DE69321310T2 - Spülwasserabzugsrinne für Filterspülung in biologischer Wasserbehandlung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Waschen von Filtern aus körnigem Material für das biologische Behandeln von Abwässern und betrifft insbesondere eine Vorrichtung für das Sammeln und Ablassen des Waschwassers.
• Bei der biologischen Abwasserbehandlung mit Filtern aus körnigem Material werden die Schwebstoffe, die sich im zu reinigenden Abwasser befinden, oberhalb der Filtermasse zurückgehalten, und das gereinigte Abwasser wird hinter dem Filter aufgesammelt. Eine gewisse Menge an kleineren Verunreinigungsteilchen geht jedoch durch die Filtermasse und wird zwischen den Körnern eingeschlossen, wodurch die Leistung des Filters allmählich abnimmt. Daher besteht die Notwendigkeit das Filtermaterial periodisch zu waschen.
• Bisher besteht die zum Waschen der oben erwähnten Filter verwendete Technik, welche in den Kläranlagen eingesetzt wird, allgemein darin, daß gleichzeitig Luft und Wasser in großen Mengen durch den Filter hindurchgeleitet werden.
• So können die hohen Flußgeschwindigkeiten der Fluide die Körner aus ihrem Verband verwirbeln, wodurch die aus dem Abwasser stammenden Schwebstoffe, die sich im Laufe der aufeinanderfolgenden Filtrierungsvorgänge in den Poren zwischen den Körnern angesammelt und zum Verstopfen der Filter geführt haben, abgelöst und aus der Filtermasse mit dem Waschwasser fortgespült werden.
• Diese Technik weist dennoch eine Vielzahl von Nachteilen auf:
• Wenn die Filtermasse aus körnigem Material relativ großer Dichte besteht, beispielsweise Sand, ist das Verfahren zu kostspielig und nicht anwendbar, weil es einen allzu großen Wasserdurchsatz erfordern würde, um die Körner durcheinanderzuwirbeln.
• Besteht dagegen die Filtermasse aus Materialien geringer Dichte, beispielsweise Ton, Schiefer, Anthrazit, Bimsstein oder ähnlichem, so können die Körner aufgrund ihrer Leichtigkeit von den Luftblasen direkt angehoben werden, was ihr Fortspülen durch das Waschwasser, zusammen mit den zwischen den Körnern angesammelten Schwebstoffen, begünstigt, was zu einem Verlust an Filtermaterial führt.
• Um diesen Materialverlust auszugleichen wurden Varianten entwickelt, die darin bestehen, daß Wasser und Luft nacheinander in die Filtermasse eingespritzt werden, da keines dieser Fluide alleine in der Lage ist, die Filterkörner mitzureißen, oder die Dauer des gleichzeitigen Einspritzens von Luft und Wasser wird begrenzt.
• Diese Methoden sichern dennoch kein komplettes Auswaschen der Filtermaterialien, wodurch die Leistung des Filters ungenügend ist.
• Eine Alternative zu dieser Technik des Einspritzens von Luft und Wasser in die Filtermasse besteht darin, nach dem Filter ein Gitter mit kleinerer Maschenweite als der Durchmesser der Filterkörner anzubringen, um die Körner beim Waschen zurückzuhalten.
• Diese Technik ist jedoch dadurch begrenzt, daß das Waschwasser am Filterausgang immer mit Teilchen belastet ist, die sich im Laufe der Filterungsvorgänge zwischen den Körnern angesammelt hatten, und daß das Ansammeln dieser Teilchen am Gitter zu einem schnellen Verstopfen des gleichen führt.
• Um den angegebenen Nachteilen entgegenzuwirken und um das Waschen und Regenerieren des Filters aus körnigem Material ohne Verlust an Körnern sicherzustellen, schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten des Filterwaschwassers vor, die allgemein die Form einer am Filter befestigten Ablaufrinne aufweist, wobei der Filter durch eine Aufwärtsbewegung des Waschwassers regeneriert wird,
• dadurch gekennzeichnet, daß:
• - die Ablaufrinne (1) einen Prismenquerschnitt aufweist, wobei der Scheitel des Prismas oben liegt und offen ist, so daß das Wasser in das Innere der Rinne laufen kann,
• - die Seiten (4, 4') des Prismas einen Winkel alpha von 45 bis 70 Grad mit der Horizontalen bilden und jeweils auf der äußeren Fläche folgendes aufweisen:
• i) einen Wasserüberlauf (5, 5'), der mit der Horizontalen einen Winkel bildet und
• ii) Ablenkbleche (6, 6') zum Kanalisieren des Wasserflusses, wobei diese Ablenkbleche über den höheren Rand des Wasserüberlaufes hinausragen und zwischen den Wasserüberläufen (5, 5') und den Seitenwänden eingefügt sind,
• - zwischen jeder Seite (4, 4') und dem unteren Ende des der jeweiligen Seite entsprechenden Wasserüberlaufes (5, 5') sich eine Öffnung befindet, die das Zurückführen des körnigen Materials zum Filter (3) ermöglicht.
• Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß nach dem Stand der Technik bereits verschiedene Arten von Ablaufrinnen bekannt sind, wie in der britischen Patentanmeldung GB-A-21 18452 und im amerikanischen Patent US-A-4746431 beschrieben. Diese Vorrichtungen können dennoch aufgrund ihrer Struktur den Wasserfluß nicht ausreichend beruhigen, ehe er auf den Ablauf trifft, so daß sie zu einem schlechten Dekantieren der Körner aus dem Wasser, das auf solche Vorrichtungen trifft, führen.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der erste Wasserablauf am unteren Ende mit einer beweglichen, biegsamen Spritzklappe ausgestattet, die als Verschlußklappe wirkt.
• Nach einer weiteren Verbesserung, sind oberen Ränder der Ablaufrinne mit einer gegebenen Neigung gebogen, um einen zweiten Überlauf für das Waschwasser zu bilden.
• Weitere Eigenschaften der Erfindung, werden mit der folgenden Beschreibung deutlich, die eine nicht einschränkende Ausführung betrifft und durch die einzige beigelegte Figur veranschaulicht wird, auf der die Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten des Waschwassers nach der Erfindung die allgemeine Form einer Ablaufrinne (1) hat. Diese wird beim Waschen des Filters oberhalb des körnigen Materials (2) angebracht, welches den Filter (3) darstellt.
• Wie in der Figur ersichtlich, weist die Ablaufrinne eine polyedrische Struktur von der Prismenart auf, deren seitliche Flächen (4, 4') einen Winkel a zwischen 45 und 70 Grad mit der Horizontalen bilden. Nach einer bevorzugten Ausführung bilden die Seitenflächen einen Winkel von 60º mit der Horizontalen. Die Seitenflächen der Ablaufrinne sind jeweils mit einem ersten Wasserüberlauf (5, 5') ausgestattet, der jeweils einem Ablenkblech (6, 6') gegenüber steht, welches als Ablenkungshindernis wirkt. Die oberen Ränder (7, 7') der Ablaufrinne sind vorteilhafterweise mit variabler Neigung zurückgebogen, um einen zweiten Überlauf (8, 8') zu bilden. Der erste Überlauf (5) ist bevorzugterweise senkrecht zu den Seitenflächen der Ablaufrinne angebracht. Aufgrund ihres Prismenquerschnittes ist die Ablaufrinne symmetrisch um die mittlere Achse XX' aufgebaut, wodurch sie aus zwei Halbrinnen G, G' zusammengesetzt wird. Im folgenden beschränkt man sich darauf, den Wasserlauf in der Halbrinne G zu beschreiben, was in der beigefügten Figur durch einen Pfeil dargestellt wird. Beim Einleiten des Waschvorganges werden Luft und Wasser in aufsteigender Richtung durch den Filter (3) geleitet.
• Die Materialkörner (2), aus denen der Filter (3) zusammengesetzt ist, werden durch die Kraft der Luftblasen aus dem Verband gerissen und der Wasserfluß spült dann die zwischen den Körnern gefangenen Schwebstoffe fort, zusammen mit einigen Filterkörnern, in die Richtung des ersten Überlaufes (5). Nachdem der Wasserfluß die Schwelle des ersten Überlaufes (5) erreicht hat, läuft es hinter demselben ab. Die Wasserstrudel werden dann durch das Ablenkblech (6) begrenzt, das dem Wasserlauf ein Hindernis entgegenstellt.
• Nach einer bevorzugten Ausführung wird das Ablenkblech durch eine glatte Platte gebildet. Es kann jedoch auch aus einem Gitter bestehen, deren Maschenweite der Körnergröße des zurückzuhaltenden Materials angepaßt sein muß. Vorteilhafterweise kann es aus einem Plattenstapel oder aus einem Profil bestehen, so daß eine bienenwabenförmige Leitung gebildet wird. Die Richtung des Ablenkbleches (6) ist variabel. Nach einer vorteilhaften Ausführung ist es parallel zum ersten Überlauf (5) angebracht.
• Der Wasserfluß, der gegen das Hindernis stößt, wird gebremst und in eine Ruhezone (9) geleitet, die von der geneigten Seitenfläche (4) der Ablaufrinne begrenzt wird.
• Das Wasser sammelt sich in dieser Zone, wobei die Luftblasen aufsteigen und an der Luft verdampfen.
• Die vom Wasserfluß mitgerissenen Filterkörner (2) werden ebenfalls in der Ruhezone (9) gesammelt und rutschen, aufgrund der Neigung, an der Seitenfläche (4) der Ablaufrinne entlang, bis zum unteren Ende des ersten Überlaufes (5).
• Wie aus der Figur ersichtlich, kann das untere Ende des ersten Überlaufes (5) vorteilhafterweise mit einer beweglichen Spritzklappe (10) ausgestattet werden, die als Verschlußklappe wirkt. Die Körner (2) heben durch ihr eigenes Gewicht die Spritzklappe an und fallen in die körnige Masse (3) zurück, welche den Filter bildet.
• In der Praxis besteht die Spritzklappe aus einem Material, das biegsam genug ist und den Durchlaß der Körner begünstigt. Sie wird in Abhängigkeit von der Korngröße und -dichte des Filtermaterials gewählt.
• Nach einer vorteilhaften Ausführung ist sie aus einem Kunststoff aus der Gruppe der Polymere, der Kopolymere oder der Elastomere gefertigt, die einen guten Widerstand gegenüber chemischen Substanzen, insbesondere Ozon, aufweisen.
• Nach einer Ausführungsvariante kann die Spritzklappe auch aus starrem Material gefertigt sein, wobei sie mit einem Schwimmersystem oder über ein Steuerungsglied gelenkig angebracht wird, um den Durchgang der Körner zu ermöglichen.
• In der Ruhezone fließt das Wasser nach oben und erreicht die Schwelle des zweiten Überlaufes (8), wobei es hinter diesem Ablauf in die Ablaufrinne abfließt.
• Schließlich wird darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung der Erfindung sowohl in Form einer Ablaufrinne als in Form einer halben Ablaufrinne an den entgegengesetzten Rändern des oberen Teils des Filters angebracht werden kann.
• Die Vorrichtung der Erfindung kann sowohl beim Waschen von Festbett- oder Wirbelschicht-Abwasserfiltern als auch zum Waschen von Filtern zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Sammel- und Abflußvorrichtung für das Waschwasser eines mit körnigen Materialien betriebenen Filters für die biologische Abwasserbehandlung, welche die allgemeine Form einer Ablaufrinne (1) hat, die oberhalb des Filters (3) befestigt ist, wobei der Filter durch eine Aufwärtsbewegung des Waschwassers regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Ablaufrinne (1) einen Prismenquerschnitt aufweist, wobei der Scheitel des Prismas oben liegt und offen ist, so daß das Wasser in das Innere der Rinne laufen kann,

- die Seiten (4, 4') des Prismas einen Winkel alpha von 45 bis 70 Grad mit der Horizontale bilden und jeweils auf der äußeren Fläche folgendes aufweisen:

i) einen Wasserüberlauf (5, 5'), der mit der Horizontalen einen Winkel bildet und

ii) Ablenkbleche (6, 6') zum Kanalisieren des Wasserflusses, wobei diese Ablenkbleche über den höheren Rand des Wasserüberlaufes hinausragen und zwischen den Wasserüberläufen (5, 5') und den Seitenwänden eingefügt sind,

- zwischen jeder Seite (4, 4') und dem unteren Ende des der jeweiligen Seite entsprechenden Wasserüberlaufes (5, 5') sich eine Öffnung befindet, die das Zurückführen des körnigen Materials zum Filter (3) ermöglicht.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (4, 4') der Ablaufrinne einen Winkel a von etwa 60 Grad mit der Horizontalen bilden.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Ränder (7, 7') der Ablaufrinne mit einer gegebenen Neigung gebogen sind, um einen zweiten Überlauf (8, 8') zu bilden.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mit einer beweglichen, biegsamen Spritzklappe (10) ausgestattet ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkblech (6) aus mindestens einer glatten Platte besteht.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkblech (6) aus einem Gitter besteht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzklappe (10) aus Kunststoff ist.