Wasserentsandungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserentsandungsanlage mit einem Dekantationskanal und einer an der Sohle desselben angeordneten Sandabzugvorrichtung, die eine längs des Dekantationskanals verlaufende Sandabzugrinne und ein diese vom Dekantationskanal trennendes Sandrückhalteorgan aufweist.
Wasserentsandungsanlagen werden überall da gebraucht, wo ein Flusslauf zum Antrieb von Turbinen eines Wasserkraftwerkes, für die Trinkwasseraufbereitung, für Bewässerungszwecke, oder zur Kühlung von Atomkraftwerken usw. nutzbar gemacht wird. Praktisch alle Flussläufe weisen nebst einer Verschmutzung durch Schwebestoffe, wie Holz, Laub und andere Abfälle, eine mehr oder weniger grosse Geschiebefracht auf.
Die letztere setzt sich aus Kies, das auf der Sohle des Flussbettes durch die Schleppkraft des Wassers mitgeführt wird, und aus Sandkörnern zusammen, die teils im bewegten Wasser suspendiert sind. Durch eine geeignete Anordnung der Wasserfassung unter Berücksichtigung der Strömung kann das Geschiebe mit nicht zu geringer Korngrösse vom Eintritt in die Wasserfassung abgehalten werden. Sandkörner, deren Korngrösse weniger als einige mm Durchmesser beträgt, bleiben hingegen teilweise im gefassten Wasser suspendiert und müssen nach der Wasserfassung im Dekantationskanal einer Entsandungsanlage der eingangs genannten Art ausgeschieden werden. Die Länge des Dekantationskanals und die Durchlaufzeit des Wassers richten sich nach der Grösse der Sandkörner und nach deren Sinkgeschwindigkeit im beruhigten Wasser.
Der auf der Sohle des Dekantationskanals sich ablagernde Sand muss mittels der Sand abzugvorrichtung kontinuierlich oder periodisch evakuiert werden.
Bei einer bekannten Entsandungsanlage (schweizerische Patentschrift fr. 316 341) weist die Sandabzugvorrichtung eine an der Sohle des Dekantationskanals längs desselben verlaufende Sandabzugrinne und eine diese vom Dekantationskanal trennende Spüllochplatte auf, über welcher ein Schieber angeordnet ist, durch den die Spüllöcher wasserdicht geschlossen und geöffnet werden können. Der Schieber erstreckt sich dabei über die ganze Länge des Dekantationskanals und ist in Längsrichtung verschiebbar. Die Spüllochplatte und der Schieber können beide eben ausgebildet sein oder aber einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, in der Längsrichtung des Dekantationskanals und der Sandabzugrinne gesehen.
Für den normalen Betrieb der Entsandungsanlage sind die Spüllöcher durch den Schütz ber geschlossen, so dass weder Sand noch Wasser in die Sandabzugrinne gelangen. In zeitlichen Abständen wird der Schieber jeweils während verhältnismässig kurzer Zeitdauer in eine solche Lage geschoben, dass die Spüllöcher der Spüllochplatte geöffnet sind, damit der auf der Sohle des Dekantationskanals abgelagerte Sand durch einen Teil des darüberstehenden Wassers in die Sandabzugrinne und aus dieser fort geschwemmt wird.
Bei der beschriebenen Entsandungsanlage kann das Bewegen des Schiebers, besonders im automatischen Betrieb, unter Umständen Schwierigkeiten bereiten und zu Störungen Anlass geben, weil der Schieber durch den abgelagerten Sand belastet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserentsandungsanlage der eingangs genannten Art einfacher und betriebssicherer auszubilden. Diese Aufgabe ist bei der erfindungsgemässen Wasserentsandungsanlage zur Hauptsache dadurch gelöst, dass das Sandrückhalteorgan zwischen dem Dekantationskanal und der Sandabzugrinne einen längs des Dekantationskanals verlaufenden Spalt dauernd frei lässt, dessen lichte Weite einen Bruchteil der Breite des Dekantationskanals und der Sandabzugrinne beträgt, dass am einen Ende und im oberen Teil der Sandabzugrinne ein Spülwassereinlauf in einem seitlichen Abstand vom Spalt angeordnet ist, und dass am andern Ende der Sandabzugrinne ein Sandund Wasserablauf mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schliessenden Absperrorgan vorhanden ist.
Diese Ausbildung der Entsandungsanlage hat den Vorteil, dass das Sandrückhalteorgan keinen Schieber oder dergleichen aufweist und statt dessen ein gegen Sandeinflüsse weitgehend unempfindliches und von der Last des abgelagerten Sandes befreites Absperrorgan am Sand- und Wasserablauf der Sandabzugrinne vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Wasserentsandungsanlage. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man das Absperrorgan der Sandabzugrinne gegen den Sand- und Wasserablauf jeweils mindestens so lange geschlossen hält, bis sich Sand in der Sandabzugrinne bis hinauf zum Spalt und auch oberhalb des Spaltes auf der Sohle des Dekantationskanals und auf dem Sandrückhalteorgan abgelagert hat, und dass man nachher das Absperrorgan vorübergehend öffnet, um das eine Ende der Sandabzugrinne mit dem Sand- und Wasserablauf zu verbinden, damit Wasser aus der Sandabzugrinne abfliesst und Spülwasser durch den Spülwassereinlauf am gegenüberliegenden Ende der Sandabzugrinne nachströmt,
wodurch der in der Rinne angesammelte Sand und anschliessend der durch den Spalt hindurch aus dem Dekantationskanal in die Sandabzugrinne gelangende Sand aus der Sandabzugrinne ausgeschwemmt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der nun folgenden Beschreibung und aus den zugehörigen Zeichnungen, in denen die Erfindung rein beispielsweise veranschaulicht ist.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Wasserentsandungsanlage mit den Merkmalen ge mäss der Erfindung.
Fig. 2 stellt in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 dar, wobei jedoch das Schütz in hochgezogener Lage gezeichnet ist.
Fig. 3 zeigt in noch grösserem Massstab einen Teilquerschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.
Die dargestellte Wasserentsandungsanlage weist eineu Dekantationskanal 11 mit einem Einlauf 12 für das zu entsandende Wasser und einen Auslauf 13 für das vom Sand befreite Wasser auf. Die Sohle des Dekantationskanals 11 ist durch im Querschnitt V-för innig angeordnete Wandungen 14 und 15 gebildet. Unterhalb des Dekantationskanals 11 befindet sich eine Sand abzugrorrichtung, welche eine längs des Kanals 11 verlaufende Sandabzugrinne 16 aufweist, deren Querschnitt kleiner ist als jener des Dekantationskanals 11.
Die Sandabzugrinne 16 ist vom Dekantationskanal 11 durch ein plattenförmiges Sandrückhalteorgan 17 getrennt, das einen längs des Dekantationskanals 11 verlaufenden, verhältnismässig schmalen Spalt 18 als Verbindung zwischen dem Kanal 11 und der Rinne 16 dauernd frei lässt. Der Spalt 18 erstreckt sich zweckmässigerweise ohne jede Unterbrechung über die gesamte Länge der Sandabzugrinne 16. Da die Länge des Dekantationskanals 11 in der Praxis z. B. 20 bis 40 m betragen kann, ist das Sandrückhalteorgan 17 zweckmässigerweise aus mehreren getrennten Platten gebildet, die längs des Kanals 11 lückenlos aneinandergereiht sind. Insbesondere aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die zwei V-förmig angeordneten Wandungen 14 und 15 ungleich ausgebildet sind.
Die eine Wandung 14 weist ein unteres Ende 19 auf, das weiter oben liegt als das entsprechende untere Ende 20 der andern Wandung 15. Das plattenförmige Sandrückhalteorgan 17 ist teils an die weiter oben endende Wandung 14 angelegt und ragt über dieselbe hinaus gegen das untere Ende 20 der gegenüberliegenden Wandung 15, so dass der Spalt 18 zwischen dem Sandrückhalteorgan 17 und dem unteren Ende 20 der Wandung 15 vorhanden ist. Man erkennt, dass das Sandrückhalteorgan 17 mit der gleichen Neigung wie die Wandung 14 schräg abwärts gegen den Spalt 18 hin verläuft und dass der Spalt 18 sich an der tiefsten Stelle des Dekantationskanals 11 befindet.
Um die lichte Weite des Spaltes 18 entsprechend den im konkreten Fall vorliegenden Bedingungen, wie zur Verfügung stehende Wassermenge, Korngrösse des Sandes, Art und Grösse der übrigen Sinkstoffe im Wasser, einstellen zu können, ist zweckmässig das Sandrückhalteorgan 17 in Richtung quer zur Längsrichtung des Dekantationskanals 11 verschiebbar auf der Wandung 14 gelagert. Befestigungsmittel 21, wie z. B.
Schrauben und Muttern, sind zum Fixieren des Sandrückhalteorgans 17 in der gewählten Lage vorhanden.
Wenn, wie es in der Praxis meistens der Fall sein wird, das Sandrückhalteorgan 17 aus einer Reihe von getrennten Platten zusammengesetzt ist, kann mit Vorteil jede dieser Platten einzeln verschiebbar und feststellbar sein.
So ist es dann möglich, die Platten derart einzustellen, dass die lichte Weite des Spaltes 18 an verschiedenen Stellen längs des Dekantationskanals 11 unterschiedlich ist, beispielsweise so, dass die lichte Weite des Spaltes 18 vom Einlauf 12 zum Auslauf 13 des Kanals 11 zunimmt, was in gewissen Fällen von Vorteil sein kann.
Die lichte Weite des Spaltes 18 beträgt aber immer nur einen Bruchteil der Breite des Dekantationskanals 11 und der Sandabzugrinne 16. Wenn die Sandabzugrinne beispielsweise eine Breite zwischen 0,5 und 1 m aufweist, wird die lichte Weite des Spaltes 18 auf 1 bis 10 cm, vorzugsweise 3 bis 8 cm, eingestellt.
Die Sandabzugrinne 16 ist in bezug auf die vertikale Längsmittelebene des Dekantationskanals 11 seitlich versetzt, derart, dass der Spalt 18 sich nicht in der Längsmittelebene der Rinne 16 befindet. Zweckmässig ist die Anordnung so getroffen, dass der Spalt 18 unmittelbar an eine Seitenwand 22 der Sandabzugrinne 16 angrenzt.
Am einen Ende der Sandabzugrinne 16 mündet ein Spülwassereinlauf 25 in einem seitlichen Abstand vom Spalt 18 in den oberen Teil der Sandabzugrinne ein.
Der Spülwassereinlauf 25 befindet sich zweckmässig direkt unter dem Sandrückhalteorgan 17 und steht über eine Rohrleitung 26 dauernd mit dem Dekantationskanal 11 in Verbindung. Das vom Einlauf 25 abge wandte Ende 27 der Rohrleitung 26 befindet sich in der Nähe des Einlaufes 12 im oberen Teil des Dekantationskanals 11, d. h. in verhältnismässig geringer Tiefe unterhalb des vorgesehenen Wasserspiegels 28. Das Ende 27 der Rohrleitung 26 trägt ein in Querrichtung des Dekantationskanals 11 gerichtetes Rohrstück 29, dessen Mittelpartie mit der Rohrleitung 26 verbunden ist und dessen zwei Enden offen sind.
An dem vom Spülwassereinlauf 25 abgewandten Ende der Sandabzugrinne 16 befindet sich ein Schütz 30, das in Führungen 31 vertikal bewegbar ist und mittels einer Stange 32 durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung betätigt werden kann. Das Schütz 30 kann verschieden hoch geöffnet werden und dient als Absperrorgan der Sandabzugrinne 16 und auch als Absperrorgan des unteren Teiles des Dekantationskanals 11 gegen einen Sand- und Wasserablaufkanal 33, der unterhalb des Auslaufs 13 für das vom Sand befreite Wasser angeordnet ist.
Die beschriebene Wasserentsandungsanlage wird wie folgt betrieben:
Während des normalen Betriebs ist das Schütz 30 vollständig abgesenkt, so dass es den Dekantations kanal 11 und die Sandabzugrinne 16 gegen den Sand und Wasserablaufkanal 33 wasserdicht absperrt. Das durch den Einlauf 12 in den Dekantationskanal 11 flie ssende Wasser füllt nicht nur diesen Kanal 11, sondern auch die Sandabzugrinne 16 und die Rohrleitung 26.
Der mit dem Wasser zugeführte Sand findet im Dekan tationskanal 11 Gelegenheit, sich abzusetzen, so dass von Sand weitgehend befreites Wasser den Dekantations kanal 11 durch den Auslauf 13 verlässt. Der abge setzte Sand rieselt auf den schrägen Wandungen 14 und 15 der Sohle des Dekantationskanals 11 und auf dem Sandrückhalteorgan 17 gegen den Spalt 18. Durch den Spalt 18 hindurch tritt der Sand in die Sand abzugrinne 16 ein, bis in dieser eine Sandablagerung
34 bis zur Höhe des Spaltes 18 reicht und in der Folge den Spalt 18 verstopft. Der weiter anfallende Sand kann nicht mehr durch den Spalt 18 hindurchtreten und bildet eine Sandablagerung 35 im unteren Teil des Dekantationskanals 11, wobei das Sandrückhalteorgan 17 und die natürliche Böschungsneigung der Sandablagerung 34 verhüten, dass der Sand die Sand abzugrinne 16 vollständig füllt.
Der Spülwassereinlauf 25 befindet sich daher ständig oberhalb der Sand ablagerung 34 in der Sandabzugrinne 16.
Wenn nach einiger Betriebsdauer die Sandablage rung 35 im unteren Teil des Dekantationskanals 11 erheblich angewachsen ist, so dass es nötig wird, den Sand zu entfernen, bewegt man das Schütz 30 nach oben, jedoch nur so weit, dass zwar die Sandabzugrinne 16 gegen den Sand- und Wasserablaufkanal 33 geöffnet wird, nicht aber der Dekantationskanal 11. Nun fliesst das in der Sandabzugrinne 16 vorhandene Wasser in den Ablaufkanal 33, wobei am gegenüberliegenden Ende Wasser durch die Rohrleitung 26 und den Spülwassereinlauf 25 in die Sandabzugrinne 16 nachströmt, weil die Sandablagerung 35 im unteren Teil des Dekan tationskanals 11 praktisch verhindert, dass genügend rasch Wasser durch den Spalt 18 eintreten kann.
Da das durch den Spülwassereinlauf 25 nachströmende Wasser ein beachtliches Gefälle aufweist, schiesst es mit erheblicher Wucht über die Sandablagerung 34 in der Sandabzugrinne 16, wodurch in kurzer Zeit die Sandablagerung 34 so weit abgeschwemmt wird, dass sie den Spalt 18 nicht mehr verstopft. Sobald der Spalt 18 auf diese Weise ganz oder teilweise von unten her freigegeben wird, rieselt der auf der Sohle 14, 15 und dem Sandrückhalteorgan 17 abgelagerte Sand 35 unter dem Einfluss des darüber stehenden Wasserdruckes sehr rasch durch den Spalt 18 in die Sandabzugrinne 16 nach, von wo er zunächst durch das Wasser aus dem Spülwassereinlauf 25 und später auch durch aus dem Dekantationskanal 11 durch den Spalt 18 hindurch nachströmendes Wasser in den Ablaufkanal 33 befördert wird.
Dabei erzeugt das durch den Spalt 18 hindurch einströmende Wasser wegen seiner schräg verlaufenden Einströmungsrichtung in der Sandabzugrinne 16 eine starke Rotationsströmung, die selbsttätig eine Drosselung der einströmenden Wassermenge aus dem Spülwassereinlauf 25 zur Folge hat. Dies kann zu einer Reduktion des Zuflusses aus dem Spülwassereinlauf 25 bis auf etwa 10 % der anfänglichen Zuflussrate führen, wodurch Spülwasser eingespart wird. Sobald die Sandablagerungen 34 und 35 zumindest annähernd vollständig in den Sand- und Wasserablaufkanal 33 gespült sind, schliesst man das Schütz 30 wieder, wonach der normale Betrieb, wie weiter oben beschrieben, fort gesetzt wird, bis erneut eine Spülung erforderlich ist.
Die geschilderte Spülung beansprucht nur eine ver hältnismässig kurze Zeitdauer. Bei dem Dekantations kanal von beispielsweise 35 m Länge mit einer Sand ablagerung von 30 bis 60 m3 benötigt die Spülung nur 3 bis 6 Minuten, wobei die für die Spülung be nötigte Menge im Mittel weniger als 10 % der Gesamt menge des der Anlage zugeführten Wassers beträgt.
Die angeführten Werte ergaben sich bei einer Entsan dungsanlage mit den folgenden Betriebsdaten:
Menge des zu entsandenden Wassers 5,4 myzus Entsandungsgrad 0,2 mm Länge des Dekantationskanals 11 35,0 m Breite der Sandabzugrinne 16 1,0 m Lichte Weite des Spaltes 18 3 bis 8 cm
Sandanfall pro Tag 50 t
Intervallzeit der Spülungen 24 bis 48 Std.
Dauer einer Spülung 3 bis 6 Min.
Spülwassermenge (im Durchschnitt) 0,33 m3/s
Es ist möglich, die Spülungen der beschriebenen Art automatisch in vorbestimmten Zeitintervallen ablaufen zu lassen. Nach längerer Betriebszeit kann es vorkommen, dass der Spalt 18 durch Holz, Steine oder dergleichen verstopft wird. In einem solchen Fall genügt die beschriebene Art der Spülung der Sandabzugrinne 16 nicht, um den Spalt 18 vollständig frei zu bekommen und allen abgelagerten Sand aus dem Dekantationskanal 11 wegzufördern.
Zur Beseitigung der erwähnten Verstopfung des Spaltes 18 wird bei der beschriebenen Entsandungsanlage eine zusätzliche Oberspülung wie folgt vorgenommen:
Man hebt das Schütz 30 so weit nach oben, dass nicht nur die Sandabzugrinne 16, sondern zugleich auch der untere Teil des Dekantationskanals 11 unmittelbar über der Sohle 14, 15, dem Sandrückhalteorgan 17 und dem Spalt 18 gegen den Sand- und Wasserablaufkanal 33 geöffnet wird. Das im Dekantationskanal 11 vorhandene Wasser ergiesst sich dabei in den Ablaufkanal 33, wodurch die auf der Sohle 14, 15 des Dekantationskanals und auf dem, Sandrückhalteorgan 17 liegenden Ablagerungen, wie Holz, Steine, Sand usw., durch die Schleppkraft des Wassers in den Ablaufkanal 33 geschwemmt werden, so dass in kurzer Zeit der Spalt 18 gereinigt wird. Nachher wird das Schütz 30 wieder in seine Schliesslage abgesenkt.
Um bei der beschriebenen Oberspülung Wasser zu sparen, ist es zweckmässig, zuvor den Zufluss von Wasser zum Einlauf 12 des Dekantationskanals 11 durch ein nicht dargestelltes Wehr abzusperren. Diese Oberspülung braucht nur im Bedarfsfalle und in verhältnismässig grossen zeitlichen Intervallen durchgeführt zu werden, beispielsweise nur zumal in 14 Tagen.
In der Praxis ist es üblich, zwei oder mehr Entsandungsanlagen parallel nebeneinander anzuordnen, wenn eine entsprechend grosse Menge Wasser von mitgeführtem Sand befreit werden soll. Dann ist es zweckmässig, die nebeneinanderliegenden Anlagen jeweils nicht gleichzeitig, sondern eine nach der andern in vorbestimmter zyklischer Reihenfolge zum Entfernen der Sandablagerungen zu spülen. Der Sand- und Wasserablaufkanal 33 kann sämtlichen parallelen Entsandungsanlagen gemeinsam sein.
Es ist klar, dass anstelle des Schützes 30 andere Absperrorgane vorhanden sein können. So ist es z. B.
möglich, zwei getrennte und voneinander unabhängige Schieber vorzusehen, von denen der eine die Sandabzugrinne 16 und der andere den Dekantationskanal 11 gegen den Sand- und Wasserablaufkanal 33 abzusperren gestattet.
Unter den Vorteilen der beschriebenen Entsandungsanlage sind besonders hervorzuheben: Hohe Betriebssicherheit und Möglichkeit eines vollautomatischen Betriebes, da kein unter der Last von abgelagertem Sand stehender Schieber betätigt werden muss; einfacher mechanischer Aufbau; einfache Bedilenungs- und Betriebsweise; wirkungsvolle Spülung der Sandabzugrinne 16 bei verhältnismässig geringem Spülwasserverbrauch; Möglichkeit der Oberspülung der Sohle 14, 15 des Dekantationskanals 11, des Sandrückhalteorgans 17 und des Spaltes 18; Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Wassermengen und Korngrössen des Sandes durch Veränderung der lichten Weite des Spaltes 1.8.
PATENTANSPRUCH 1
Wasserentsandungsanlage mit einem Dekantationskanal und einer an der Sohle desselben angeordneten Sandabzugvorrichtung, die eine längs des Dekantationskanals verlaufende Sandabzugrinne und ein diese vom Dekantationskanal trennendes Sandrückhalteorgan aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandrückhalteorgan (17) zwischen dem Dekantationskanal (11) und der Sandabzugrinne (16) einen längs des Dekantationskanals (11) verianfenden Spalt (18) dauernd frei lässt, dessen lichte Weite einen Bruchteil der Breite des Dekantationskanals (11) und der Sandabzugrinne (16) beträgt, dass am einen Ende und im oberen Teil der Sandabzugrinne (16) ein Spülwassereinlauf (25) in einem seitlichen Abstand vom Spalt (18) angeordnet ist,
und dass am anderen Ende der Sandabzugrinne (16) ein Sand- und Wasserablauf (33) mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schliessenden Absperrorgan (30) vorhanden ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Anlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülwassereinlauf (25) über eine Rohrleitung (26) mit einem oberen Teil des Dekantationskanals (11) in Vergindung steht.
2. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dekantationskanal (11) unmittelbar über seiner Sohle (14, 15), dem Sandrückhalteorgan (17) und dem Spalt (18) ein wahlweise zu öffnendes und zu schliessendes Absperrorgan (30) aufweist, das den Dekantationskanal (11) von einem Sandund Wasserablauf (33) trennt bzw. mit diesem verbindet.
3. Anlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandabzugrinne (16) und der Dekantationskanal (11) durch ein gemeinsames Schütz (30), das verschieden hoch geöffnet werden kann, von einem gemeinsamen Sand- und Wasserablauf (33) getrennt bzw. mit diesem verbunden sind.
4. Ablage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (18) sich ohne Unterbrechung über die gesamte Länge der Sandabzugrinne (16) er streckt.
5. Anlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandrückhalteorgan (17) aus mindestens einer Platte besteht, die im Querschnitt des Dekantationskanals (11) gegen den Spalt (18) hin schräg abwärts geneigt ist, und dass der Spülwassereinlauf (25) unterhalb des Sandrückhalteorgans (17) angeordnet ist.
6. Anlage nach Unteranspruch 5, bei welcher die Sohle des Dekantationskanals im Querschnitt durch V-förmig angeordnete Wandungen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass einer der V-förmig angeordneten Wandungen (14, 15) ein weiter oben liegendes unteres Ende (19) als die andere aufweist und dass das plattenförmige Sandrückhalteorgan (17) teils an die weiter oben endende Wandung (14) anliegt und über diese hinaus gegen das untere Ende (20) der gegenüberliegenden Wandung (15) ragt, so dass der Spalt (18) an der tiefsten Stelle des Dekantationskanals (11) verläuft.
7. Anlage nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (18) in bezug auf die vertikale Längsmittelebene der Sandabzugrinne (16) seitlich versetzt angeordnet ist.
8. Anlage nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (18) unmittelbar an eine Seitenwand (22) der Sandabzugrinne (16) angrenzt.
9. Anlage nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandrückhalteorgan (7) in Richtung quer zur Längsrichtung des Dekantationskanals (11) verschiebbar ist, damit die lichte Weite des Spaltes (18) ver änderbar ist.
10. Anlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandrückhalteorgan (17) aus mehreren in Längsrichtung des Dekantationskanals (11) aneinandergereihten Platten besteht, die einzeln verschiebbar sind.
11. Anlage nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite des Spaltes (18) 1 bis 10 cm, vorzugsweise 3 bis 8 cm, beträgt bei einer Breite der Sandabzugrinne (16) von mindestens 0,5 m.
12. Anlage nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite des Spaltes (18) vom Einlaufende (12) des Dekantationskanals (11) zum Auslaufende (13) desselben zunimmt.
PATENTANSPRUCH 11
Verfahren zum Betrieb der Wasserentsandungsanlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das Absperrorgan (30) der Sandabzugrinne (16) gegen den Sand- und Wasserablauf (33) jeweils mindestens so lange geschlossen hält, bis sich Sand in der Sandabzugrinne (16) bis hinauf zum Spalt (18) und auch oberhalb des Spaltes (18) auf der Sohle (14, 15) des Dekantationskanals (11) und auf dem Sandrückhalteorgan (17) abgelagert hat, und dass man nachher das Absperrorgan (30) vorübergehend öffnet, um das eine Ende der Sandabzugrinne (16) mit dem Sand- und Wasserablauf (33) zu verbinden, damit Wasser aus der Sandabzugrinne (16) abfliesst und Spülwasser durch den Spülwassereinlauf (25) am gegen überliegenden Ende der Sandabzugrinne (16) nachströmt,
wodurch der in der Sandabzugrinne abgelagerte Sand (34) und anschliessend der durch den Spalt (18) hindurch aus dem Dekantationskanal (11) in die Sand abzugrinne (16) gelangende Sand (35) aus der Sand abzugrinne (16) ausgeschwemmt wird.
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Water desanding system
The present invention relates to a water desanding plant with a decantation channel and a sand extraction device arranged on the bottom of the same, which has a sand discharge channel running along the decantation channel and a sand retention element separating it from the decantation channel.
Water desanding systems are used wherever a river can be used to drive the turbines of a hydropower plant, for drinking water treatment, for irrigation purposes, or for cooling nuclear power plants, etc. Practically all rivers show, in addition to pollution from suspended matter such as wood, leaves and other waste, a more or less large load of bed load.
The latter is made up of gravel, which is carried along on the bed of the river bed by the drag of the water, and grains of sand that are partly suspended in the moving water. With a suitable arrangement of the water catchment, taking into account the flow, the sediment with a grain size that is not too small can be prevented from entering the water catchment. Grains of sand whose grain size is less than a few mm in diameter, on the other hand, remain partially suspended in the captured water and must be separated out after the water has been captured in the decantation channel of a desanding plant of the type mentioned above. The length of the decantation channel and the flow time of the water depend on the size of the sand grains and their sinking speed in the calm water.
The sand deposited on the bottom of the decantation channel must be evacuated continuously or periodically by means of the sand extraction device.
In a known desanding plant (Swiss patent specification fr. 316 341) the sand extraction device has a sand discharge channel running along the bottom of the decantation channel and a flushing hole plate separating this from the decanting channel, over which a slide is arranged, through which the flushing holes are closed and opened watertight can. The slide extends over the entire length of the decantation channel and is displaceable in the longitudinal direction. The flush hole plate and the slide can both be flat or have a V-shaped cross section, viewed in the longitudinal direction of the decantation channel and the sand discharge channel.
For normal operation of the desanding plant, the flushing holes are closed by the contactor so that neither sand nor water can get into the sand drainage channel. At time intervals, the slide is pushed into such a position for a relatively short period of time that the flushing holes of the flushing hole plate are open so that the sand deposited on the bottom of the decantation channel is flushed into and out of the sand drainage channel through part of the water above it.
In the case of the desanding plant described, moving the slide, especially in automatic mode, can cause difficulties under certain circumstances and cause malfunctions because the slide is loaded by the deposited sand.
The object of the invention is to design a water desanding system of the type mentioned at the beginning in a simpler and more reliable manner. In the water desanding system according to the invention, this object is mainly achieved in that the sand retention element between the decantation channel and the sand discharge channel permanently leaves a gap running along the decantation channel free, the clear width of which is a fraction of the width of the decantation channel and the sand discharge channel that at one end and In the upper part of the sand drainage channel, a flushing water inlet is arranged at a lateral distance from the gap, and that at the other end of the sand drainage channel there is a sand and water drainage with a shut-off device that can be opened and closed as desired.
This design of the desanding system has the advantage that the sand retention element has no slide or the like and instead a shut-off element, which is largely insensitive to the effects of sand and freed from the load of the deposited sand, is present on the sand and water drain of the sand drainage channel.
The invention also relates to a method for operating the water desanding system according to the invention. This method is characterized in that the shut-off device of the sand drainage channel is kept closed against the sand and water drainage at least until sand is deposited in the sand drainage channel up to the gap and also above the gap on the bottom of the decantation channel and on the sand retention element and that afterwards the shut-off device is temporarily opened in order to connect one end of the sand drainage channel to the sand and water drain, so that water flows out of the sand drainage channel and flushing water flows in through the flushing water inlet at the opposite end of the sand drainage channel,
whereby the sand that has collected in the channel and then the sand passing through the gap from the decantation channel into the sand discharge channel is flushed out of the sand discharge channel.
Further details and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the description that follows and from the associated drawings, in which the invention is illustrated purely by way of example.
Fig. 1 shows schematically a longitudinal section through a water desanding system with the features ge according to the invention.
Fig. 2 shows on a larger scale a cross section along the line II-II in Fig. 1, but the contactor is drawn in the raised position.
FIG. 3 shows, on an even larger scale, a partial cross-section along the line III-III in FIG. 1.
The water desanding plant shown has a decantation channel 11 with an inlet 12 for the water to be sent and an outlet 13 for the water that has been freed from the sand. The bottom of the decantation channel 11 is formed by walls 14 and 15 which are intimately arranged in cross section V-shaped. Below the decantation channel 11 there is a sand discharge device which has a sand discharge channel 16 running along the channel 11, the cross section of which is smaller than that of the decantation channel 11.
The sand discharge channel 16 is separated from the decantation channel 11 by a plate-shaped sand retaining element 17 which permanently leaves a relatively narrow gap 18 running along the decantation channel 11 as a connection between the channel 11 and the channel 16. The gap 18 expediently extends without any interruption over the entire length of the sand discharge channel 16. Since the length of the decantation channel 11 in practice z. B. can be 20 to 40 m, the sand retention member 17 is expediently formed from several separate plates that are lined up along the channel 11 without gaps. In particular, it can be seen from FIG. 3 that the two walls 14 and 15, which are arranged in a V-shape, are unequal.
One wall 14 has a lower end 19 which is higher up than the corresponding lower end 20 of the other wall 15. The plate-shaped sand retention element 17 is partly applied to the wall 14 which ends further up and protrudes beyond the same towards the lower end 20 the opposite wall 15, so that the gap 18 between the sand retaining member 17 and the lower end 20 of the wall 15 is present. It can be seen that the sand retaining element 17 runs obliquely downwards towards the gap 18 with the same inclination as the wall 14 and that the gap 18 is located at the lowest point of the decantation channel 11.
In order to be able to adjust the clear width of the gap 18 in accordance with the conditions prevailing in the specific case, such as the amount of water available, grain size of the sand, type and size of the remaining suspended matter in the water, the sand retention element 17 is expedient in a direction transverse to the longitudinal direction of the decantation channel 11 slidably mounted on the wall 14. Fastening means 21, such as. B.
Screws and nuts are available for fixing the sand retaining element 17 in the selected position.
If, as will mostly be the case in practice, the sand retaining element 17 is composed of a series of separate plates, each of these plates can advantageously be individually displaceable and lockable.
It is then possible to adjust the plates in such a way that the clear width of the gap 18 is different at different points along the decantation channel 11, for example so that the clear width of the gap 18 increases from the inlet 12 to the outlet 13 of the channel 11, which can be beneficial in certain cases.
The clear width of the gap 18 is always only a fraction of the width of the decantation channel 11 and the sand discharge channel 16. For example, if the sand discharge channel has a width between 0.5 and 1 m, the clear width of the gap 18 is 1 to 10 cm, preferably 3 to 8 cm.
The sand discharge channel 16 is laterally offset with respect to the vertical longitudinal center plane of the decantation channel 11, such that the gap 18 is not located in the longitudinal center plane of the channel 16. The arrangement is expediently made such that the gap 18 directly adjoins a side wall 22 of the sand discharge channel 16.
At one end of the sand discharge channel 16, a flushing water inlet 25 opens into the upper part of the sand discharge channel at a lateral distance from the gap 18.
The rinsing water inlet 25 is conveniently located directly under the sand retaining element 17 and is permanently connected to the decantation channel 11 via a pipe 26. The abge from the inlet 25 turned end 27 of the pipeline 26 is located near the inlet 12 in the upper part of the decantation channel 11, d. H. at a relatively shallow depth below the intended water level 28. The end 27 of the pipeline 26 carries a pipe section 29 directed in the transverse direction of the decantation channel 11, the middle section of which is connected to the pipeline 26 and the two ends of which are open.
At the end of the sand discharge channel 16 facing away from the rinsing water inlet 25, there is a contactor 30 which is vertically movable in guides 31 and can be actuated by means of a rod 32 by a drive device (not shown). The gate 30 can be opened at different heights and serves as a shut-off device for the sand discharge channel 16 and also as a shut-off device for the lower part of the decantation channel 11 against a sand and water drainage channel 33, which is arranged below the outlet 13 for the water freed from the sand.
The water desanding system described is operated as follows:
During normal operation, the gate 30 is completely lowered so that it blocks the decantation channel 11 and the sand discharge channel 16 against the sand and water drainage channel 33 in a watertight manner. The water flowing through the inlet 12 into the decantation channel 11 not only fills this channel 11, but also the sand discharge channel 16 and the pipeline 26.
The sand supplied with the water finds an opportunity in the decantation channel 11 to settle, so that water largely freed of sand leaves the decantation channel 11 through the outlet 13. The abge set sand trickles on the sloping walls 14 and 15 of the bottom of the decantation channel 11 and on the sand retaining member 17 against the gap 18. Through the gap 18, the sand enters the sand channel 16 until a sand deposit is formed in it
34 extends up to the level of the gap 18 and subsequently clogs the gap 18. The remaining sand can no longer pass through the gap 18 and forms a sand deposit 35 in the lower part of the decantation channel 11, the sand retaining element 17 and the natural slope of the sand deposit 34 preventing the sand from completely filling the sand channel 16.
The flushing water inlet 25 is therefore always located above the sand deposit 34 in the sand drainage channel 16.
If, after some operating time, the sand deposit 35 in the lower part of the decantation channel 11 has grown considerably, so that it is necessary to remove the sand, the gate 30 is moved upwards, but only so far that the sand discharge channel 16 against the sand - and the water drainage channel 33 is opened, but not the decantation channel 11. Now the water present in the sand drainage channel 16 flows into the drainage channel 33, with water flowing through the pipe 26 and the rinsing water inlet 25 into the sand drainage channel 16 at the opposite end, because the sand deposit 35 in the lower part of the decantation channel 11 practically prevents water from entering through the gap 18 sufficiently quickly.
Since the water flowing in through the flushing water inlet 25 has a considerable gradient, it shoots with considerable force over the sand deposit 34 in the sand discharge channel 16, whereby the sand deposit 34 is washed away in a short time so far that it no longer clogs the gap 18. As soon as the gap 18 is completely or partially cleared from below in this way, the sand 35 deposited on the bottom 14, 15 and the sand retaining element 17 trickles very quickly through the gap 18 into the sand drainage channel 16 under the influence of the water pressure above it, from where it is first conveyed into the drainage channel 33 by the water from the rinsing water inlet 25 and later also by water flowing in from the decantation channel 11 through the gap 18.
The water flowing in through the gap 18 generates a strong rotational flow due to its inclined direction of flow in the sand discharge channel 16, which automatically restricts the amount of water flowing in from the flushing water inlet 25. This can lead to a reduction in the inflow from the flushing water inlet 25 to about 10% of the initial inflow rate, as a result of which flushing water is saved. As soon as the sand deposits 34 and 35 are at least almost completely flushed into the sand and water drainage channel 33, the contactor 30 is closed again, after which normal operation, as described above, continues until flushing is required again.
The described flushing takes only a relatively short period of time. In the case of the decantation channel of, for example, 35 m in length with a sand deposit of 30 to 60 m3, flushing takes only 3 to 6 minutes, with the amount required for flushing being on average less than 10% of the total amount of water supplied to the system .
The values listed were obtained for a disinfection system with the following operating data:
Amount of water to be emitted 5.4 myzus Degree of desanding 0.2 mm Length of the decantation channel 11 35.0 m Width of the sand discharge channel 16 1.0 m Clear width of the gap 18 3 to 8 cm
50 tons of sand per day
Rinsing interval time 24 to 48 hours.
Rinsing takes 3 to 6 minutes.
Flush water volume (average) 0.33 m3 / s
It is possible to have the flushes of the type described run automatically at predetermined time intervals. After a long period of operation it can happen that the gap 18 is blocked by wood, stones or the like. In such a case, the described type of flushing of the sand discharge channel 16 is not sufficient to completely clear the gap 18 and to convey away all the deposited sand from the decantation channel 11.
To remove the mentioned clogging of the gap 18, an additional top flushing is carried out in the described desanding system as follows:
The gate 30 is raised so far that not only the sand discharge channel 16, but also the lower part of the decantation channel 11 directly above the base 14, 15, the sand retaining element 17 and the gap 18 against the sand and water drainage channel 33 is opened . The water present in the decantation channel 11 pours into the drainage channel 33, whereby the deposits such as wood, stones, sand, etc. lying on the sole 14, 15 of the decantation channel and on the sand retaining element 17, are caused by the drag force of the water into the drainage channel 33 are flooded so that the gap 18 is cleaned in a short time. The contactor 30 is then lowered back into its closed position.
In order to save water during the above-described rinse, it is expedient to shut off the inflow of water to the inlet 12 of the decantation channel 11 by a weir, not shown. This top rinse only needs to be carried out when necessary and at relatively long time intervals, for example only in 14 days.
In practice, it is customary to arrange two or more desanding systems in parallel next to one another if a correspondingly large amount of water is to be freed from sand carried along. It is then advisable not to flush the adjacent systems at the same time, but one after the other in a predetermined cyclical order to remove the sand deposits. The sand and water drainage channel 33 can be common to all parallel desanding plants.
It is clear that instead of the contactor 30, other shut-off devices can be present. So it is e.g. B.
possible to provide two separate and mutually independent slides, one of which allows the sand discharge channel 16 and the other to block the decantation channel 11 from the sand and water discharge channel 33.
Among the advantages of the desanding system described are to be emphasized in particular: high operational reliability and the possibility of fully automatic operation, since no slide under the load of deposited sand has to be operated; simple mechanical structure; simple control and operation; effective flushing of the sand drainage channel 16 with relatively little flushing water consumption; Possibility of flushing the bottom 14, 15 of the decantation channel 11, the sand retaining element 17 and the gap 18; Adaptability to different amounts of water and grain sizes of the sand by changing the clear width of the gap 1.8.
PATENT CLAIM 1
Water desanding plant with a decantation channel and a sand extraction device arranged on the bottom thereof, which has a sand discharge channel running along the decantation channel and a sand retention element separating this from the decantation channel, characterized in that the sand retention element (17) is between the decantation channel (11) and the sand discharge channel (16) a gap (18) which narrows along the decantation channel (11) and whose clear width is a fraction of the width of the decantation channel (11) and the sand discharge channel (16) is that at one end and in the upper part of the sand discharge channel (16) Rinsing water inlet (25) is arranged at a lateral distance from the gap (18),
and that at the other end of the sand discharge channel (16) there is a sand and water drain (33) with a shut-off device (30) that can be opened and closed as required.
SUBCLAIMS
1. Plant according to claim I, characterized in that the rinsing water inlet (25) is connected to an upper part of the decantation channel (11) via a pipe (26).
2. Plant according to dependent claim 1, characterized in that the decantation channel (11) has a shut-off element (30) which can be opened and closed as required directly above its bottom (14, 15), the sand retention element (17) and the gap (18), which separates or connects the decantation channel (11) from a sand and water drain (33).
3. Plant according to dependent claim 2, characterized in that the sand discharge channel (16) and the decantation channel (11) are separated or separated from a common sand and water drain (33) by a common contactor (30) which can be opened at different heights. are connected to this.
4. Tray according to claim I, characterized in that the gap (18) extends without interruption over the entire length of the sand discharge channel (16).
5. Plant according to claim I, characterized in that the sand retention element (17) consists of at least one plate which is inclined downward in the cross section of the decantation channel (11) towards the gap (18), and that the flushing water inlet (25) below of the sand retaining member (17) is arranged.
6. Plant according to dependent claim 5, in which the bottom of the decantation channel is formed in cross section by walls arranged in a V-shape, characterized in that one of the walls (14, 15) arranged in a V-shape has a lower end (19) higher up than has the other and that the plate-shaped sand retention element (17) rests partly on the wall (14) ending further up and protrudes beyond this against the lower end (20) of the opposite wall (15), so that the gap (18) on the lowest point of the decantation channel (11).
7. Plant according to claim I or one of the dependent claims 1 to 6, characterized in that the gap (18) is arranged laterally offset with respect to the vertical longitudinal center plane of the sand discharge channel (16).
8. Plant according to dependent claim 7, characterized in that the gap (18) directly adjoins a side wall (22) of the sand discharge channel (16).
9. Plant according to claim I or one of the dependent claims 1 to 6, characterized in that the sand retaining element (7) is displaceable in the direction transverse to the longitudinal direction of the decantation channel (11) so that the clear width of the gap (18) can be changed ver.
10. Plant according to dependent claim 9, characterized in that the sand retaining element (17) consists of several plates which are lined up in the longitudinal direction of the decantation channel (11) and which are individually displaceable.
11. Plant according to claim I or one of the dependent claims 1 to 6, characterized in that the clear width of the gap (18) is 1 to 10 cm, preferably 3 to 8 cm, with a width of the sand discharge channel (16) of at least 0, 5 m.
12. Plant according to claim I or one of the dependent claims 1 to 6, characterized in that the clear width of the gap (18) increases from the inlet end (12) of the decantation channel (11) to the outlet end (13) of the same.
PATENT CLAIM 11
Method for operating the water desanding system according to claim 1, characterized in that the shut-off device (30) of the sand discharge channel (16) is kept closed against the sand and water drain (33) at least until sand is in the sand discharge channel (16) up to the gap (18) and also above the gap (18) on the bottom (14, 15) of the decantation channel (11) and on the sand retention element (17), and that the shut-off element (30) is then temporarily opened to to connect one end of the sand drainage channel (16) to the sand and water drainage (33) so that water flows out of the sand drainage channel (16) and rinsing water flows through the rinsing water inlet (25) at the opposite end of the sand drainage channel (16),
whereby the sand (34) deposited in the sand drainage channel and then the sand (35) coming through the gap (18) from the decantation channel (11) into the sand drainage channel (16) is flushed out of the sand drainage channel (16).
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