Das Prinzip des Absetzens: Die Sedimentationsgeschwindigkeit

Das Absetzen ist ein Prozess, bei dem feste Partikel im Wasser auf der Grundlage ihrer Dichte getrennt werden.

  • Schwere Partikel: Sie setzen sich schnell am Boden des Beckens ab, da sie dichter als Wasser sind.
  • Leichte Partikel: Wenn ihre Dichte in etwa der von Wasser entspricht, bleiben sie in der Schwebe und setzen sich nicht leicht ab.

Schlüsselindikator: Die Fähigkeit des Schlamms, sich abzusetzen, wird durch den Schlamm-Index (oder Sludge VolumeIndex – SVI) gemessen. Je niedriger dieser Index ist, desto leichter können sich die Partikel absetzen.

Die verschiedenen Arten der Dekantierung

  • Schwerkraftdekantierung: Sie ist einfach und wirtschaftlich und beruht auf der natürlichen Trennung von Schwebeteilchen durch die Schwerkraft.
  • Zentrifugaldekantierung: Wird für feinere Partikel verwendet und beschleunigt die Trennung durch die Erzeugung einer Zentrifugalkraft.
  • Lamellendekantierung: Eine optimierte Version, bei der schräge Platten die Kontaktfläche vergrößern und so eine schnellere Trennung ermöglichen.
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Wie trennt das Dekantieren feste Teilchen von Flüssigkeiten?

Das Dekantieren ist ein physikalischer Prozess, der zur Trennung von festen Partikeln aus Flüssigkeiten verwendet wird und auf deren Dichteunterschied beruht. Dieser Prozess läuft in einem Absetzbecken in mehreren Schritten ab.

  • Zunächst werden die festen Partikel, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, gemischt und dann eine Zeit lang stehen gelassen.
  • Während dieser Zeit verlieren die festen Partikel ihre kinetische Energie, setzen sich am Boden des Behälters ab und bilden eine separate Schicht.
  • Das Ziel ist, dass die Partikel ihre kinetische Energie verlieren, sodass man sie leicht vom Grund des Bauwerks aufsammeln kann.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Dekantieren feste Partikel, die eine ähnliche Dichte wie die Flüssigkeit haben, nicht abtrennen kann. In diesem Fall ist die Filtration zu bevorzugen. Wenn die Partikel schwimmen, werden andere Methoden wie Filtration oder Flotation empfohlen.

Wie kann man die Partikelgröße verringern?

Das Dekantieren ist ein physikalischer Prozess, der zur Trennung von festen Partikeln aus Flüssigkeiten verwendet wird und auf deren Dichteunterschied beruht. Dieser Prozess läuft in einem Absetzbecken in mehreren Schritten ab.

  • Zunächst werden die festen Partikel, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, gemischt und dann eine Zeit lang stehen gelassen.
  • Während dieser Zeit verlieren die festen Partikel ihre kinetische Energie, setzen sich am Boden des Behälters ab und bilden eine separate Schicht.
  • Das Ziel ist, dass die Partikel ihre kinetische Energie verlieren, sodass man sie leicht vom Grund des Bauwerks aufsammeln kann.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Dekantieren feste Partikel, die eine ähnliche Dichte wie die Flüssigkeit haben, nicht abtrennen kann. In diesem Fall ist die Filtration zu bevorzugen. Wenn die Partikel schwimmen, werden andere Methoden wie Filtration oder Flotation empfohlen.

Die physikalischen Kräfte, die das Absetzen ermöglichen

Die Sedimentationsgeschwindigkeit eines Partikels ist seine theoretische Abwärtsgeschwindigkeit in klarem, stehendem Wasser. Und ein Partikel sedimentiert nur, wenn :

  • In einer Längsströmung ist das Verhältnis der Länge des Behälters zur Höhe des Behälters größer als das Verhältnis der Wassergeschwindigkeit zur Sedimentationsgeschwindigkeit.
  • Bei einer vertikalen Aufwärtsströmung ist die Geschwindigkeit des aufsteigenden Wassers geringer als die Grenzgeschwindigkeit für Sedimentation.

Das Dekantieren folgt dem sogenannten Stokes’schen Gesetz. Dieses Gesetz zeigt, dass die Fallgeschwindigkeit eines Partikels proportional zum Quadrat der Dimension ist. Außerdem hängt sie auch vom Unterschied der Dichte zwischen dem Partikel und der Flüssigkeit ab.

Folglich fördert eine Zunahme des Partikeldurchmessers die Sedimentation erheblich. Dies ist übrigens auch der Grund, warum die Flockung eine weit verbreitete Technik in der Wasseraufbereitung ist, sei es in der Kanalisation oder bei der Trinkwassergewinnung.

Es gibt physikalische Kräfte, die beim Dekantieren ebenfalls eine Rolle spielen, wie die Viskosität und der Partikeldurchmesser.

Erhöhung der Sedimentationsgeschwindigkeit durch Koagulation Flockung

Koagulation Flockung ist ein Prozess, der dazu dient, die Sedimentationsgeschwindigkeit von festen Partikeln, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, zu erhöhen. Er besteht aus der Zugabe von Chemikalien, den sogenannten Koagulantien, die die Feststoffpartikel klebriger machen und sie zu Flocken zusammensetzen lassen. Diese Flocken sind schwerer und lassen sich durch Dekantieren leichter von Flüssigkeiten trennen.

Sie sorgt dafür, dass die Partikel schwerer werden und somit die Größe der Absetzbecken begrenzt wird. Außerdem werden bestimmte Elemente, wie z. B. Phosphor, durch die Zugabe von Chemikalien ausgefällt. Sie gelangen somit nicht in den Überstand. Die Klärung, eine Kombination aus Koagulation, Flockung und Klärung, ist in der Wasseraufbereitung weit verbreitet. Sie entfernt effektiv Schwebeteilchen und Verunreinigungen aus dem Wasser.

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Was enthält das zu dekantierende Abwasser?

In einer Kläranlage hängt alles davon ab, wo das Absetzbecken platziert wird und welche Ziele mit der Behandlung verfolgt werden. Im Falle eines Vorklärbeckens wird dieses Filtrat, Sand, Fett, Primärschlamm (Erde) und große Gegenstände aufnehmen. Im Gegensatz dazu nehmen die Becken für die tertiäre Behandlung hauptsächlich behandeltes Wasser auf, das suspendierte Schlammflocken (Tertiärschlamm) enthält.

Effluents à Décanter
Type d’EffluentDescription
Matières en suspension (MES)Les particules solides à séparer pour obtenir un surnageant le plus propre possible.
GraissesElles flottent et représentent une importante fraction de pollution, pouvant obstruer les filtres.
FilassesDes amas de cheveux, lingettes et tissus qui se mélangent avec les graisses pour former une croûte.
SableComposé de pierres variées, il peut être récupéré, nettoyé et réutilisé comme remblais.
Gros objetsDes morceaux de bois, canettes, bouteilles, à éliminer dès le début avec un dégrillage grossier.

Points clés à retenir :

  • Décantation primaire: reçoit des matières solides comme les graisses, sable, filasses, et gros objets.
  • Décantation tertiaire: principalement utilisée pour les boues tertiaires (flocs de boues en suspension).

Was wird am Ausgang der Dekanter gesammelt?

Der Überstand

Der Überstand ist die Flüssigkeitsfraktion, die man im oberen Teil des Klärbeckens gewinnt: Es ist der geklärte Anteil der Flüssigkeit. Seine Qualität hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere :

– die Dichte der zu dekantierenden Partikel
– die Verweildauer im Absetzbecken
– die Form des Absetzbeckens.

Je größer das Absetzbecken, desto besser ist die Klärung, da die Verweilzeit einer der wichtigsten Parameter für die Klärung ist.

Um die Absetzbarkeit des Wassers zu verbessern, gibt es außerdem verschiedene Möglichkeiten.

  • Wenn man in diesen Lamellen hinzufügt, verbessert man die Absetzfläche. Man spricht dann von einem Lamellendekanter.
  • Durch Hinzufügen eines Absetzkegels wird der Trennungsprozess verbessert. Mit einem tieferen Boden ist der Faulbehälter ideal für die Lagerung und Reduzierung des Schlamms. In Deutschland ist die am weitesten verbreitete Methode das Mehrkammerbecken (oder three chamber pit auf Englisch, dreikammergrube auf Deutsch).

Die Schwimmkörper

In einem Absetzbecken einer Kläranlage finden wir systematisch Fette. Das liegt daran, dass diese auf der Oberfläche des Absetzbeckens schwimmen.

In einer Kläranlage schwimmt aufgrund der Denitrifikation Schlamm an der Oberfläche. Und der Überstand enthält oft Partikel, da nicht alle eine höhere Dichte als Wasser haben. Außerdem werden während des Absetzens nicht alle Partikel eingefangen. . Diese werden als Schwimmer bezeichnet. Die Schwimmstoffe müssen zurückgehalten werden, um den Absetzvorgang zu optimieren. Ihre Anwesenheit beeinträchtigt den reibungslosen Betrieb einer Kläranlage.

Um diese Schwimmstoffe zurückzuhalten, setzen die Hersteller physikalische Barrieren ein, die verhindern, dass sie durch das Klärbecken gelangen. In kleinen Kläranlagen wird beispielsweise bei Faulbehältern oder Mehrkammerbecken ein Rohr verwendet. Lamellenklärer haben eine Rinne, die mit einem Geruchsverschluss versehen ist. Klärbecken wiederum sind mit einem Oberflächenabstreifsystem ausgestattet, um Schwimmstoffe zu sammeln.

Der Schlamm

Alles hängt von der gewünschten Schlammqualität ab. Die Größe des Wasserabsetzbeckens, seine Form und sein Volumen wirken sich auf die Eigenschaften des Wasserabsetzbeckens aus. Manche Bauwerke sind nur zum Sammeln und Extrahieren des Schlamms gedacht, während andere ihn auch lagern. In jedem Fall muss der Schlamm regelmäßig entsorgt werden. Ist der Schlammspeicher einmal voll, kann er nicht mehr entsorgt werden. Irgendwann gelangt er auf die eine oder andere Weise in den Fluss.

FAQ

Wie lange dauert der Absetzprozess idealerweise?

Die ideale Absetzzeit hängt von mehreren Faktoren ab, z. B. von der Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel, der Durchflussmenge des Abwassers und der Größe des Beckens. Im Allgemeinen kann das Absetzen von einigen Stunden bis zu mehreren Tagen dauern, um eine optimale Abtrennung der Feststoffe zu ermöglichen.

Die Sedimentationsgeschwindigkeit kann durch Flockung verbessert werden, bei der die Partikel zusammengefasst werden, um sie zu beschweren und das Absetzen zu erleichtern.

Der Sludge Volume Index (SVI) misst die Fähigkeit des Schlamms, sich während des Absetzens vom Wasser zu trennen. Je niedriger dieser Index ist, desto besser ist die Schlammabscheidekapazität, was die Qualität des aufbereiteten Wassers verbessert.

Koagulanzien (wie Eisenchlorid) und Flockungsmittel werden verwendet, um feine Partikel zu agglomerieren, sodass sie während des Absetzens leichter zu trennen sind. Dadurch wird die Effizienz der Behandlung verbessert, insbesondere bei leichtem Schlamm oder sehr feinen Partikeln.

Ein falsch dimensionierter Lamellenklärer kann zu einer geringeren Effizienz bei der Abtrennung von Feststoffpartikeln führen, was die Betriebskosten erhöht und die Qualität des aufbereiteten Wassers beeinträchtigt. Die richtige Dimensionierung ermöglicht eine Optimierung der Verweilzeit, des Durchflusses und der Gesamtleistung der Aufbereitung.

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