbeckens angetrieben wird. Zu diesem Zwecke ist am inneren Ende der Schneckenwelle 12 ein Kegelrad 13 angeordnet, welches mit einem auf einer Hohlwelle 15 sitzenden kegelförmigen Triebling 14 kämmt, der seinerseits über eine die Hohlwelle 15 mit einem Motor 16 verbindende flexible Welle 17 angetrieben ist. Am äußeren sande der Schneckenwelle 12 ist ein Treibrad 18 angebracht, welches vorzugsweise ein mit Blei beschwertes Gummirad sein kann, und auf einem den Boden 7 umgebenden Kranz 19 abrollt, welcher eine rauhe Oberfläche besitzt, so daß zwischen Kranz und Treibrad eine Reibung entsteht, durch welche die Mitnahme der Schnecke um die lotrechte Achse erfolgt. Die Schneckenwelle 12 ist eine Hohlwelle, die über ihren Umfang verteilt Öffnungen 20 besitzt und am inneren Ende in ein dichtes Gehäuse 21 mündet, in welchem das aus Kegelrad 13 und Triebling 14 gebildete Getriebe untergebracht ist. Die Hohlwelle 15 mündet an ihrem den Triebling 14 tragenden Ende ebenfalls in das Gehäuse 21 und weist Öffnungen 22 auf, die von einer dichten, an ein Rückführrohr 24 angeschlossenen Schlammabnahmekammer 23 umgeben sind. Das Hückfiihrrohr 24 ist mit seinem der Schlammabnahmekammer 23 abgekehrten Ende an die Rohrwasserleitung 2 im Bereiche eines in dieser eingebauten Injektors 25 angeschlossen, welcher als Schlamm-Saugvorrichtung wirkt.
• Der die Zone III bildende Raum des Klärbeckens 1 mündet am oberen Ende in einen Sammelraum 269 welcher durch ein Wehr 27 von einen weiteren Raum 28 getrennt ist, in den eine Abflußleitung 29 für das Reinwasser mUndet.
• In der Mitte des Bodens 7 des Klärbeckens 1 ist ein aus dem Boden ausgenommener Sannelraum 30 für Schlamm vorgesehen. An der tiefsten Stelle dieses Sammelraumes 30 führt ein Ablauf 31 nach außen.
• Anstelle des beschriebenen zentralen Schneckenantriebes kann auch ein peripherer Schneckenantrieb nach Fig. 4 vorgesehen sein, bei welchem ein Antrieb 31 mit dem Treibrad 18 gekoppelt ist.
• Schließlich kann die Räumerschnecke 11, wie Fig. 5 zeigt, mit einem nach der durch Pfeil A angedeuteten Schubrichtung zu offenen Schild 32 versehen sein, der dem äußeren Umfang der schnecke 11 angepaßt und auf der Schneckenachse gelagert ist.
• Zusätzlich kann der schild mit Schlammabzugseinrichtungen 33 und/oder 34 ausgerüstet sein, welche an den InJektor 23 od.dgl. Schlammabsaugvorrichtung angeschlossen sind und beispielsweise als perforierte Rohre ausgebildet sind.
• Die beschriebene Anlage arbeitet in folgender Weise: Das Rohwasser gelangt durch die Leitung 2 in die primäre Zone I, in der es mit dem dort zirkulierenden Schlamm und den erforderlichen Fällungschemikalien vermischt wird.
• Das so gebildete, eingangs näher geschilderte Gemisch gelangt unter der Wirkung der Impellerschraube 9 in die Zone II, in welcher sich der Schlamm am Boden 7 absetzt.
• Der aktive Anteil des Schlammes wird durch die Ansaugöffnungen 20 der Hohlwelle 12 unter dem Isinfluß des In-3ektors 25 abgesaugt und durch die Hohlwelle 12, das Gehäuse 21 die Triebings-nohlwelle 15, die Offnungen 22 derselben, die Schlammabnahmekammer 23 und das Rückführrohr 24 in die Leitung 2 geführt, wo er dem Rohwasser, welches unter Druck kontinuierlich in den Klärbehälter 3 gefördert wird, beigemengt wird.
• Die inaktivierten Teilchen des Schlammes werden durch die Schnecke 11 in die Kammer 30 gebracht. Hiebei dient der allenfalls vorhandene Schild 52 auf seinem durch Abwälzen des Antriebsrades 18 aut der Schiene 19 Dedingten Wege der Abhebung des Schlammes vom Behältergrund und/oder der Klassierung des Schlammes. Hiebei können vorhandene Schlammabzugseinrichtungen, wie sie mit 33 und 34 bezeichnet sind, das Aufsteigen von aufgewirbeltem Schlamm verhindern.
• Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen und Ergänzungen vorgenommen werden, von welchen einige einleitend erwähnt wurden.

Claims (7)

1. PatentansprUche:

   S Verfanren zur Trennung von flüssiger und fester Phase, insbesondere zur Klärung von Wasser und Abwasser, welches kolloidale und suspendierte Stoffe enthält, in einer Anlage, in welche Rohwasser einfließt und in welcher sich ein Bodensatz mit aktivem Schlamm und spezifisch schwerem tJberschußschlamm bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Schlamm des Bodensatzes über die zentrale Achse einer perforierten und bewegten Hundbecken-Boden-Räumerschnecke und/oder ein von dieser mitgeführtes Rohr laufend abgesaugt und dem Rohwasser zugeführt wird, während der spezifisch schwere Uberschußschlamm gesammelt und allenfalls in an sich bekannter Weise zu einem festen Filterkuchen entwässert wird.
2. 2. Käumer zum entfernen des Bodensatzes in einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Räumer als angetriebene Schnecke (11) mit axialer, schlammabsaugender periorierter Hohlwelle (12) ausgebildet ist.
3. 3. däumer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) radial am Boden (7) des Klärbeckens (1) der Anlage verläuft und sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Achse des Klärbeckens (1) anzetrieben ist.
4. 4. Häumer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) am äußeren sunde ein auf einem Kranz (19) ablaufendes Treibrad (18) aufweist.
5. 5. Räumer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (12) des Schneckenrades (11) an einen Injektor (25) der das Rohwasser unter Druck zuführenden Leitung (2), eine Pumpe od.dgl. angeschlossen ist.
6. b. Häumer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Schneckenumfang angepaßter, nach der Schubrichtung zu offener Räumschild (32) gegen den Klärerboden wirkend vorgesehen ist.
7. 7. Käumer nach den Ansprüchen 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Räumerschild (32) mit einer Schlammabzugseinrichtung (33 bzw. 34) ausgestattet ist, welche an eine Schlammsaugvorrichtung, z.B. den Injektor (25), angeschlossen ist.

   L e e r s e i t e