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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten. Ferner betrifft die Erfindung eine Reinigungseinrichtung und ein Verfahren zum Abscheiden von Sinkstoffen.
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Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der
DE 94 14 562 U1 , der
DE 10 2006 020 273 B4 oder der
DE 30 19 839 C2 bekannt. So beschreibt die
DE 94 14 562 U1 eine Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten mit einem Beruhigungsbecken, das eine tangentiale Zuführleitung für die verunreinigte Flüssigkeit sowie eine Abführleitung für die gereinigte Flüssigkeit sowie einen vertikal aufgestellten hohlkörperförmigen Einsatz beispielsweise in Forms eines Lochblechs, aufweist. Durch den tangentialen Zulauf stellt sich eine spiralartig verlaufende Strömung ein, die den Einsatz umströmt, wobei das Abwasser den Einsatz radial nach innen und oben zum Auslauf durchfließt.
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Aus der
DE 10 2006 020 273 B4 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser bekannt. Die Vorrichtung weist einen Behälter mit einer Abwassereinfülleinrichtung und einer Entnahmeeinrichtung für gereinigtes Abwassers auf. Im Inneren des Behälters ist ein strömungsberuhigter Bereich vorgesehen, der z.B. von einer im Behälter angeordneten Rohrleitung gebildet ist, innerhalb derer das Abwasser in Richtung Entnahmeeinrichtung aufsteigt.
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Die
DE 30 19 839 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom, wobei die Abscheidevorrichtung ein Gehäuse mit einer Einlass- und einer Auslassleitung an deren Ende ein konischer Filter mit einer Vielzahl feiner Löcher angeschlossen ist, aufweist. Durch ein Verstellen einer Leitplatte am Einlass fließt die Flüssigkeit längs der Außenwand des Endteils der Auslassleitung, so dass sich in dem vom Gehäuse und dem Endteil definierten Ringkanal eine Rotationsströmung ausbildet. Der sich abwärts bewegende Flüssigkeitsstrom rotiert um den Filter und die Flüssigkeit fließt durch die Löcher im Filter unter Änderung der Strömungsrichtung, d.h. aufwärts in die Auslassleitung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber diesem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten anzugeben, bei der die Sinkstoffe verbessert voneinander getrennt abgeschieden werden können und die Flüssigkeit verbessert gereinigt wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Abscheiden von Sinkstoffen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Im Hinblick auf die Reinigungseinrichtung wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 9 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten, insbesondere einen hydrodynamischen Feststoffabscheider, anzugeben, aufweisend einen Strömungsbehälter mit einer Zuführleitung für verunreinigte Flüssigkeit und einer Abführleitung für gereinigte Flüssigkeit. Der Strömungsbehälter weist einen Innenbehälter mit einer Außenfläche auf, an der eine zugeführte Flüssigkeit von der Zuführleitung aus in Richtung eines Bodens des Strömungsbehälters tangential führbar ist. Die Flüssigkeit ist innerhalb des Innenbehälters in Richtung der Abführleitung in einer entgegengesetzten Richtung führbar. Weiterhin weist der Strömungsbehälter wenigstens ein Strömungselement mit wenigstens zwei Ausnehmungen auf, das an einer Unterseite des Innenbehälters angeordnet ist, derart, dass die Flüssigkeit in Richtung des Bodens des Strömungsbehälters führbar ist. Es sind wenigstens zwei unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten der Flüssigkeit realisierbar.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Strömungsführung mit unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten dazu führt, dass Sinkstoffe sequentiell nach ihrer Größe abgeschieden und damit präzise voneinander getrennt werden können. Je nach Fließgeschwindigkeit und Fließart lassen sich unterschiedlich große Sinkstoffe voneinander absetzen. Somit kann auch bei sehr hohen Durchflüssen und den damit verbundenen hohen Fließgeschwindigkeiten eine verbesserte Sinkstoff-Abscheidung, insbesondere auch von sehr feinen Sinkstoffen, erzielt werden. Mit anderen Worten lässt sich ein verbesserter Rückhalt von Sinkstoffen realisieren. Folglich ist der Anteil an zurückbleibenden Sinkstoffen im abgeführten gereinigten Wasser gering. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, dass die Vorrichtung kompakt bei einer gleichzeitig hohen Durchflussrate der Flüssigkeit realisiert werden kann. Ferner ist die Vorrichtung leicht und einfach zu reinigen.
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Im Rahmen der Anmeldung ist das wenigstens eine Strömungselement vorzugsweise als Lochblech ausgebildet. Das Lochblech kann beispielsweise waagrecht zum Boden des Strömungsbehälters oder in einem Winkel zu einer Längsachse des Strömungsbehälters angeordnet sein, wobei die Flüssigkeit und die darin enthaltenen Sinkstoffe in Richtung des Bodens des Strömungsbehälters durch die Ausnehmungen des Lochblechs geführt werden können. Insbesondere weist der Strömungsbehälter zwei oder mehrere Strömungselemente auf, welche parallel zueinander angeordnet sein können.
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Bevorzugte Materialien für den Strömungsbehälter und/oder den Innenbehälter sind Stahlbeton, Stahl, Kunststoff, GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) oder ähnliche Materialien.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Ausnehmungen unterschiedliche geometrischen Formen und/oder Größen auf. Die Ausnehmungen des Strömungselementes, insbesondere des Lochblechs, können dabei bevorzugt runde und ovale Formen aufweisen. Es sind ebenso quadratische und rechteckige oder ähnliche geometrische Formen denkbar. Die Ausnehmungen bilden dabei die Öffnungen für die Strömungsführung. Aufgrund der unterschiedlichen geometrischen Form bzw. Größe der Ausnehmungen lassen sich vorteilhaft unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten realisieren.
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Vorzugsweise ist der Innenbehälter im Strömungsbehälter derart, insbesondere exzentrisch, angeordnet, dass sich wenigstens eine Engstelle und/oder Aufweitung für die Strömungsführung der Flüssigkeit ausbildet. Vorzugsweise kann der Innenbehälter um den Mittelpunkt des Strömungsbehälters verschoben, bzw. exzentrisch angeordnet sein. Insbesondere können der Innenbehälter und/oder der Strömungsbehälter oval oder rund ausgebildet sein. Durch die exzentrische Anordnung des Innenbehälters im Strömungsbehälter, kann sich der verfügbare Fließquerschnitt für die Strömung der Flüssigkeit erweitern oder reduzieren. Mittels einer Reduzierung des Fließquerschnitts kann die Strömung der Flüssigkeit beschleunigt, und mittels einer Erweiterung des Fließquerschnitts verlangsamt werden. Dadurch lässt sich der Absatz der Sinkstoffe innerhalb der Flüssigkeit verbessern und kontrollieren.
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Weiter vorzugsweise ist der Innenbehälter abschnittsweise trichterförmig, insbesondere in Richtung des Bodens des Strömungsbehälters, ausgebildet. Der Innenbehälter kann vorzugsweise zylinderförmig und an einer Unterseite trichterförmig ausgebildet sein. Im zylinderförmigen Bereich kann der Innenbehälter eine Länge, und gleichbedeutend eine Fließstrecke, von 700 mm bis 1000 mm aufweisen. Es sind ebenso größere Fließstrecken denkbar. Durch die trichterförmige Ausbildung kann eine weitere Engstelle für die Strömungsführung realisiert werden. Es lässt sich daher zur unterschiedlichen Abscheidung der Sinkstoffe ein weiterer Wechsel der Fließgeschwindigkeit bzw. Fließart realisieren.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Strömungselement an einer Unterseite des trichterförmigen Abschnitts des Innenbehälters angeordnet. Dadurch können bereits gröbere Sinkstoffe vor dem Durchfließen des Strömungselementes abgeschieden werden. Nach dem Passieren der Flüssigkeit durch das Strömungselement können mittlere bis feine Sinkstoffe abgeschieden werden und weiter in den Innenbehälter zur Abscheidung von feinen Sinkstoffen geführt werden.
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Vorteilhafterweise ist an einer Unterseite des trichterförmigen Abschnitts des Innenbehälters eine zylinderförmige Engstelle ausgebildet. Dadurch kann bei einer Aufwärtsströmung der Flüssigkeit in Richtung der Abführleitung das Mitreißen bereits abgesetzter Sinkstoffe verhindert werden.
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Weiter vorzugsweise weist die zylinderförmige Engstelle eine Länge in Strömungsrichtung von mindestens 10 cm auf. Insbesondere weist die Engstelle eine Länge zwischen 10 cm und 20 cm auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Strömungsbehälter einen Sammelbehälter auf, der derart am Boden des Strömungsbehälters angeordnet ist, dass die Sinkstoffe im Sammelbehälter absetzbar sind.
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Im Rahmen der Anmeldung wird weiterhin eine Reinigungseinrichtung, insbesondere eine Kläranlage, mit einer Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen beansprucht.
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Ferner wird im Rahmen der Anmeldung ein Verfahren zum Abscheiden von Sinkstoffen aus Flüssigkeiten beansprucht. Eine verunreinigte Flüssigkeit wird mittels einer Zuführleitung in einen Strömungsbehälter, insbesondere tangential, eingeleitet, wobei der Strömungsbehälter einen Innenbehälter mit einer Außenfläche aufweist, an der die zugeführte Flüssigkeit von der Zuführleitung aus in Richtung eines Bodens des Strömungsbehälters tangential nach unten geführt wird. Die Flüssigkeit passiert wenigstens ein an einer Unterseite des Innenbehälters angeordnetes Strömungselement mit wenigstens zwei Ausnehmungen. Die Flüssigkeit wird nachfolgend innerhalb des Innenbehälters nach oben in Richtung einer Abführleitung für gereinigte Flüssigkeit geführt, wobei die Flüssigkeit innerhalb des Strömungsbehälters wenigstens eine Engstelle und/oder Aufweitung zur Beschleunigung oder Abbremsung der Flüssigkeit passiert, derart, dass wenigstens zwei unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten der Flüssigkeit realisiert werden.
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Durch den erfindungsgemäßen Wechsel von Fließgeschwindigkeiten und Fließarten, wie beispielsweise einer Strömungsführung von oben nach unten und umgekehrt, einer tangentialen Strömungsführung an der Außenseite des Innenbehälters sowie einer Strömungsführung durch Engstellen und/oder Aufweitungen kann die Strömung der Flüssigkeit verlangsamt oder beschleunigt werden. Dadurch können die Sinkstoffe verbessert getrennt voneinander abgesetzt werden.
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Darüber hinaus können die Reinigungseinrichtung und das Verfahren alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Bezug auf die Vorrichtung genannte Merkmale aufweisen.
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Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Darin zeigen
- 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine frontale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen gemäß 1.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung weist einen Strömungsbehälter 10 mit einer Zuführleitung 12 für verunreinigte Flüssigkeit und einer Abführleitung 13 für gereinigte Flüssigkeit auf. Die verunreinigte Flüssigkeit weist dabei Sinkstoffe unterschiedlicher Größe auf.
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Der Strömungsbehälter ist beispielhaft zylinderförmig ausgebildet. Die Zuführleitung 12 kann einen tangentialen Einlauf für die Flüssigkeit ausbilden. Alternativ kann die Zuführleitung 12 derart am Strömungsbehälter 10 angeordnet sein, dass ein konzentrischer Einlauf ausgebildet ist. Die Strömungsführung der Flüssigkeit ist mittels der Pfeile gekennzeichnet.
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Der Strömungsbehälter 10 weist einen beispielhaft zylinderförmig ausgebildeten Innenbehälter 11 mit einer Außenfläche 11a auf. Die verunreinigte Flüssigkeit, welche in den Strömungsbehälter 10 von der Zuführleitung 12 zugeführt wird, fließt je nach Ausgangsstärke der anfänglichen Strömung der Flüssigkeit stärker oder schwächer an der Außenfläche 11a des Innenbehälters 11 entlang. Die Flüssigkeit ist an der Außenfläche 11a in Richtung eines Bodens 19 des Strömungsbehälters 10 tangential führbar. Mit anderen Worten wird die Flüssigkeit von der Zuführleitung 12 aus nach unten in Richtung des Bodens 19 geführt.
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Weiterhin weist der Strömungsbehälter 10 ein als Lochblech 14 ausgebildetes Strömungselement auf. Das Lochblech 14 weist mehrere Ausnehmungen 15 auf, welche runde und ovale geometrische Formen umfassen. Dabei sind die runden Ausnehmungen 15 radial weiter innen angeordnet, als die ovalen Ausnehmungen 15. Aufgrund der unterschiedlichen geometrischen Form bzw. Größe der Ausnehmungen 15 lassen sich vorteilhaft unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten realisieren.
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Das Lochblech 14 ist an einer Unterseite des Innenbehälters 11 angeordnet, derart, dass die Flüssigkeit in Richtung des Bodens 19 des Strömungsbehälters 10 führbar ist. Mit anderen Worten passiert die Flüssigkeit, welche von der Zuführleitung 12 in den Strömungsbehälter 10 zugeführt wird, die Ausnehmungen 15 des Lochblechs 14 und wird nach unten in Richtung des Bodens des Strömungsbehälters 10 geführt. Das Lochblech 14 ist beispielhaft waagrecht zum Boden des Strömungsbehälters 10 angeordnet. Vor dem Durchfließen des Lochblechs 14 werden gröbere Sinkstoffe abgeschieden. Nach dem Passieren des Lochblechs 14 werden mittlere bis feine Sinkstoffe abgeschieden.
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Nach dem Passieren des Lochblechs 14 ist die Flüssigkeit innerhalb des Innenbehälters 11 in Richtung der Abführleitung 13 in einer entgegengesetzten Richtung führbar. Anders gesagt wird die Flüssigkeit im Innenbehälter 11 nach oben geführt. Der Innenbehälter 11 ist zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere kann der Innenbehälter 11 eine Länge, und gleichbedeutend eine Fließstrecke, von 700 mm bis 1000 mm aufweisen. Im Bereich des Innenbehälters 11 können feine Sinkstoffe abgeschieden werden.
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Der Innenbehälter 11 ist exzentrisch, bzw. außermittig im Strömungsbehälter 10 angeordnet. Es ist somit eine Engstelle 20 und eine Aufweitung 21 für die Strömungsführung der Flüssigkeit ausgebildet, welche beispielhaft mittels der Pfeile mit zwei Pfeilspitzen gekennzeichnet sind. Durch die exzentrische Anordnung des Innenbehälters 11 im Strömungsbehälter 10, kann sich der verfügbare Fließquerschnitt für die Strömung der Flüssigkeit erweitern oder reduzieren. Mittels der Reduzierung des Fließquerschnitts, bzw. der Engstelle 20 kann die Strömung der Flüssigkeit beschleunigt, und mittels der Erweiterung des Fließquerschnitts, bzw. der Aufweitung 21 verlangsamt werden. Daher sind zwei unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und/oder Fließarten der Flüssigkeit realisierbar, wodurch sich der Absatz der Sinkstoffe innerhalb der Flüssigkeit verbessern lässt. Es kann demnach auch bei sehr hohen Fließgeschwindigkeiten eine verbesserte Absetzung von Sinkstoffen erreicht werden. Bei geringen Fließgeschwindigkeiten, wobei nur geringe Mengen an Flüssigkeit in den Strömungsbehälter 10 zugeführt werden, kann die Flüssigkeit früher nach unten geführt werden.
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Innerhalb des Innenbehälters 10 werden vorteilhafterweise feine Sinkstoffe abgeschieden. Somit weist die der Abführleitung 13 zugeführte Flüssigkeit nur noch einen geringen Anteil an Sinkstoffen auf und ist gereinigt.
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2 zeigt eine frontale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abscheiden von Sinkstoffen gemäß 1. Der Aufbau der Vorrichtung ist analog zu 1. Mittels der Pfeile wird die Strömungsführung der Flüssigkeit gekennzeichnet.
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Die anfänglich verunreinigte Flüssigkeit mit Sinkstoffen wird mittels der Zuführleitung 12 in den Strömungsbehälter 10 eingeführt. Die Flüssigkeit wird danach an der Außenfläche 11a des Innenbehälters 11 tangential nach unten in Richtung des Bodens 19 des Strömungsbehälters 10 geführt. Dabei passiert die Flüssigkeit das an einer Unterseite des Innenbehälters 11 angeordnete Lochblech 14. Die Flüssigkeit tritt hierbei durch die Ausnehmungen 15 des Lochblechs 14 hindurch. Dabei werden die Sinkstoffe in der Flüssigkeit mitgeführt. Ein Großteil der insbesondere groben Sinkstoffe wird sich nach Passieren des Lochblechs 14 am Boden 19 des Strömungsbehälters 10 absetzen.
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Nachfolgend wird die Flüssigkeit durch den Innenbehälter 11 geführt. Der Innenbehälter 11 ist zylinderförmig ausgebildet. Im zylinderförmigen Bereich kann der Innenbehälter eine Länge, und gleichbedeutend eine Fließstrecke, von 700 bis 1000 mm aufweisen. Der Innenbehälter 11 weist weiterhin einen trichterförmigen Abschnitt 16 auf. Der Innenbehälter 11 ist dabei in Richtung des Bodens 19 trichterförmig ausgebildet. Durch den trichterförmigen Abschnitt 16 kann eine weitere Engstelle für die Strömungsführung realisiert werden.
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An einer Unterseite 11b des trichterförmigen Abschnitts 16 des Innenbehälters 11 ist eine zylinderförmige Engstelle 17 ausgebildet. Dadurch kann vorteilhafterweise bei einer Aufwärtsströmung der Flüssigkeit in Richtung der Abführleitung 13 das Mitreißen bereits abgesetzter Sinkstoffe verhindert werden. Die zylinderförmige Engstelle 17 weist eine Länge in Strömungsrichtung von mindestens 10 cm auf.
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Die Flüssigkeit wird insbesondere nach Passieren des Lochblechs 14 durch die zylinderförmige Engstelle 17 geführt. Nachfolgend auf die zylinderförmige Engstelle 17 erweitert sich der Fließquerschnitt. Im trichterförmigen Abschnitt 16 kann der Fließquerschnitt eine Größe von 100 mm aufweisen. Im zylinderförmigen Bereich des Innenbehälters 11 kann der Fließquerschnitt eine Größe von 350 mm aufweisen. Der Fließquerschnitt erweitert sich daher um das 3,5-fache, wodurch eine Absatzgeschwindigkeit der Sinkstoffe auf annähernd ein Zwölftel verringert werden kann.
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Mittels der Erweiterung des Fließquerschnitts ist eine erneute Abscheidung der Sinkstoffe, insbesondere der feinen Sinkstoffe, trotz Aufwärtsströmung der Flüssigkeit möglich. Die hierdurch von Sinkstoffen gereinigte Flüssigkeit wird mittels der Abführleitung 13 abgeführt. Nach Ende des Reinigungsvorgangs der Flüssigkeit setzen sich sukzessive die Sinkstoffe über den trichterförmigen Abschnitt 16 und die zylinderförmige Engstelle 17 in Richtung des Bodens 19 ab. Der Strömungsbehälter 10 weist hierzu einen Sammelbehälter 18 auf, der am Boden 19 angeordnet ist. Die Sinkstoffe können im Sammelbehälter 18 aufgefangen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strömungsbehälter
- 11
- Innenbehälter
- 11a
- Außenfläche
- 11b
- Unterseite
- 12
- Zuführleitung
- 13
- Abführleitung
- 14
- Lochblech
- 15
- Ausnehmung
- 16
- trichterförmiger Abschnitt
- 17
- zylinderförmige Engstelle
- 18
- Sammelbehälter
- 19
- Boden
- 20
- Engstelle
- 21
- Aufweitung