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Vorrichtung zum schichtenweisen Abziehen und Herbeiführen eines gleichmäßigen
Ablaufes geklärten Abwassers verschiedener Beschaffenheit aus Absetzbecken in Kläranlagen
Bei Absetzbecken für Kläranlagen ist es bekannt, das Abwasser am einlaufseitigen
Beckenende in mehreren Schichten zuzuführen und am Ablauf in gleichen Schichten
wieder zu entnehmen. Hierzu dienen Vorrichtungen aus an beiden Beckenenden in Fließrichtung
mit Abstand hintereinander angeordneten Tauchwänden, deren Entfernung vom Beckenboden
unterschiedlich ist und die am Ablaufende oben mit nebeneinanderliegenden Ablaufrinnen
verbunden sind. Eine derartige aus Einlauf und Ablauf bestehende Einrichtung funktioniert
aber praktisch schlecht oder überhaupt nicht, wenn Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen
Gewichts oder verschiedener Temperatur in das Absetzbecken gelangen und darin Auf-
und Abströmungen verursachen. Infolge des unterschiedlichen spezifischen Gewichts
der in das Becken gelangenden Flüssigkeiten können sich erst im Absetzbecken bei
der Beruhigung des Abwassers Flüssigkeitsschichten ausbilden, wobei die spezifisch
schwereren Flüssigkeiten nach unten und die spezifisch leichteren Flüssigkeiten
nach oben wandern. Es ist für die Praxis ohne Bedeutung, das Abwasser am einlaufseitigen
Beckenende mittels einer Vorrichtung aus mehreren in Fließrichtung mit Abstand hintereinander
angeordneten Tauchwänden, deren Entfernung vom Beckenboden unterschiedlich ist,
in mehreren übereinanderliegenden, geschichteten Strömen zuzuführen. Darüber hinaus
wird bei den bekannten Ausführungen keine Rücksicht auf eine gleich große horizontale
Strömungsgeschwindigkeit in den verschiedenen Flüssigkeitsschichten genommen, die
für die Erzielung einer gleichmäßigen Durchströmung des Beckens aber gefordert werden
muß.
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Dem Bekannten gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
bei Abwasserschichten verschiedener Stärke und Wichte in einem Absetzbecken einen
gleichmäßigen Ablauf aus allen Schichten sicherzustellen.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum schichtenweisen
Abziehen und Herbeiführen eines gleichmäßigen Ablaufes geklärten Abwassers verschiedener
Beschaffenheit aus Absetzbecken von Kläranlagen, bei denen am Ablaufende des Beckens
mehrere lotrechte, unten offene Entnahmekammern mit oberen Überfallwehren zu einem
rinnenförmigen Ablauf hintereinander angeordnet sind, deren Vorderwände nur bis
zu einer bestimmten Beckentiefe herabreichen, und besteht darin, daß die Länge der
Überfallwehre so bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen
Schichten verschiedener Wichte der mittleren Strömungsgeschwindigkeit im Absetzbecken
entspricht.
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Durch die Ausbildung der Ablaufvorrichtung gemäß der Neuerung wird
erreicht, daß die sich nach Beruhigung des Abwassers im Becken infolge unterschiedlicher
Wichte der in das Becken gelangenden Flüssigkeiten einstellenden Schichten kontinuierlich
und gleichmäßig in die Ablaufvorrichtung einlaufen und abgezogen werden, da die
Strömungsgeschwindigkeit in den Einzelschichten nunmehr mit der miitleren Strömungsgeschwindigkeit
im Becken übereinstimmt. Das Becken wird daher bei dieser schichtenweisen Entnahme
am Ablauf gleichmäßig und ruhig durchflossen, wobei auch die Strömungsgeschwindigkeit
der Einzelschichten untereinander gleich oder nahezu gleich ist.
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Man kann die gewollte Wirkung noch dadurch unterstützen, daß in den
Entnahmekammern parallel zur Beckenlängsrichtung liegende Trennwände vorgesehen
sind, die ungewollte Strömungen in den Einzelschichten quer zur Beckenlängsrichtung
bremsen bzw. verhindern. Zur Vermeidung unnötiger Baulängen der Ablaufvorrichtung
ist es möglich, die Oberfallwehre der in B eckenlängsrichtung hintereinanderliegenden
Entnahmekammern in Breitenrichtung abwechselnd zueinander zu versetzen und allen
Kammern eine gemeinsame Ablaufrinne zuzuordnen.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sei angenommen, daß im einfachsten
Falle einer praktischen Ausbildung der Erfindung eine Ablaufrinne mit vorder- und
rückseitigem Uberfallwehr quer zur Beckenbreite eines Längsbeckens liegt. An dieser
Rinne ist eine Tauchwand angebracht, die den Fließquerschnitt des Absetzbeckens
in an sich bekannter Weise bis kurz oberhalb der Beckensohle verbaut.
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Während also an der Vorderseite die leichteren Flüssigkeitsmengen
abgeführt werden, können an der
Rückseite der Rinne nur die unterhalb
der Tauchwand durchgeströmten Flüssigkeitsmengen höherer Dichte über die Wehrkanten
ablaufen. Die Durchtrittsquerschnitte an den Überfaliwehren sind gemäß der Neuerung
so bemessen, daß zwischen Sohle und Tauchwand eine Strömungsgeschwindigkeit auftritt,
die mit der mittleren Strömungsgeschwindigkeit im Becken übereinstimmt. Beträgt
zum Beispiel der Durchflußquerschnitt 50°/o des nassen Beckenquerschnittes, dann
wird die volle Breite des rückseitigen Überfaliwehres ausgenutzt, da dann 50°/o
der gleichförmig fließenden Wassermenge über dieses abfließt.
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Bei einem so durchflossenen Querschnitt wird jedoch der angestrebte
Effekt des Dichteausgleiches nur mangelhaft erreicht, weshalb die praktische Ausführung
für wesentlich kleinere Schichtenhöhen auszubilden ist, um auch bei Dichteschwankungen
geringer Höhe aus allen Schichten das Abwasser gleichmäßig abziehen zu können. Wird
dabei die wirksame Breite des vorderen Überlaufwehres mit bv, des hinteren Wehres
mit bh bezeichnet und bedeutet p den unter der Tauchwand verbleibenden Prozentsatz
für den freien Durchströmquerschnitt (bezogen auf den nassen Beckenquerschnitt),
so ergeben sich günstige Strömungsverhältnisse mit gleich großer Geschwindigkeit
in allen Schichten, wenn die wirksame Breite des rückseitigen Überfallwehres nach
folgender Beziehung bestimmt wird.
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Als Beispiel sei ein freier Durchflußquerschnitt p = 100!ob des nassen
Fließquerschnittes angenommen.
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Sofern in beiden Schichten gleich große Strömungsgeschwindigkeit vorausgesetzt
wird, fließen von der Gesamtmenge somit p = 100/o unter der Tauchwand hindurch und
über das hintere Uberfallwehr. Hierfür ergibt sich die wirksame Breite des rückseitigen
Wehres zu
In diesem Falle müßten also acht Neuntel der rückseitigen Wehrbreite verbaut werden.
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Wird eine bessere Ausnutzung der an sich möglichen Wehrbelastung
im Interesse günstigster Absetzeigenschaften für das Becken angestrebt, so kann
man durch Zuschalten weiterer Tauchwände verschiedener Eintauchtiefe mehrere Abzugskammern
bilden, die zur Überlaufrinne bzw. Überlaufrinnen führen. Gegenüber dem einfachen,
vorher angegebenen Falle mit einer Tauchwand liegt eine Tauchwand geringerer Tiefe
vor der zuerst genannten Tauchwand und eine zweite, tiefer eintauchende, hinter
der ersten Tauchwand. Sinngemäß kann man noch weitere Tauchwände vor- und/oder nachschalten.
Hierdurch werden verschiedene Dichteschichten gesondert erfaßt und mit gleichbleibender
Strömungsgeschwindigkeit in jeder Schichthöhe vor das Überfallwehr geführt, wobei
das vorderste Überfallwehr zum Teil von der obersten Schichtung und zum anderen
Teil von den darauffolgenden Schichtungen überströmt wird und das hintere Überfallwehr
von den übrigbleibenden weiteren Schichten.
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Die Anteile der für die Schichtungen wirksamen Breiten am Wehr richten
sich in gleicher Weise, wie für zwei Schichtungen erläutert, nach der Tiefe der
Tauchwände, um einen gleichförmigen Durchströmungsvorgang auch hier sicherzustellen.
DieTeilbeaufschlagung der Überfaliwehre wird dadurch erreicht, daß der Durchtritt
aus den senkrechten Kammern zum Überfall teilweise durch waagerechte Abschlußplatten
in Rinnenhöhe verbaut ist.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung sei an Hand der
Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen A b b. 1 und 2 einen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch
die Auslaufseite eines rechteckigen Absetzbeckens und A b b. 3 den zugehörigen Grundriß
mit der Draufsicht auf den Erfindungsgegenstand unter Angabe der SchnittführungA-A
für Abb. 1 bzw. B-B für Abb. 2.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Ablauf in vier Schichten.
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Mit 1 ist das rechteckige Becken bezeichnet und mit 2 eine Ablaufrinne
des Beckens 1. An dieser Ablaufrinne 2 sind eine über die Beckenbreite verlaufende
Tauchwand 3 angeordnet sowie eine vorgeschaltete und eine nachgeschaltete Tauchwand
4 und 5. Die Tauchwände 3, 4 und 5 enden in gestuften Abständen vom Boden des Beckens
1. Die Vorderkante der Ablaufrinne nach A b b. 1 und 2 dient als Überfallwehr 6
und 8 um Ableiten der Wasserschichten 10 und l1, die Hinterkante als Überfallwehr
7 und 9 zum Ableiten der Schichten 12 und 13.
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Wie man aus den A b b. l bis 3 ersehen kann, sind die Entnahmekammern
14 und 15, die zur Ableitung der Schichten 11 und 12 dienen, durch die horizontalen
Überfallwehre 6 bzw. 7, die in Abständen aufeinanderfolgen, verbaut, so daß die
Schichten 11 und 12 nur durch die unverbauten, ebenfalls im Abstand aufeinanderfolgenden
Durchgänge 16 und 17 über die Überfallwehre 8 und 9 der Ablaufrinne 2 zu dieser
gelangen können. Die Durchgänge 16 und 17 sind mit lotrechten Wänden 18 und 19 umbaut,
die verhindern, daß die oberste Schicht 10 und die unterste Schicht 13 an diesen
Stellen in die Ablaufrinne 2 abfließen und den Abfluß der Schichten 11 und 12 behindern
können. Durchtrittsmöglichkeiten für die oberste Schicht 10 und die unterste Schicht
13 sind nur an den Stellen gegeben, an denen die horizontalen Überfallwehre 6 und
7 liegen. Die Abflußmöglichkeiten für die einzelnen Schichten sind durch die punktiert
eingezeichneten Pfeile in den A b b. 1 bis 3 dargestellt.
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Die Abbildungen zeigen Ausführungsformen für Rechteckbecken. Auch
für Rundbecken ist die Anwendung der Neuerung durchaus möglich. Allerdings verlangt
sie dann Abläufe großer Längen.