Das Dekantieren
Oder wie man das Schwimmende vom Sinkenden trennt
Was ist Dekantieren von Wasser?
Definition von Dekantieren in der Kanalisation
Bei der Wasseraufbereitung wird das Dekantieren (oder auf Englisch „settling“) verwendet. Dabei werden Schwebeteilchen aus dem zu behandelnden Wasser entfernt. Es handelt sich dabei um einen physikalischen Prozess, bei dem Partikel mit einer höheren Dichte als Wasser von der Flüssigkeit, in der sie sich befinden, getrennt werden. Diese Partikel werden dann am Boden des Beckens gesammelt. In einer Kläranlage wird der Begriff „Primärschlamm“ verwendet. Dieser Begriff wird auf eine primäre Klärung vor der biologischen Behandlung angewendet. Von Tertiärschlamm sprechen wir bei allen Schlämmen, die in einer tertiären Behandlungsanlage, wie z. B. einer Kläranlage, gesammelt werden.
Das Dekantieren ist kostenlos. Die Schwerkraft erledigt die Arbeit.
Bedeutung des Absetzens für die Wasserreinigung
Das Absetzen ist ein entscheidender Prozess bei der Wasserreinigung. Sie entfernt effektiv Verunreinigungen wie Sedimente und organische Trümmer. Diese Methode erleichtert nicht nur die Entfernung von Partikeln aus dem Wasser, sondern auch die Extraktion des Wassers aus dem Öl. Somit verbessert sie die Qualität und Sicherheit des geklärten Wassers.
Von den drei Arten der Fest-Flüssig-Trennung ist das Dekantieren die einfachste und kostengünstigste. Es ist daher schade, darauf zu verzichten, da das Dekantieren für sicheres und gesundes Wasser sorgt. Das ist für die menschliche Gesundheit und die Umwelt von entscheidender Bedeutung. Wenn man dies mit anderen Methoden der Wasserreinigung kombiniert, kann man noch reineres und sichereres Wasser erhalten.
Häufige Verwendungen
Das Dekantieren wird in vielen Wasserreinigungsprozessen wie der Abwasserentsorgung, der Trinkwasserproduktion und Aquakultur :
- Im Bereich der Abwasserentsorgung dient die Klärung als Primärbehandlung, um Schwebeteilchen abzuscheiden. Sie wird auch als tertiäre Behandlung eingesetzt, um den Schlamm zu konzentrieren und die Wasserqualität vor der Einleitung zu optimieren.
- Bei der Reinigung von Trinkwasser wird die Dekantierung eingesetzt. Sie entfernt Schwebeteilchen, die die Filter verstopfen könnten.
- In der Aquakultur und Fischzucht besteht seine Aufgabe darin, den Schlamm zu konzentrieren und die Wasserqualität in den Teichen zu verbessern.
Anwendungen der Dekantierung
Abwasserbehandlung: zur Entfernung von Schwebstoffen
Ein wichtiger Bestandteil dieser Behandlung ist die Verwendung von Absetzbecken zur Entfernung von Schwebstoffen. Die primäre Abwasserbehandlung mit einem Pufferbecken ist empfehlenswert, da sie viele Vorteile bietet:
- Primärteiche reduzieren den Gehalt an Schwebstoffen sowie die darin eingebetteten Schadstoffe.
- Kann helfen, den Durchfluss auf der biologischen zu glätten, um den reinigenden Mikroorganismen das Leben zu erleichtern.
- Verringerung der Größe der installierten Geräte, insbesondere der biologischen Belüftung, was zu Kosteneinsparungen führen kann.
- Er spart Stromkosten, da er Spitzenwerte bei der Durchflussmenge zu Spitzenzeiten verhindert. Außerdem beseitigt der Puffer einen Teil der kohlenstoffhaltigen Verschmutzung.
Trinkwasserproduktion: zur Entfernung von Verunreinigungen und zum Schutz des nachgeschalteten Filters
Um die Qualität des Wassers zu gewährleisten, ist es wichtig, vor dem Filtern Verunreinigungen zu entfernen. Hier kommt die Dekantierung ins Spiel.
Es handelt sich um einen Prozess der physikalischen Trennung von Schlamm und Verunreinigungen, die im Wasser schweben. Er besteht darin, dass die Schwebeteilchen aufschwimmen, um sie vom klaren Wasser zu trennen.
Der Prozess besteht aus mehreren Schritten:
- Einem Absetzbecken wird langsam Wasser zugegeben, damit sich die Schwebeteilchen am Boden absetzen.
- Anschließend pumpt man das klare, geklärte Wasser von der Oberseite des Behälters ab und lässt die Verunreinigungen am Boden zurück. Dieser Schritt ist wichtig, da er den nachgeschalteten Filter schützt und seine Effizienz und Wirtschaftlichkeit erhöht.
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Denn Trinkwasser zu produzieren und es zum Waschen eines Filters zu verwenden, macht keinen Sinn. Je öfter ein Filter gewaschen wird, desto mehr verliert die Produktionseinheit an Effizienz und Rentabilität.
Zur Entfernung von Schwebstoffen sorgen Lamellenklärer vor der Filterung für die Qualität des produzierten Wassers. Sie entfernen grobe Verunreinigungen, wodurch die Belastung des nachgeschalteten Filters verringert und seine Lebensdauer verlängert wird.
Aquakultur: Konzentration des Schlamms am Ausgang des Trommelfilters
Bei der Aquakultur werden Wasserorganismen wie Fische, Muscheln und Krustentiere und sogar Pflanzen gezüchtet. Weil 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind, haben die Menschen ihre Bedeutung als Ressource erkannt.
Die Aquakultur nutzt Wasser als Ressource intensiv. Sie stellt einzigartige Herausforderungen an die Behandlung des Schlamms nach der Trommelfiltration.
Der von Trommelfiltersystemen erzeugte Schlamm ist sehr flüssig und lässt sich daher nur schwer konzentrieren. Der Transport von flüssigem Schlamm in Aquakulturen ist teuer. Um die Umweltqualität zu erhalten, ist eine angemessene Behandlung erforderlich. Hier kommt ein Lamellenklärer ins Spiel.
Diese Ausrüstung erhöht die Konzentration des Schlamms nach der Filtration und erleichtert so die Entwässerung.
Abscheidung von schweren Partikeln und Ölen aus Industrieabwässern
Die Abtrennung von schweren Partikeln und Ölen aus Industrieabwässern ist ein sehr wichtiger Schritt. Industrieabwässer können Substanzen enthalten, die für die Umwelt schädlich sind. Zu diesen Stoffen gehören Schwermetalle, Chemikalien und Öle. Daher ist es wichtig, sie zu behandeln, bevor sie in die Umwelt gelangen.
Bei vielen Prozessen werden Wirkstoffe verwendet, die am besten wiederverwendet werden sollten. Beispielsweise enthalten Schneidsäfte Seifenwasser, Öle und die schweren Partikel. Mit einem Lamellenklärer, wie wir ihn herstellen, können diese drei Ströme getrennt wiederverwertet werden. Dadurch wird die Menge des erzeugten Abfalls minimiert und die wiederverwendeten Ressourcen maximiert. Daraus ergibt sich die Bedeutung einer getrennten Sammlung von Schwimmstoffen für die Optimierung der Behandlung von Industrieabwässern.
Welche Arten von Dekanter gibt es?
Primärdekanter und Dekanter-Fermenter
Diese beiden Arten von Dekanter spielen eine wichtige Rolle bei der Abwasserbehandlung. Denn sie tragen dazu bei, Schadstoffe und organische Rückstände zu entfernen. Dadurch wird die Qualität des Wassers, das in die Umwelt geleitet wird, verbessert.
- Primäre Dekanter werden verwendet, um Feststoffe und Fette aus dem Abwasser zu trennen. Sie funktionieren, indem sie das Abwasser langsam durch eine Kammer zirkulieren lassen und dabei grobe Abfälle und Fette am Boden trennen. Der Schlamm wird dann entfernt und zur weiteren Behandlung in die Faulbehälter (Dekanter) geleitet.
- Faulbehälter werden verwendet, um organische Stoffe durch einen kontrollierten Fermentationsprozess in einfachere Substanzen zu zerlegen. Sie sind biologische Reaktoren, die mithilfe von Bakterien die restlichen organischen Stoffe im Schlamm abbauen.
Die Mehrkammerdekanter
Mehrkammerdekanter, wie sie seit Jahren in Deutschland eingesetzt werden, sind am leistungsfähigsten.
Sie sollten systematisch in jede Kläranlage einbezogen werden. Es ist nicht entscheidend, den Schlamm lange zu lagern, aber es ist entscheidend, einen Großteil der kohlenstoffhaltigen Verschmutzung zu entfernen. Glättung des Durchflusses vermeidet hydraulische und organische Belastungsstöße.
Mehrkammerdekanter werden im Allgemeinen als effizienter als Einzeldekanter angesehen. Sie sorgen für eine bessere Phasentrennung, reduzieren den anfallenden Schlamm und verbessern die Qualität des aufbereiteten Wassers.
Die Klärer
Ihr Hauptzweck ist es, die im Wasser schwebenden Feststoffe abzutrennen, um klares und sicheres Wasser zu produzieren. Klärer, einschließlich Absetzbecken, funktionieren, indem sie das zu behandelnde Wasser langsam durch eine Sedimentationsfläche fließen lassen. Dadurch können sich die abgesetzten Feststoffe am Boden des Klärbehälters absetzen.
Sie sind in der Regel kreisförmige Bauwerke, die von der Zentrale gespeist werden. Nach der biologischen Behandlung trennen sie den Schlamm vom behandelten Wasser und ermöglichen so eine Eindickung des Schlamms.
Sie ist das am weitesten verbreitete Bauwerk in der tertiären Abwasserbehandlung, benötigt aber viel Grundfläche. Außerdem ist eine Kläranlage nur selten mit einer Schwimmblattrückgewinnung ausgestattet.
Mit einem Lamellenklärer kann also auf einer zehnmal kleineren Fläche die gleiche Leistung wie mit einem Klärer erzielt werden. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Klärer nicht alle Schadstoffe aus dem Abwasser entfernen können. Sie müssen zusammen mit anderen Behandlungen eingesetzt werden, um ein vollständig aufbereitetes Wasser zu erhalten. Es ist wichtig, einen Klärer auszuwählen, der den Anforderungen des Standorts, wie Größe und Verarbeitungskapazität, entspricht. Auch die Eigenschaften des zu behandelnden Wassers müssen berücksichtigt werden.
Lamellendekanter
In der Wasserindustrie werden häufig Lamellendekanter eingesetzt.
Im Gegensatz zu Klärbecken, die viel Bodenfläche benötigen, brauchen Lamellenklärer weniger Platz und sind trotzdem leistungsfähig. Sie arbeiten mit geneigten Platten, um das Abwasser in drei Ströme zu trennen: Überstand, Schwimmstoffe und Schlamm.
Der Überstand wird an anderer Stelle behandelt, während der Schlamm einer weiteren Behandlung unterzogen wird. Lamellendekanter haben eine spezielle Rutsche, in der die Schwimmstoffe gesammelt werden. Dies sorgt für eine bessere Trennung und verringert den Abfall für die Endbehandlung. Sie sind die kompaktesten unter den Absetzanlagen. Lamellenklärer können zur Behandlung einer Vielzahl von industriellen und kommunalen Abwässern eingesetzt werden. Man kann sie besonders bei Anwendungen mit begrenztem Platzangebot einsetzen.
Wann ist das Dekantieren nicht empfehlenswert?
Geringe Sedimentation eines Abwassers
Die geringe Sedimentation eines Abwassers kann eine erhebliche Herausforderung für seine ordnungsgemäße Behandlung darstellen.
- Wenn sich das Abwasser nicht gut in klares Wasser und Sedimente trennt, wird seine Behandlung kompliziert. Dadurch wird es schwierig, seine Belastung mit Schwebstoffen zu reduzieren. Bevor Sie eine Absetzanlage in Betracht ziehen, sollten Sie einen Absetztest durchführen. Dieser Test bewertet die Leistung des Abwassers und legt fest, welche Verbesserungsmaßnahmen erforderlich sind.
- Ist eine vorgeschaltete Koagulationsflockung vorgesehen, wird zunächst ein Jar-Test durchgeführt. Dieser Test bestimmt die optimalen Dosierungen von Koagulierungs- und Flockungsmitteln, um die Sedimentation des Abwassers zu verbessern. Die Optimierung der Sedimentation des Abwassers verbessert die Gesamtleistung des Aufbereitungssystems.
- Es kann jedoch notwendig sein, verschiedene Ansätze zu testen, um denjenigen zu finden, der für jedes spezifische Abwasser am besten funktioniert.
Faktoren, die die Effizienz des Absetzens beeinflussen können
Beschränkungen in Bezug auf die Verarbeitungskapazität
Die Klärung ist wirksam, um klares Wasser von Schwebstoffen (SSM) zu trennen. Sie kann jedoch an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen.
Ein Lamellenklärer kann durch die Reduzierung des Schwebstoffs einen Wirkungsgrad von 80-90% erreichen. In manchen Situationen kann der verbleibende Schwebstoffgehalt jedoch 30 mg/L überschreiten. In manchen Fällen ist die Einhaltung der Wasserqualitätsstandards komplex. Dann kann es notwendig sein, weitere Aufbereitungsschritte hinzuzufügen.
Daher empfehlen wir in solchen Fällen, einen Trommelfilter nach einem Lamellenklärer zu kombinieren. Dieses System kann dazu beitragen, die verbleibenden Schwebstoffmengen deutlich zu reduzieren. Dies ermöglicht somit eine bessere Abscheidung von Feinpartikeln, wodurch die Wasserqualität verbessert wird. Auf diese Weise kann eine normgerechte Wasserqualität sichergestellt werden. Dies minimiert die Kosten und die Umweltauswirkungen der Aufbereitung.
Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)
Dimensionierung und Kosten
Die Lagerung von Schlamm
Zur Verbesserung der Absetzleistung, Es ist möglich, chemische Stoffe wie Koagulantien und Flockungsmittel hinzuzufügen. Je schwerer ein Molekül ist, desto besser setzt es sich ab. Betrachten wir zum Beispiel Sand, so wird er sich sehr gut absetzen! Im Gegensatz dazu werden sehr leichte Partikel, wie z. B. sehr belüfteter Schlamm, sehr langsam dekantieren. In diesen Fällen werden die berühmten Koagulierungs- und Flockungsmittel eingesetzt, um die Masse der Partikel und damit ihre Absetzbarkeit zu erhöhen. Bei manchen Verfahren wird zusätzlich zu den Koagulanzien und Flockungsmitteln Mikrosand eingesetzt.
In einer Kläranlage ist das am häufigsten verwendete Koagulans Eisenchlorid: FeCl₃. Es ist eine orangerote Flüssigkeit, sehr wirksam und billiger als andere Koagulantien, die man finden kann.
Was die Flockungsmittel betrifft, so gibt es alle Arten von Flockungsmitteln, und jede Schlammart hat ein Flockungsmittel, mit dem sie am besten reagiert. Man sollte mehrere Produkte testen, um den idealen Kandidaten zu identifizieren, indem man Testgläser anfertigt.
In der Tat stellen Koagulierungs- und Flockungsmittel im Betriebsbudget einer Kläranlage einen großen Kostenpunkt dar.
Koagulantien und Flockungsmittel
Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Dimensionierung ist die Lagerzeit des Schlamms. Dies wirkt sich direkt auf die OPEX (Betriebskosten) und CAPEX (Baukosten) aus. Ein großzügig bemessener Absetzteich kann mehr Schlamm aufnehmen. Dies verringert die Häufigkeit der notwendigen Entleerungen. Im Grunde gilt: Je mehr man am Anfang investiert (CAPEX), desto geringer sind später die OPEX. Wie bei jedem Projekt ist es besser, eine langfristige Vision zu haben und die Gesamtkosten abzuschätzen.
Optimierung von Dekanter für die Schlammlagerung
Der Lamellenklärer ist nicht für die Lagerung von Schlamm ausgelegt. Stattdessen ist der Faulbehälter speziell für diese Funktion dimensioniert. In der Regel werden alle Schlammlager aus Beton gebaut.
Die Konzentration des Schlamms hängt von seiner Verweildauer ab. Dieser Konzentrationsverlauf ist jedoch nicht linear. Nach einer bestimmten Zeit, normalerweise 6 Monate, ändert sich die Konzentration kaum noch. Dennoch kann eine großzügige Dimensionierung eines Absetzbeckens für die Schlammlagerung die Konzentration des Schlamms um bis zu 50 % erhöhen! Dadurch sinken das Schlammvolumen und die Betriebskosten!
Ab einer bestimmten Anlagengröße schließlich ist das Volumen des anfallenden Schlamms so groß, dass andere Extraktionsmethoden wie Bandfilter oder Zentrifugation in Betracht gezogen werden müssen.
Die anderen Einstellungen
Schließlich spielen noch einige andere Faktoren eine Rolle. Zum Beispiel: BSB5-Belastung, Spitzenabfluss, Puffervolumen, Sedimentationsvolumen, Auswirkungen von FeCl3 und Denitrifikation… All diese Parameter beeinflussen die Berechnung eines Wasserklärbeckens. Um noch weiter zu gehen, haben wir ein Online-Formular zur Bemessung eines Lamellenabsetzbeckens erstellt und ein weiteres, um Ihren Schlammindex und Ihre Hazen-Geschwindigkeit zu bestimmen!
Faktoren, die das Absetzen beeinflussen
Das Absetzen ist für die Wasseraufbereitung unerlässlich, aber es gibt verschiedene Faktoren, die ihre Wirksamkeit beeinflussen können.
- Einer der wichtigsten Faktoren ist ein hoher Durchfluss. Ein hoher Durchfluss kann die Effizienz verringern, da die Verweilzeit, die für die Sedimentation der Partikel benötigt wird, verkürzt wird.
- Außerdem kann eine niedrige Konzentration an Schwebstoffen (SSM) die Effizienz des Absetzens beeinträchtigen. Es kann schwieriger sein, diese Stoffe vom klaren Wasser zu trennen. Die Temperatur ist ein entscheidender Faktor, der bei der Klärung berücksichtigt werden muss. Denn Temperaturschwankungen können die Löslichkeit von Koagulantien und Flockungsmitteln beeinflussen und sich so auf die Flockenbildung auswirken.
- Der pH-Wert spielt eine Rolle für die Effizienz des Absetzens. Er beeinflusst nämlich die Oberflächenladung der Schwebeteilchen und ihre Fähigkeit zu agglomerieren.
Um ein effektives Absetzen zu gewährleisten, ist es daher wichtig, diese Faktoren zu kontrollieren und die Dosierungen entsprechend anzupassen.
