DE4429537C2 - Abwasserreinigungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwasserreinigungsanlage, insbesondere mit einem Sammel- und Überlaufbecken zum Sammeln von mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten, mit einer im wesentlichen kreiszylindrischen Trommel zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit.

Mittels derartiger Abwasserreinigungsanlagen wird häufig eine Trennung von Feststoffen, Kolloiden oder ähnlichem aus Abwasser, Belebtschlamm-/Abwasser-Gemischen und ähnlichem durch Siebung oder Filtration vorgenommen.

Typische Einsatzgebiete sind die Regenwasserbehandlung, als Sandfang in Abwasserreinigungsanlagen, sowie zur Feststoff- /Flüssigkeit-Trennung in Belebungsanlagen.

Ein besonders häufiges Anwendungsgebiet liegt in der Mischwasserbehandlung, wobei das Mischwasser sich aus Schmutzwasser und Regenwasser zusammensetzt, welche gemeinsam in einem Kanal zu einer Kläranlage geleitet werden. Bei mengenmäßiger Überlastung des Kanalnetzes nach starken Niederschlägen kann ein Teil der Zuflüsse in Regenüberlaufbecken zwischengespeichert werden. Ist aber auch deren Kapazität überschritten, muß der Rest über einen Beckenüberlauf in die Gewässer abgeschlagen werden. Die abgeschlagene Flüssigkeit muß jedoch zuvor gereinigt werden, um keine Schadstoffe oder andere Stoffe in die Gewässer einzuleiten. Hierbei gelten häufig gesetzliche Vorschriften über die erforderliche Reinheit des abgeschlagenen Wassers.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Reinigung des abzuschlagenden Wassers durch Absetzenlassen der Feststoffe und/oder Filtern, wozu ortsfeste Filter oder langsam rotierende Trommelfilter verwendet wurden, bei welchen die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit im wesentlichen radial von der Trommelaußenseite her in die Siebtrommel eingeleitet wurden und von der Innenseite der Trommel her als gereinigtes Abwasser herausgeführt wurden. Ein derartiges "Regenwasserent­ lastungsbauwerk" ist beispielsweise aus der DE-OS 41 01 456 bekannt.

Als weitere Lösungen wurde die Verwendung von Sieb- oder Rechenanlagen zur Abtrennung der Feststoffe vorgeschlagen. Jedoch war diesen herkömmlichen Feststoffabtrenn-vorrichtungen gemeinsam, daß sie einen großen Bauraumbedarf haben und dennoch hinsichtlich der Stärke des möglichen Durchsatz-Massenstroms unbefriedigend sind. Dies führte dazu, daß entweder unverhältnismäßig große Filter eingesetzt oder die Regenüberlaufbecken überdimensioniert werden mußten.

Entsprechendes gilt für Sandfänge, welche aus Gründen der Betriebssicherheit in vielen Abwasserbehandlungseinheiten oder Abwasserreinigungsanlagen zumeist die Trennung der im Abwasser mitgespülten Sande oder anderer mineralischer Stoffe von den organischen Stoffen ermöglichten. Zu diesem Zweck wurde herkömmlicherweise die Sandabscheidung durch die Absetzwirkung von Sanden und mineralischen Stoffen aufgrund der Wirkung der Schwerkraft erreicht, oder der Wasserstrom mit den darin enthaltenen Partikeln wurde auf einer Kreisbahn um die Längsachse des Sandfangs bewegt, wobei je nach Beckengestaltung eine unterschiedliche Walzenströmung induziert wurde, die zu einer unterschiedlichen Abtrennung von anorganischem Material und organischem Material führte. Der Sand beziehungsweise das anorganische Material lagerte sich dabei herkömmlicherweise an der Beckensohle ab, wo es durch Saug- oder Spülvorrichtungen abgezogen wurde.

Auch hierbei war ein großer Platzbedarf für das Sandfang-Becken erforderlich, wobei gleichzeitig die Abtrennwirkung unbefriedigend war, bzw. die Stärke des möglichen Durchsatz- Massenstrom gleichzeitig unbefriedigend blieb.

Entsprechendes gilt auch für eine Feststoff-/Flüssigkeits- Trennung in Belebungsanlagen, wobei biologisch aktiver Schlamm (der sogenannte belebte Schlamm) von Flüssigkeit getrennt werden muß und in das Belebungsbecken zurückgeführt werden muß. Herkömmlicherweise erfolgte diese Trennung in einem Nachklärbecken, welches ebenso eine große Dimension bei einem relativ unbefriedigenden Durchsatz-Massenstrom aufwies.

Andere Lösungen zur Feststoff-/Flüssigkeits-Trennung bei Abwasserreinigungsanlagen beinhalteten bei Belebungsanlagen aus Belebungsbecken und Nachklärbecken die Schritte der Siebung oder Flotation im Teilstrom. Diese Lösung ist jedoch unwirtschaftlich, da zu große Siebflächen benötigt werden oder die Anlagen zu groß dimensioniert werden mußten.

Weiterhin ist eine als "Regenauslasstrommel" bezeichnete Siebanlage bekannt (Schweizer Ingenieur & Architekt, Heft 9, 1981, S. 177), die aus einer horizontal gelagerten drehbaren Trommel besteht und vom Wasser in Längsrichtung von innen nach außen durchströmt wird. Eingebrachte Feststoffe werden an der unteren und seitlichen Siebfläche vom Regenwasser getrennt, wenn dieses die Trommel verläßt. Nachteilig ist, daß bei dieser Anlage die Trennwirkung niedrig und der Betrieb vom Massendurchsatz und der Strömungsgeschwindigkeit - und somit auch vom Geländeprofil - stark abhängig ist, da die Rotation der Trommel lediglich durch die Bewegungsenergie des Wassers bewirkt wird. Zudem sind aufgrund der horizontalen Anordnung der Trommel und des erforderlichen verhältnismäßig großen Höhenunterschieds zwischen Zu- und Ablauf größere bauliche Maßnahmen notwendig.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Abwasserreinigungsanlage mit einer verbesserten Trennwirkung und mit einem breit variablen Massendurchsatz bei gleichzeitig reduziertem baulichen Aufwand bereitzustellen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abwasserreinigungsanlage eine im wesentlichen kreiszylindrische Trommel zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit aufweist, die mit einem im wesentlichen tangentialen Einlauf im Bereich ihrer ersten Stirnseite versehen ist, so daß die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit zu der Innenfläche der Trommel gelangt, die um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert, mit einem Motor gekuppelt und angetrieben ist, und die eine Sieb-Mantelfläche mit einer Maschenweite von 5 µm bis 1 mm aufweist und für Flüssigkeit durchlässig ist.

Durch den tangentialen Einlauf in die Trommel wird bewirkt, daß die Eigenenergie der mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeit bei der Abscheidung behilflich ist.

Durch die Rotation der Trommel sammeln sich die Feststoffe an der Trommel-Innenwand. Es wird so ein hoher Durchsatz- Massenstrom und eine verbesserte Trennwirkung verwirklicht, während gleichzeitig die an sich bekannten Sammel- und Überlaufbecken, Sandabscheidungsbecken oder Nachklärbecken wesentlich kleiner gestaltet werden können oder unter Umständen sogar ganz weggelassen werden können.

Gleichwirkend mit der Form einer an beiden Stirnflächen offenen Trommel ist die Ausgestaltung in Form einer im Bodenbereich ganz oder teilweise geschlossenen, oben am tangentialen Einlauf offenen Trommel, an die dann gegebenfalls vorhandene Abstreif- oder Absprühvorrichtungen entsprechend angepaßt werden müssen.

Vorteilhaft weist die Sieb-Mantelfläche der Erfindung einen derart geringen Strömungswiderstand auf, daß im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche radial nach außen geschleudert wird, wobei die Trommel vorteilhaft von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk umgeben ist. An den Wänden des Schachtbauwerks sammelt sich dann die gereinigte Flüssigkeit, fließt nach unten ab und wird schließlich durch einen ersten Auslaß herausgeführt. Auf der Innenwand der Trommel sammeln sich die Feststoffe und können mittels eines Abstreifers abgeschält oder abgestreift werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Sieb-Mantelfläche einen relativ hohen Strömungswiderstand auf, derart, daß nur ein Teil der Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche radial nach außen geschleudert wird, wobei die Trommel von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk umgeben ist, während der restliche Teil der gereinigten Flüssigkeit in Axialrichtung der Trommel und in Radialrichtung trommeleinwärts bezogen auf die Feststoffe abgeführt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Abspritzvorrichtung auf der Trommelaußenseite vorgesehen, welche die an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffe durch die Wand hindurch mit Flüssigkeit oder beispielsweise Druckluft abspritzt, bzw. absprüht. Dieser Abspritzvorgang kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, wobei Abspritzdüsen auf die zylindrische Außenfläche der Trommel gerichtet sind, während von der Innenseite der Trommel her eine den Abspritzdüsen gegenüberliegende Auffang- und Ableitvorrichtung angeordnet ist, mittels welcher die mit dem Abspritzwasser vermischte Feststofffraktion durch einen separaten Auslaß herausgeführt wird. Dieser Abspritzvorgang kann kontinuierlich oder ebenso, wenn die Auffang- und Abführvorrichtung nicht in der Trommel festgelegt angeordnet ist, diskontinuierlich erfolgen, d. h., die Zuführung der mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeit kann hierzu unterbrochen werden, und die Auffang- und Abführvorrichtung kann axial in die Trommel hineingefahren werden, während die Trommel mit langsamer Geschwindigkeit im Leerlauf rotiert, damit die gesamte Umfangsfläche von den Abspritzdüsen gereinigt werden kann.

Aus verfahrensökonomischen Gründen ist der kontinuierliche Betrieb der Anlage bevorzugt, bei dem die Auffang- und Ableitvorrichtung im Inneren der Trommel fest angeordnet ist und durch die Abspritzdüsen Flüssigkeit oder Druckluft auf die zylindrische Außenfläche der Trommel gerichtet wird.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Trommel eine im wesentlichen glatte, flüssigkeits­ undurchlässige Mantelfläche auf. Die Feststoffe werden aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichts an die Innenwand der Trommel geschleudert und können gemäß einer anderen, vorteilhaften Weiterbildung in der Nähe der zweiten Stirnseite der Trommel in deren innenwandnahem Bereich abgegriffen werden, während die gereinigte Flüssigkeit in Axialrichtung der Trommel und in Radialrichtung trommeleinwärts bezogen auf die Feststoffe abgeführt wird. Vorteilhaft werden dabei die Feststoffe im Bereich der zweiten Stirnseite der Trommel in einer umlaufenden Auffangrinne aufgefangen und abgeführt. Die Gestaltung der Trommel mit einer durchgehenden Wand stellt eine besonders robuste Ausführung dar und bringt den Vorteil mit sich, daß die Innenwand der Trommel nur selten oder gar nicht gereinigt werden muß.

Wie bei der Ausführungsform mit der Sieb-Mantelfläche kann auch bei der Ausführungsform mit der geschlossenwandigen Trommel vorteilhaft eine Abstreifvorrichtung vorgesehen sein, welche zum Abstreifen von an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffen vorgesehen ist und die in der Trommel fest angeordnet ist oder in Axialrichtung in die Trommel hineinfahrbar sein kann.

Durch die verschiedenen vorteilhaften Weiterbildungen kann erreicht werden, daß der Abscheidevorgang einerseits nur aufgrund der Zentrifugalkraft (bei geschlossener Trommelwand), nur durch die Filtration (bei einer Sieb-Mantelfläche mit geringem Strömungswiderstand) oder aufgrund einer Misch- Abscheidung erfolgt, wobei die unterschiedlichen Abscheideform- Ausgestaltungen je nach gewünschtem Durchsatz-Massenstrom der zu behandelnden, mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten oder der gewünschten Abscheideeinheit gewählt werden können. Dabei kann die Trommel nur geringfügig mit der mit den Feststoffen angereicherten Flüssigkeit gefüllt sein, beispielsweise auf ihrer Innenwand nur einen Flüssigkeitsfilm aufweisen oder ganz aufgefüllt sein.

Die Lage der Trommel ist bevorzugt vertikal, kann aber auch in Abhängigkeit von dem örtlichen Platzangebot schräg bis waagrecht sein.

Die Durchmesser der Siebtrommel kann je nach Zulaufwassermenge beziehungsweise Reinigungsziel mindestens 0,2-0,5 m und maximal 3-5 m betragen, wobei das Durchmesser-/Längenverhältnis bei 10 : 1 bis 1 : 10, bevorzugt 3 : 1 bis 1 : 3 liegen kann.

Die Maschenweite der Sieb-Mantelfläche beträgt vorzugsweise 0,5 µm bis etwa 5 mm, bevorzugt 5 µm-1mm. Für den Fall eines Spaltsiebs kann die Spaltbreite von 0 (geschlossene Trommelwand) bis zu 5 mm reichen.

Bevor die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit der Reinigung unterzogen wird, kann eine Fällung und/oder Flockung mit oder ohne eine anschließende Sedimentationsstufe zweckmäßig sein, wozu die in der Abwassertechnik üblichen Fällungschemikalien Eisen- und/oder Aluminiumsalze oder Flockungsmittel wie anionische und kationische Polyelektrolyte und Natronlauge, Kalk, Säure verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Trenneinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Trenneinrichtung;

Fig. 3 verschiedene Trommeln mit unterschiedlichen Formen.

Die in Fig. 1 dargestellte Trenneinrichtung 1 ist in ein Schachtbauwerk 2 eingebaut, dessen Betonwände 3 in der Zeichnung dargestellt sind.

Mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit wird durch den Einlauf 4 im wesentlichen tangential in die Trommel 5 eingeleitet. Die Trommel 5 ist drehbar gelagert und kann gemäß dem Pfeil 6 rotieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Trommel mittels eines Motors 7, vorzugsweise eines Elektromotors, mit Hilfe einer Antriebswelle 8 in Rotation versetzt. Das tangential einlaufende, mit Feststoffen angereicherte Wasser hilft dabei, die Trommel 5 in Rotation zu versetzen. Wenn der Motor 7 ausfällt, vermag die tangential eingeleitete Flüssigkeit auch ohne Hilfe des Motors 7 die Trommel 5 in Rotation zu versetzen.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trommel 5 eine Sieb-Mantelfläche 9 auf, welche flüssigkeitsdurchlässig ist. Dabei wird vorzugsweise ein Teil der Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 geschleudert und von der Wand 3 des Schachtbauwerks 2 aufgefangen und sammelt sich aufgrund der Schwerkraft an dem Boden 10 des Schachtbauwerks 2. Aus dem Schachtbauwerk 2 mündet im Bereich des Bodens 10 ein Auslaß 11 für die gereinigte Flüssigkeit aus. Ein Teil der Flüssigkeit kann auch vertikal nach unten aus der Trommel 5 an deren zweiter Stirnseite 12 austreten. Eine Auffangrinne 13 ist rings der Unterkante an der zweiten Stirnseite 12 der Trommel 5 verlaufend radial und axial über den Trommelrand übertretend angeordnet, um einen Teil der abgeschiedenen Feststoffe aufzufangen. Der restliche Teil der abgeschiedenen Feststoffe sammelt sich an der Sieb-Mantelfläche, daß heißt auf der Innenfläche der Trommel 5.

Darüber hinaus ist die Trenneinrichtung mit einer Abspritzvorrichtung 14 zum Reinigen der Innenwand der Trommel 5 versehen, wobei Spritzdüsen 15 von der Außenwand der Sieb- Mantelfläche her mit relativ hohem Druck von der Pumpe 19 geförderte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche 9 sprühen, und auf der Innenseite der Trommel 5 den Spritzdüsen 15 gegenüberliegend eine Auffangvorrichtung 16 zum Auffangen der von den Spritzdüsen losgelösten Feststofffraktion angeordnet ist, welche an ihrem unteren Ende in ein Austragsrohr 17 mündet, welches schließlich in einen zweiten Auslaß 18 für das Ablaufen der Feststofffraktion zusammen mit dem Abspritzwasser mündet. Anstelle des Absprühens mit einer Flüssigkeit ist damit gleichwirkend auch das Reinigen der Sieb-Mantelfläche 9 über aus den Spritzdüsen 15 ausgeblasene Druckluft.

Die Auffangvorrichtung 16 kann auch während des normalen Betriebs in Axialrichtung aus der Siebtrommel herausgefahren sein und nur für den Reinigungsvorgang in die Trommel 5 hineingefahren sein. Der Einlauf 4 ist auf seiner der Siebtrommel 5 abgewandten Seite vorzugsweise mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sammel- und Überlaufbecken verbunden, wobei die aus diesem Becken überlaufende, mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit in der Trenneinrichtung 1 gereinigt werden kann.

Fig. 3 zeigt verschiedene, mögliche Formen für die Trommel 5, je nach zu reinigender, mit Feststoffen angereicherter Flüssigkeit, je nach gewünschtem Durchsatz-Massenstrom oder betreffenden Konsistenz des Flüssigkeits-/Feststoff-Gemisches.

Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Abwasser­ reinigungsanlage wird eine einfache und wirtschaftliche Lösung vorgeschlagen, große mit Feststoffen angereicherten Wassermengen schnell und effizient von den darin enthaltenen Feststoffen zu befreien. Daher ist es möglich, die bisher verwendeten "Zwischenspeicher"-Becken zu verkleinern, und entsprechend ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der Abwasserreinigungsanlage in Verbindung mit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten verkleinerten Regenüberlaufbecken, im Extremfall direkt am Regenüberlauf eines Kanalrohres angeschlossen, Sandabscheidebecken oder Klärbecken besonders bevorzugt.

Claims (5)

1. Abwasserreinigungsanlage, insbesondere mit einem Sammel- und Überlaufbecken zum Sammeln von mit Feststoffen angereicherten Flüssigkeiten, mit einer im wesentlichen kreiszylindrischen Trommel zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel(5) mit einem im wesentlichen tangentialen Einlauf (4) im Bereich ihrer ersten Stirnseite versehen ist, so daß die mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeit zu der Innenfläche der Trommel (5) gelangt, daß die Trommel (5) um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert, mit einem Motor (7) gekuppelt und angetrieben ist, und daß die Trommel (5) eine Sieb-Mantelfläche (9) mit einer Maschenweite von 5 µm bis 1 mm aufweist und für Flüssigkeit durchlässig ist.

2. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieb-Mantelfläche (9) einen derart geringen Strömungswiderstand aufweist, daß im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche (9) radial nach außen geschleudert wird, und die Trommel (5) von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk (2) umgeben ist.

3. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieb-Mantelfläche (9) einen relativ hohen Strömungswiderstand aufweist, so daß nur ein Teil der Flüssigkeit durch die Sieb-Mantelfläche (9) radial nach außen geschleudert wird, wobei die Trommel (5) von einem die Flüssigkeit auffangenden Schachtbauwerk (2) umgeben ist, während der restliche Teil der Flüssigkeit in Axialrichtung der Trommel (5) und in Radialrichtung trommeleinwärts bezogen auf die Feststoffe abgeführt wird.

4. Abwasserreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abspritzvorrichtung (14) auf der Trommelaußenseite vorgesehen ist, welche die an der Trommelinnenwand abgeschiedenen Feststoffe durch die Wand hindurch abspritzt.

5. Abwasserreinigungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifvorrichtung vorgesehen ist, welche zum Abstreifen von an der Trommelwand abgeschiedenen Feststoffen in der Trommel (5) festgelegt angeordnet ist oder in Axialrichtung in die Trommel (5) hineinfahrbar ist.