DE19731264B4 - Wasserabzug und/oder Schlammabzug in Absetzbecken - Google Patents

Abstract

Abzug für Wasser und/oder Schlamm an Absetzbecken mit folgenden Merkmalen:
a) mit einer Pumpe,
b) wobei der Pumpe im Abzug ein als Schwimmkörper ausgebildeter, beweglicher Überlauf vorgeschaltet ist,
c) wobei der Schwimmkörper auftriebsabhängig von dem Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel bewegt wird,
d) und wobei der Auftrieb des Überlaufes so bemessen ist, daß er ohne Pumpenbetrieb bis über den Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel ansteigt und während des Pumpenbetriebes unter den Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel sinkt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Wasserabzug und/oder Schlammabzug an Absetzbecken. Absetzbecken kommen insbesondere in Kläranlagen aber auch in Aufbereitungsanlagen vor. In Klärwerken dient das Absetzbecken zur Trennung von Wasser und Schlamm. In allen Abwasserreinigungsanlagen fallen unterschiedliche Schlämme an. Ziel ist, das Abwasser vom Schlamm zu trennen.
• Je nach Schlammart wird Wasser und/oder Schlamm am Absetzenbecken abgezogen.
• Der Abzug von Schwimmschlämmen ist besonders schwierig. In der Regel wird der anfallende Schwimmschlamm mit einem Schildräumer zusammengeschoben und in einen Vorlagebehälter für eine nachfolgende weitere Entwässerung gepumpt.
• Eine geeignete Entwässerungsanlage ist z.B. eine Siebtrommeltrocknung.
• Der herkömmliche Schwimmschlammabzug benötigt viel „Spülwasser", so daß das Verhältnis Schlamm/Wasser inakzeptabel hoch ist. Durch den hohen Wasseranteil kommt es zu langen Laufzeiten der Pumpen und damit zu hohen Energiekosten. Durch häufiges Trockenlaufen der Pumpen kommt es zu kleinen Standzeiten und hohen Reparatur- und Beschaffungskosten. Es besteht ein erheblicher Reinigungsaufwand, der manuell zu erledigen ist, weil sich im Sammeltrog Schwimmschlamm sammelt.
• Aus der DE 9306835 U1 ist eine Abzugvorrichtung mit einer Pumpe bekannt, die an der Räumerbrücke entlang verfahrbar ist. Mindestens der Ansaugstutzen der Pumpvorrichtung soll dabei auf einem gegenüber der Räumerbrücke nach dem Wasserstand im Absetzbecken vertikal frei bewegbaren Schwimmkörper angeordnet sein. Zweckmäßig soll die Pumpvorrichtung selbst unmittelbar an dem Schwimmkörper angeordnet sein. Infolgedessen kann die Pumpe bzw. ihr Ansaugstutzen selbständig der wechselnden Höhe des Wasserstandes im Absetzbecken nachfahren und den an der Oberfläche treibenden Schwimmschlamm erfassen. Soweit in dieser Druckschrift ein verstellbarer Überlauf vorgesehen ist, handelt es sich nur um eine Höhenverstellung mittels Einstellschrauben. Die Vorrichtung ist aufwendig und kompliziert. Der Wirkungsgrad der Vorrichtung ist zweifelhaft.
• Aus der DE 19500974 A1 ist eine Abzugsvorrichtung mit einem Überlauf an einem Klärbecken bekannt. Es sind verschiedene Varianten dargestellt. Aufgabe der bekannten Vorrichtung ist dabei eine Anpassung des Abzuges an das Niveau des Wasserspiegels vor dem Überlauf. Die Höhe des Wasserspiegels wird gemessen und über Regeleinrichtungen umgesetzt. Gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik sind keine Vorteile ersichtlich.
• Schließlich ist aus der DE 3837707 A1 noch eine Abzugsvorrichtung für Schwimmstoffe bekannt. Es handelt sich um einen als Klappe ausgebildeten Überlauf mit einem ortsfesten Gelenk. Die Klappenverstellung erfolgt über einen Schwimmkörper. Das dient jedoch nur der Klappenbewegung. Der Überlauf ist Teil einer fest angeordneten Rinne. Soweit der Flüssigkeitsstand in der Rinne Einfluß auf das Auftriebsverhalten des Schwimmkörpers hat, führt die Verringerung des Auftriebes zu einer Anhebung des Überlaufes.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wasserabzug und/oder Schlammabzug zu verbessern. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Schwierigkeiten an bekannten Absetzbecken daraus resultieren, daß die Pumpe zeitweise leer läuft. Dabei läuft die Pumpe in der Regel zeitgesteuert bzw. weggesteuert. Die Pumpe wird von dem Schlammräumer in Gang gesetzt und auch wieder ausgeschaltet. Der Schalter kann mechanischer Art, aber auch berührungslos arbeitend ausgebildet sein.
• Nach der Erfindung wird dadurch eine wesentliche Verbesserung mit den Merkmalen der geltenden Ansprüche erreicht. Dabei ergibt sich ein gering pulsierender Wasser- bzw. Schlammzulauf, im günstigsten Fall ein gleichbleibender Zulauf.
• Dabei wird der Wasserzufluß mit Hilfe des beweglichen Überlaufes so geregelt, daß die Pumpe dauernd laufen kann. Bei einem ortsfesten Überlauf verzögert sich der Zulauf in Abhängigkeit von dem Verhältnis des Wasserspiegels bzw. Schlammspiegels am Überlauf zur Überlaufkante. Bei geringer Differenz entsteht entsprechend dem geringen Gefälle eine geringe Fließgeschwindigkeit. Nach der Erfindung wird die Fließgeschwindigkeit von Wasser und/oder Schlamm durch Höhenverstellung des Überlaufes wesentlich beeinflußt. Wie oben beschrieben, bestimmt das Gefälle die Fließgeschwindigkeit des Wassers bzw. Schlammes. Durch Änderung des Gefälles mittels Höhenverstellung des Überlaufes kann die Fließgeschwindigkeit in verschiedenen Richtungen beeinflußt werden. Z.B. kann die Fließgeschwindigkeit in den Fließintervallen vergleichmäßigt oder einem gewünschten anderen Verlauf angepaßt werden. Vorteilhafterweise kann der Überlauf seine Höhe selbsttätig verstellen. Ein Beispiel für eine derartige Ausbildung ist unten dargelegt. In dieser Ausbildung ist eine Regelung des Wasser- bzw. Schlammzuflusses ohne herkömmliche Meß- und Regelorgane möglich.
• Der Überlauf kann die Form eines Schwimmschalters besitzen. Wahlweise ist auch nur der Schwimmschalter vorgesehen.
• Der Überlauf kann auftriebsabhängig bewegt werden. Durch Erhöhung des Auftriebes kann der Zulauf reduziert werden, wenn der Zulauf größer als die Pumpenleistung ist. Umgekehrt kann der Zulauf vergrößert werden, wenn der Zulauf kleiner als die Pumpenleistung ist. Die Steuerung des Überlaufes kann auch unabhängig von der Pumpensteuerung mit Schwimmschalter von Vorteil sein.
• Ein anderer wesentlicher Vorteil des höhenverstellbaren Überlaufes ist, daß der Wasserstand bzw. Schwimmschlammstand ohne Beeinträchtigung der Abzugfunktion infolge unterschiedlicher Zulaufmengen variieren kann. Es wird – je nach Zielrichtung – z.B. nur Schwimmschlamm abgezogen. Ein Zusetzen eines Sammeltroges ist nicht zu befürchten. Reinigungsmaßnahmen werden entbehrlich, die an herkömmlichen Vorrichtungen manuell durchzuführen sind.
• Wahlweise kann der Überlauf zugleich den Schwimmschalter bilden. In diesem Fall dient der Überlauf zugleich als Betätigungsmechanismus.
• Günstige Verhältnisse stellen sich ein, wenn der Überlauf durch eine innen und außen wasserberührte Hülse mit Auftriebskraft gebildet wird, wobei die Auftriebskraft bei Erreichen eines oberen Sollwertwasserspiegels oder oberen Sollwertschlammspiegels an einer Hülsenseite gleich dem Hülsengewicht ist.
• Die Pumpe zieht das in der Hülse eingeschlossene bzw. einfließende Wasser oder Schlamm ab. Dadurch reduziert sich die Auftriebskraft, so daß die Hülse mit absinkendem Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel absinkt.
• Bei Erreichen eines unteren Sollwertwasserspiegels oder eines unteren Sollwertschlammspiegels fließt Wasser bzw. Schlamm zu und erhöht sich die Auftriebskraft mit aufsteigendem Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel, bis die Hülse aufschwimmt.
• Wahlweise läuft die Pumpe während des vorgesehenen, z.B. durch das Räumschild bestimmten Betriebsintervalls, durchgehend. Ein Absinken der Hülse bewirkt eine Vergrößerung des Überlaufes. Dadurch wird der Wasserzulauf vergrößert. Die Hülse sinkt solange ab, bis es aufgrund zu großen Wasserzulaufes zu einem Ansteigen des Wasserspiegels in der Hülse kommt. Die zunehmende Wasserstandshöhe in der Hülse bewirkt eine Erhöhung des Hülsenauftriebes. Das heißt die Hülse steigt wieder auf und der Überlauf bzw. Wasserzulauf reduziert sich.
• Es entstehen eine hin- und hergehende Hülsenbewegung und ein pulsierender Wasser- und Schlammzulauf.
• Die oben erläuterten Verhältnisse mit Wasserabzug bzw. Schlammabzug in der Hülse und Wasserzufluß bzw. Schlammzufluß von außen können auch umgekehrt werden, so daß das Wasser bzw. der Schlamm außen abgezogen wird und von innen zufließt.
• Vorzugsweise ist die Auftriebskraft der Hülse in der Endphase so groß, daß die Hülse mindestens 1 cm aus dem Wasser bzw. Schlamm herausragt. Die obere Grenze für das Herausragen kann 3 cm und mehr betragen. Das Herausragen ist eine Frage des Auftriebes und der Auftrieb eine Frage der Hülsenauslegung. Z.B kann für größere Becken mit einer nennenswerten Wellenbildung auch ein Herausragen von 10 cm und eine dementsprechende Hülsenauslegung empfehlenswert sein.
• Die Hülse sitzt wahlweise verschiebbar auf dem Pumpeneinlauf oder einer Pumpenleitung. Das Wasser bzw. der Schlamm muß nicht allein von oben einlaufen, vielmehr kann das Wasser bzw. der Schlamm auch seitlich oder von unten durch geeignete Öffnungen eintreten; um z.B eine Füllung der Hülse zu bewirken, die nach dem oben erläuterten Freigeben der Pumpe eine sofortige Betätigung der Pumpe bewirkt.
• Eine Möglichkeit zur Umsetzung eines solchen Wasserzuflusses ist mit dem Spiel zwischen Hülse und Pumpeneinlauf bzw. zwischen Hülse und Pumpenleitung gegeben. Nach der Erfindung wird das Spiel so groß gewählt, daß Wasser bzw. Schlamm in die Hülse durchdringen kann.
• Die Erfindung zeigt folgende wesentliche Vorteile:
• – automatische Anpassung an variierende Höhenstände im Becken
• – optimale geichbleibende Oberflächenströmung des Schwimmschlammes eine wesentlich kürzere effektive Betriebszeit der Pumpe, z.B. nur noch 2O%
• – gegenüber Pumpen an Klärbecken in herkömmlicher Ausführung
• – keine Rückstände von Schwimmschlamm im Sammeltrog
• – keine manuelle Reinigung
• – Einsparung bei Energie- und Material- und Personalkosten
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf eine Kläranlage bzw. ein Klärbecken für Schwimmschlamm dargestellt.
• 1 und 2 zeigen zusammen ein Abzugsrohr 1, das auf einem Ständer mit einer Platte 2, Stützen 3 und Streben 4 montiert ist. An das Rohr 1 ist eine Tauchpumpe in nicht dargestellter Weise angeflanscht. Es handelt sich um eine ABS Piranha Pumpe des Typs 25-2 mit Ansaugöffnung nach oben.
• In anderen Ausführungsbeispielen ist eine Saugleitung einer Pumpe an das Rohr 1 angeflanscht.
• Der Innendurchmesser des Rohres 1 beträgt 230 mm, der Außendurchmesser 253mm.
• Die 3 und 4 zeigen gemeinsam eine Hülse 10, die auf das Rohr 1 aufgesetzt wird. Die Hülse 10 hat einen Innendurchmesser von 257 mm. Dadurch besteht ein Spalt von 4 mm zwischen Hülse 10 und Rohr 1, durch den Wasser bzw. Schwimmschlamm bis in das Rohr 1 eindringen kann.
• Die Hülse 10 ist mit zwei ringförmige Auftriebskörpern 11 und 12 versehen, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Der eine Auftriebskörper 11 ist außen an der Hülse 11 angeordnet und ist allein nicht ausreichend, um ein Aufschwimmen der Hülse 10 zu bewirken Der andere Auftriebskörper 12 sitzt oben auf der Hülse 10 und ragt sowohl nach innen als auch nach außen und besitzt ein wesentlich größeres Hohlraumvolumen als der Auftriebskörper 11. Dementsprechend hoch ist seine Auftriebskraft.
• Während des Umlaufes des Räumschildes in einem kreisförmigen Becken bleibt die Pumpe weitgehend ausgeschaltet. Sie wird erst eingeschaltet, wenn der Räumschild wenige Meter vor dem am Beckenrand angeordneten Wasser- und Schlammabzug ist.
• Bei Pumpenstillstand schwimmt die Hülse 10 auf Nach dem Start der Pumpe und nach Einsetzen der Pumpensaugwirkung sinkt der Wasserstand innerhalb der Hülse 10. Der Hülse 10 wird damit Auftrieb entzogen. Die Folge ist ein Absinken der Hülse 10. Mit Absinken der Hülse 10 läuft immer mehr Schwimmschlamm-Abwassergemisch über. Läuft mehr über, als die Pumpe abfördern kann, so steigt der Wasserstand innerhalb der einen Schwimmkörper bildenden Hülse. Der Auftrieb erhöht sich und der Überfall bzw. Wasser- und Schlammzulauf werden reduziert, ggfs. durch Aufsteigen der Hülse über den Wasser- bzw. Schlammspiegel hinaus unterbrochen. Damit ist gewährleistet, daß nur soviel Schwimmschlamm überfällt, wie die Pumpe fördert.
• Die Pumpe wird von dem Räumschild ausgeschaltet, wenn sich der Räumschild nach fortschreitender Bewegung hinter dem Ablauf befindet.

Claims (12)

1. Abzug für Wasser und/oder Schlamm an Absetzbecken mit folgenden Merkmalen: a) mit einer Pumpe, b) wobei der Pumpe im Abzug ein als Schwimmkörper ausgebildeter, beweglicher Überlauf vorgeschaltet ist, c) wobei der Schwimmkörper auftriebsabhängig von dem Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel bewegt wird, d) und wobei der Auftrieb des Überlaufes so bemessen ist, daß er ohne Pumpenbetrieb bis über den Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel ansteigt und während des Pumpenbetriebes unter den Wasserspiegel bzw. Schlammspiegel sinkt.
2. Abzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenbetrieb unterbrochen wird, sobald der Überlauf einen unteren Sollwert erreicht hat, und daß der Pumpenbetrieb wieder in Gang gesetzt wird, wenn der Überlauf einen oberen Sollwert erreicht hat.
3. Abzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf durch eine bewegliche Hülse gebildet wird.
4. Abzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) in der oberen Stellung mindestens 1 cm aus dem Wasser bzw. Schlamm vorragt.
5. Abzug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) auf dem Pumpeneinlauf und/oder einer Pumpenleitung sitzt.
6. Abzug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Wasser und/oder Schlammeinlauf von der Seite und/oder von unten.
7. Abzug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Wasserdurchtritt und/oder Schlammdurchtritt zwischen der Hülse (10) und dem zugehörigen Hülsensitz (1).
8. Abzug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch ringförmige Auftriebskörper (11,12) an der Hülse (10), die sowohl nach außen als auch nach innen ragen, wobei im Falle eines Wasser- bzw. Schlammabzuges im Hülseninneren die Auftriebskraft des äußeren Auftriebskörpers allein nicht ausreicht, um ein Aufschwimmen der Hülse zu bewirken und wobei im Falle eines Wasser- bzw. Schlammabzuges am Hülsenäußeren die Auftriebskraft des inneren Auftriebskörpers allein nicht ausreicht, um ein Aufschwimmen der Hülse zu bewirken.
9. Abzug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch ein Aufschwimmen der Hülse, wenn der Zulauf größer als die Pumpenleistung ist, und durch ein Absinken der Hülse, wenn der Zulauf kleiner als die Pumpenleistung ist.
10. Abzug nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser- bzw. Schlammabzug innen oder außen an der Hülse erfolgen kann und der Wasser- und Schlammzulauf beim innen vorgesehenen Abzug von außen erfolgt bzw. beim außen vorgesehenen Abzug von innen erfolgt.
11. Abzug nach einem der Anspruche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse zugleich einen Schwimmschalter bildet.
12. Abzug nach einem der Anspruche 3 bis 10, gekennzeichnet durch einen Ständer (2,3,4) für die Hülse (10) und die Pumpe.