Funktionsprinzip des Absetzens: Die Sedimentationsgeschwindigkeit

Ob Schwebstoffe durch Sedimentation entfernt werden, hängt von der Größe und der Dichte der Partikel ab. Außerdem können Partikel, die in einem Absetzbecken schweben, in der Schwebe bleiben, wenn sie eine Dichte nahe der des Wassers haben. Im Gegensatz dazu können sich sehr dichte Partikel im selben Bauwerk absetzen. In einer Kläranlage wird die Absetzbarkeit von Schlamm mithilfe des Schlammindexes gemessen.

Die verschiedenen Arten der Dekantierung

Es gibt verschiedene Arten des Dekantierens, die in unterschiedlichen Industriebereichen eingesetzt werden. Die Dekantierung ist ein physikalisches Trennverfahren, das zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte oder von Feststoffen, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, eingesetzt wird. Und im Wasserbereich haben wir die Fest-Flüssig-Dekantierung, die weit verbreitet ist.

Diese Methode beruht darauf, dass eine Feststoff-Flüssigkeits-Mischung eine bestimmte Zeit lang ruht. Dadurch setzen sich die Feststoffpartikel am Boden ab, wodurch eine eigene Schicht entsteht. Das Prinzip beruht auf der Trennung von zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte. Dazu wird ein Zentrifugalseparator oder ein Schwerkraftseparator verwendet. Bedenken Sie jedoch, dass das zu behandelnde Abwasser sehr oft eine schwimmende Fraktion enthält. Auch diese muss separat abgezogen werden können.

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.

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 die Zunahme des Partikeldurchmessers die Sedimentation in erheblichem Maße. 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 Absetzen, ist in der Wasseraufbereitung weit verbreitet. Sie entfernt effektiv Schwebeteilchen und Verunreinigungen aus dem Wasser.

Was enthält das zu dekantierende Abwasser?

In einer Kläranlage kommt es darauf an, wo das Absetzbecken platziert wird und welche Ziele mit seiner Behandlung verfolgt werden. Im Falle eines primären Klärbeckens wird dieses Filtrat, Sand, Fette, 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.

Schwebstoffe (SSM)

Ob primär oder tertiär, sie sind von dem zu behandelnden Wasser zu trennen, um einen möglichst sauberen Überstand zu erhalten.

Die Fette

Sie schwimmen! Ja, ich schwöre es! Sie machen auch einen großen Teil der Kohlenstoffverschmutzung aus, die in eine Kläranlage gelangt. Sie können auch leicht die Filteranlagen verstopfen. Es ist wichtig, sie so schnell wie möglich aus dem zu behandelnden Wasser zu entfernen.

Die Fäden

Filasse bestehen aus einer Ansammlung von Haaren, Feuchttüchern und anderen Stoffen, die über das Netzwerk ankommen. In einem Absetzbecken vermischt sich ein Teil davon mit den Fetten und bildet eine Kruste, die auf der Oberfläche des Absetzbeckens schwimmt. Diese Kruste kann mehrere Zentimeter dick sein. Die Fäden führen zu zahlreichen Verstopfungen der Pumpen. Der andere Teil dekantiert zusammen mit dem Sand.

Der Sand

Auch er kommt über das Netz. Er besteht aus mehr oder weniger großen Steinen. Wenn er richtig gesammelt, gereinigt und gesiebt wird, kann er z. B. als Füllmaterial verwendet werden.

große Gegenstände

Große Holzstücke, Flaschen, Dosen… Es ist am besten, sie gleich zu Beginn der Behandlung zu entfernen. Ein grobes Rechenwerk ist völlig ausreichend.

Was wird am Ausgang der Dekanter gesammelt?

Der Überstand

Der Überstand ist die Flüssigkeitsfraktion, die man im oberen Teil des Klärbeckens gewinnt: Er ist der geklärte Teil 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. . C’est ce qu’on appelle les flottants. Les flottants doivent être retenus pour optimiser l’opération de décantation. Leur présence nuit au bon fonctionnement d’une station d’épuration.

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.