Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreiphasen-Separator zum Abtrennen aus Wasser von Gas und Teilchen, die darin enthalten sind, umfassend mindestens ein Paar von zwei Gassammelhauben, die sich in einer horizontalen Längsrichtung erstrecken und jeweils einen Plattenabschnitt aufweisen, wobei die Plattenabschnitte in der Abwärtsrichtung konvergieren und an den unteren Enden der Plattenabschnitte mindestens einen Durchgang für das Wasser und Teilchen freilassen, der sich in der Längsrichtung erstreckt, welcher Durchgang eine Reaktorkammer unter den Plattenabschnitten mit einer Absetzkammer über den Plattenabschnitten verbindet, und wobei eine Auslassöffnung für geklärtes Wasser, die sich in die Absetzkammer öffnet, bei Betrachtung in vertikaler Richtung auf einem höheren Niveau als der mindestens eine Durchgang vorgesehen ist.

Ein Dreiphasen-Separator dieses Typs ist allgemein bekannt. Unter anderem können US-4 253 956, EP-A 244 029 und EP-A 948 463 als einen Separator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbarend erwähnt werden. Dreiphasen-Separatoren dieses Typs werden weithin in Anlagen für die biologische Reinigung von Wasser verwendet. Solche Anlagen umfassen einen Reaktor, in welchem eine Schicht von Bakterienflocken bereitgestellt ist. Zufuhrmittel für das zu reinigende Wasser öffnen sich in die Schicht von Bakterienflocken, und über der Schicht von Bakterienflocken sind Mittel bereitgestellt, um Teilchen, insbesondere Bakterienflocken, sich abzusetzen zu lassen, und um gereinigtes Wasser auszulassen. Das Prinzip, nach dem solche bekannten Anlagen arbeiten ist, dass einem Reaktor Abwasser von unter her zugeführt wird und dass dieses Wasser durch eine Schicht von Bakterienflocken nach oben strömt, wobei organische Verschmutzungen, welche in Kontakt mit den Bakterien gelangen, zu Methan und Kohlendioxid umgewandelt werden. Das auf diese Weise hergestellte Gas erzeugt Turbulenz, als deren Ergebnis Bakterienflocken nach oben strudeln. Das freigesetzte Gas wird unter den Gashauben des Dreiphasen-Separators gesammelt, um dann abgelassen zu werden. Das Absetzen der ursprünglich von dem Gas mitgerissenen Bakterienflocken erfolgt dann über den Gashauben. Diese Bakterienflocken fallen dann zurück in die Reaktorkammer, und gereinigtes Wasser verbleibt über der Haube, welches Wasser abgelassen wird.

Wenn das Fluid und Bakterienflocken zwischen den Gassammelhauben hindurchtreten, erfolgt eine gewisse Beschleunigung des Fluids, als deren Ergebnis es für die Bakterienflocken schwierig, wenn nicht unmöglich wird, sich gegen diese Strömung in die Reaktorkammer zurück abzusetzen. Um dem entgegen zu wirken, werden die Gashauben gewöhnlich so weit wie möglich voneinander entfernt angebracht; letzten Endes verringert ein großer Spalt die erwähnte Fluidbeschleunigung. Der Nachteil davon, die Gashauben so weit entfernt wie möglich voneinander anzubringen wiederum ist, dass die Gasblasen dann auch in der Lage sind, zwischen den Gashauben zu entweichen, was wiederum die Fluidgeschwindigkeit ansteigen lässt und überdies auch zu einem unzureichenden Einfang von Gasblasen führt. Um dem entgegen zu wirken, werden mehrere Schichten von Gashauben eingebaut, wobei die Gashauben in einer oberen Schicht den Spalt zwischen Gashauben in einer Schicht darunter übergreifen. Die unterschiedlichen Aspekte haben Konstruktionen zur Folge, die eine verhältnismäßig große Anzahl von Komponenten enthalten und einen verhältnismäßig großen Raum einnehmen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten Dreiphasen-Separator bereit zu stellen, welcher von einer vereinfachten Konstruktion ist und der mit verhältnismäßig wenig Baumaterial verwirklicht werden kann.

Das vorstehend erwähnte Ziel wird erreicht mit einem Dreiphasen-Separator des im Oberbegriff angegebenen Typs,

• • dadurch, dass der mindestens eine Durchgang einen Einlassdurchgang für das die abzutrennenden Teilchen enthaltende Wasser und auch einen Auslassdurchgang für Teilchen, die sich in der Absetzkammer abgesetzt haben, umfasst;
• • dadurch, dass der Einlassdurchgang und der Auslassdurchgang bei Betrachtung in der Längsrichtung sich in der Verlängerung voneinander befinden; und
• • dadurch, dass die Auslassöffnung bei Betrachtung in der Längsrichtung und von dem Einlassdurchgang her in einem Abstand von dem Einlassdurchgang längsseits oder jenseits von dem Auslassdurchgang vorgesehen ist.

In dem Fall des Dreiphasen-Separators gemäß der Erfindung wird die Teilchen enthaltende Fluidströmung nach dem Durchgang zwischen zwei Gassammelhauben, insbesondere dem Durchgang zwischen deren Plattenabschnitten, gezwungen sich horizontal zu bewegen. Der Grund für diese horizontale Bewegung ist, dass die Auslassöffnung in der Horizontalrichtung, das heißt der Längsrichtung, in Bezug auf den Einlassdurchgang verlagert wurde. Während dieser Bewegung nimmt die Fluidgeschwindigkeit als Folge davon ab, dass der Raum, durch den das Fluid fließen muss, das heißt die Absetzkammer, breiter wird. Als eine Folge der niedrigeren Fluidgeschwindigkeit setzen sich die Bakterienflocken ab und gehen nach einer gewissen horizontalen Verlagerung durch den Auslassdurchgang in die unter den Gashauben befindliche Reaktorkammer zurück.

Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Einlassdurchgangs größer ist als die Oberfläche des Auslassdurchgangs. Wenn die Oberfläche des Einlassdurchgangs so gewählt wird, dass sie größer als die Oberfläche des Auslassdurchgangs ist, wird der Einlassdurchgang der aufwärts gerichteten Fluidströmung einen niedrigeren Widerstand als der Auslassdurchgang entgegen setzen, als eine Folge davon wird die aufsteigende Fluidströmung automatisch den Einlassdurchgang als Einlass wählen, so dass der Auslassdurchgang den abgesetzten Schlamm über den Auslassdurchgang mit kleinerer Oberfläche in die Reaktorkammer zurück fallen lassen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche des Einlassdurchgangs mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 60%, wie zum Beispiel ungefähr 70% größer als die Oberfläche des Auslassdurchgangs. Der Anmelder hat herausgefunden, dass bei einem Unterschied von ungefähr 25% in der Größe der Fläche der Dreiphasen-Separator zwar nicht in optimaler Weise funktioniert, er aber ordentlich funktioniert, und dass die Trennkapazität im Hinblick auf die mitgerissenen Teilchen ab einem Unterschied der Größe von 50% gut ist und dass insbesondere sehr gute Ergebnisse mit einem Unterschied der Größe von ungefähr 70% erreicht werden können.

Um die Gefahr von unrichtiger Fluidströmung durch den Auslassdurchgang weiter zu minimieren, ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Einlassdurchgangs höchstens 5x, vorzugsweise höchstens 3x so groß ist wie die Oberfläche des Auslassdurchgangs Auf diese Weis wird sichergestellt, dass der Auslassdurchgang ausreichend groß ist, um den Durchgang des Stroms abgetrennter Teilchen zu erlauben, häufig auch mit etwas Fluid, in welchem die Teilchen, sofern es denn vorhanden ist, immer noch fließen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich bei Betrachtung in Bezug auf eine erste Vertikale, die einen ersten unteren Randteil des einen Plattenabschnitts an der Stelle des Einlassdurchgangs berührt, der andere Plattenabschnitt unterhalb des ersten unteren Randteils bis über die erste Vertikale hinaus. Auf diese Weise wird die Unterseite des Einlassdurchgangs durch einen fortgesetzten, vorstehenden Teil eines Plattenabschnitts abgeschirmt, so dass aufsteigende Gasblasen daran gehindert werden, durch den Einlassdurchgang hindurch zu gehen oder dies ihnen zumindest schwerer gemacht wird. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn bei Betrachtung in Bezug auf eine zweite Vertikale, die einen zweiten unteren Randteil des anderen Plattenabschnitts an der Stelle des Auslassdurchgangs berührt, der eine Plattenabschnitt sich unterhalb des zweiten unteren Randteils bis über die zweite Vertikale hinaus erstreckt. Die Abschirmung des Auslassdurchgangs mittels eines Abschnitts eines unter ihm fortgesetzten Plattenabschnitts in Kombination mit der Abschirmung des Einlassdurchgangs von der Unterseite mittels eines Abschnitts des unter ihm fortgesetzten anderen Plattenabschnitts hat den Vorteil, dass zur gleichen Zeit erreicht wird, dass der Einlassdurchgang und der Auslassdurchgang sich in verschiedenen Richtungen (in Bezug auf die Vertikale) öffnen, und dass es für Teilchen, die über den Auslassdurchgang zurück in die Reaktorkammer fließen, schwieriger gemacht wird, unmittelbar wieder mitgerissenen zu werden, um durch den Einlassdurchgang zu der Absetzkammer zurückzukehren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Absetzkammer mit einer Decke versehen, welche diese Absetzkammer von oben her abschließt, und die Längskanten davon stoßen an jeder Seite an die jeweiligen Hauben und die Auslassöffnung ist in der Decke vorgesehen, und vorzugsweise ist das obere Ende der Auslassöffnung durch eine Auslasskappe mit einer Ausströmöffnung, die sich in der horizontalen Richtung öffnet, bedeckt. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn ein aerober Reaktor über einem anaeroben Reaktor angebracht ist, welche aeroben und anaeroben Reaktoren dann durch den Dreiphasen-Separator voneinander getrennt sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser, umfassend einen Dreiphasen-Separator gemäß der Erfindung, wobei eine Schicht von Teilchen in der Form von Bakterienflocken, wie Schlamm oder Granulen, auf dem Boden der Reaktorkammer vorhanden ist und wobei eine Zufuhr für das zu reinigende Abwasser sich in oder unterhalb der Schicht öffnet. Bei der Anlage gemäß der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auslassöffnung in Verbindung mit einer weiteren Reaktorkammer steht, insbesondere einem biologischen Reaktor.

Die vorstehende Erfindung wird nachstehend in mehr Einzelheiten unter Bezug auf eine in der Zeichnung gezeigte veranschaulichende Ausführungsform erklärt werden. In der Zeichnung zeigt:

1 eine Perspektivansicht eines Dreiphasen-Separators gemäß der Erfindung in auseinandergezogener Darstellung oder zumindest in auseinandergezogener Darstellung gezeigt;

2 eine Perspektivansicht des in 1 in auseinandergezogener Darstellung gezeigten Dreiphasen-Separators gemäß der Erfindung;

3 einen Schnitt entlang den Pfeilen III in 1 mit einem oberen Reaktor darüber und einem unteren Reaktor darunter, welche Reaktoren ebenfalls diagrammatisch angedeutet sind;

4 einen Schnitt entlang den Pfeilen IV in 1

5 diagrammatisch eine Schnittansicht eines zweifachen Dreiphasen-Separators gemäß der Erfindung; und

6 als eine Variante von 1 ein Beispiel von einem weiteren Dreiphasen-Separator gemäß der Erfindung.

Die Abbildungen zeigen einen Dreiphasen-Separator 33, wobei 5 dann einen zweifachen Dreiphasen-Separator 33 zeigt. Der Dreiphasen-Separator gemäß der Erfindung besteht aus einem Paar von zwei Gassammelhauben 1 und 2, die jeweils einen Plattenabschnitt 3 und 4 aufweisen. Diese Plattenabschnitte 3 und 4 konvergieren in Abwärtsrichtung und lassen an ihren unteren Enden zwei längliche Durchgänge 7, 8 frei. Der eine längliche Durchgang ist ein Einlassdurchgang 7 und der andere Durchgang ist ein Auslassdurchgang 8. Der Einlassdurchgang 7 und der Auslassdurchgang 8 befinden sich bei Betrachtung in der Längsrichtung L in der Verlängerung voneinander. Quer zu der Längsrichtung L gesehen ist die Breite I des Einlassdurchgangs 7 größer als die Breite E des Auslassdurchgangs 8. Die Breite I des Einlassdurchgangs 7 beträgt zum Beispiel 90 mm, wogegen die Breite E des Auslassdurchgangs 8 70 mm beträgt. Noch besonderer liegt der Bereich der Breite der beiden Durchgänge zwischen 40 und 120 mm.

Eine Reaktorkammer 5 befindet sich zwischen den Hauben 1 und 2, und eine Absetzkammer befindet sich über den Hauben 1 und 2 oder zumindest zwischen den Hauben 1 und 2. Eine Auslassöffnung 9 öffnet sich in die Absetzkammer 6, in der Längsrichtung L gesehen auf der Ebene des Auslassdurchgangs 8, welche Auslassöffnung 9 in dem Beispiel in einer Decke/einem Deckel 10 hergestellt ist, deren/dessen beiden Längsseiten an jeder Seite an die Hauben 1 und 2 stoßen, so dass sie zusammen mit den Endteilen 36 die Absetzkammer 6 überall abschließen, ausgenommen den Einlassdurchgang, den Auslassdurchgang und die Auslassöffnung. Die Oberseite der Auslassöffnung 9 ist mit einer Haube 11 mit einer Ausflussöffnung 12, die sich in der Horizontalrichtung öffnet, bedeckt.

Mit Bezug auf insbesondere 3 und gesehen im Hinblick auf die erste Vertikale 18 erstreckt sich der Plattenabschnitt 4 unterhalb des Randteils 17 des Plattenabschnitts 3 bis über ihn hinaus, so dass er den Einlassdurchgang 7 gesehen in der Vertikalrichtung vollständig übergreift.

Mit Bezug auf insbesondere 4 erstreckt sich der Plattenabschnitt 3 in Bezug auf eine zweite Vertikale 20, welche den Randteil 19 des Plattenabschnitts 4 berührt, unterhalb dieses Randteils 19 des Plattenabschnitts 4 und über ihn hinaus, so dass er den Einlassdurchgang 8 gesehen in der Vertikalrichtung vollständig übergreift.

In der Längsrichtung L gesehen beträgt in dem gezeigten Beispiel die Länge des Einlassdurchgangs 7 zum Beispiel 850 mm und die Länge des Auslassdurchgangs 8 beträgt zum Beispiel 650 mm.

Mit Bezug auf 3 und auch die 1, 2 und 4 kann die Betriebsweise des Dreiphasen-Separator 33 gemäß der Erfindung wie folgt beschrieben werden:

Die Reaktorkammer 5 bildet einen Teil eines unteren Reaktors 32. Dieser untere Reaktor 32 ist insbesondere ein UASB(ein Upflow Anaerobic Sludge Blanket, anaerobes Schlammbett mit Aufwärtsströmung)-Reaktor. In einem solchen Reaktor gibt es am Boden eine Schicht 21 aus Bakterienflocken, welche entweder in Schlammform oder in granulärer Form sein kann. Zu reinigendes Abwasser wird über eine Wasserzufuhr 22 in diese Schicht 21 in dem Reaktor eingeleitet. Dieses eingespeiste Wasser strömt durch die Schicht 21 nach oben, wobei aufgelöste organische Verschmutzungen, die mit den Bakterien in Kontakt gelangen, zu Methan und Kohlendioxid umgewandelt werden. Das auf diese Weise hergestellte Gas lässt Turbulenz entstehen, als Folge davon strudeln Teilchen aus der Schicht 21, insbesondere Bakterienflocken, nach oben. Die Gasblasen 24 werden an der Oberseite der Hauben 1 und 2 aufgefangen, wo sich eine Gaskammer 25 bildet, aus welcher das Gas über den Gasauslass 26 abgelassen wird. Der aufsteigende Volumenstrom, der immer noch Teilchen enthält, tritt zwischen den Plattenabschnitten 3 und 4 in die Absetzkammer 6 ein, um die Teilchen sich in der Absetzkammer 6 absetzen zu lassen, wonach so genanntes geklärtes Wasser verbleibt, welches über den Durchgang 9 abgelassen wird.

Der Strom aus Fluid und Teilchen in dem Dreiphasen-Separator 33 ist in seiner Gesamtheit durch einen gebogenen Pfeil 40 angedeutet. Der Pfeil 40 ist in den Abschnitt 41, den Abschnitt 42 und den Zweig 43 unterteilt. In mehr Einzelheiten betrachtet, siehe insbesondere 3, neigt der mitgerissene Teilchen enthaltende Fluidstrom über den Einlassdurchgang 7 dazu, in die Absetzkammer 6 einzutreten; siehe Pfeilabschnitt 41 in 3. Der aufsteigende Volumenstrom bevorzugt den Einlassdurchgang 7 an Stelle des Auslassdurchgangs 8, und zwar als eine Folge der Breite I des Einlassdurchgangs, die größer als diejenige E des Auslassdurchgangs 8 ist. Da in der Längsrichtung L gesehen der Auslassdurchgang von dem Einlassdurchgang 7 etwas entfernt ist, wird der Volumenstrom, der in die Absetzkammer 6 eingetreten ist gezwungen, sich horizontal zu bewegen, während zur gleichen Zeit, dem Pfeil 41 in der Richtung des Pfeils folgend, die Absetzkammer 6 breiter wird, als Folge wovon die Teilchen beginnen können, sich insbesondere auf dem Plattenabschnitt 3 und möglicherweise auch dem Plattenabschnitt 4 abzusetzen, so dass sie, wie durch den Zweigpfeil 43 angedeutet, in der Lage sind über den Auslassdurchgang 8 zurück in die Reaktorkammer 5 zu fallen. Der geklärte Volumenstrom von Fluid verlässt dann, wie durch den Pfeilabschnitt 42 in 4 angedeutet ist, die Absetzkammer 6 über den Auslassdurchgang 9. Wie aus dem vorstehenden klar werden dürfte, beschreibt der Volumenstrom in der Absetzkammer 6 eine Art von sich horizontal erstreckender Korkenzieherbewegung.

Die Absetzkammer 6 von der die Oberseite abdeckenden Deckenplatte 10 aus ist nicht an sich notwendig. Es ist zum Beispiel auch denkbar, dass eine oder mehrere Auslassdurchgänge in der Form von Überlaufdurchgängen oder Überlaufkanten an dem hinteren Endabschnitt 36 bereitgestellt sind, der sich etwas entfernt von dem Einlassdurchgang in 2 befindet, über welche Überlaufdurchgänge oder Überlaufkanten vollständig oder teilweise geklärtes Fluid in der Lage wäre, die Absetzkammer 6 zu verlassen. Der von einer Haube 11 abgedeckte Durchgang in einer die Absetzkammer 6 von oben abschließenden Deckenplatte 10 hat jedoch den Vorteil, dass noch ein weiterer Reaktor über dem Dreiphasen-Separator 33 angebracht werden kann. Dieser weitere Reaktor kann zum Beispiel ein anaerober Reaktor so wie der untere Reaktor 32 sein, der obere Reaktor 31 kann aber auch ein aerober Reaktor sein, während der untere Reaktor 32 ein anaerober Reaktor ist. Der Grund hierfür ist, dass die Deckenplatte 10 und der von oben mit einer Haube 11 abgedeckte Durchgang 11 unerwünschte Fiuidverbindung von dem oberen, aeroben Reaktor 31 über den Dreiphasen-Separator 33 zu dem unteren anaeroben Reaktor verhindern.

Jedoch dürfte es auch klar sein, dass der untere Reaktor 32 sehr gut ein aerober Reaktor sein kann, in welchem Fall dann Luft oder Sauerstoff von dem Fluid in dem Dreiphasen-Separator 33 abgetrennt wird.

5 zeigt einen zweifachen Dreiphasen-Separator 33 gemäß der Erfindung. Dieser zweifache Dreiphasen-Separator 33 hat, so er denn vorhanden ist, eine gemeinsame Gashaube 2, wobei jeder Separator seinen eigenen Plattenabschnitt 4 hat und die Plattenabschnitte 4 nach unten hin divergieren. In dem Fall einer zweifachen Ausführungsform dieses Typs gibt es die Optionen, entweder die Einlassdurchgänge oder die Auslassdurchgänge quer zu der Längsrichtung L gesehen sich zueinander öffnen zu lassen, das heißt quer zu der Ebene der Zeichnung in 5 gesehen. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist die gewählte Option, die Auslassdurchgänge 8 sich zueinander öffnen zu lassen, das heißt, sich beide unter der gemeinsamen Haube 2 öffnen zu lassen. Überdies wird es klar sein, dass der Einlassdurchgang 7 des einen Dreiphasen-Separators den Auslassdurchgang 8 des anderen Dreiphasen-Separators vollständig übergreift und dass weil die Länge (senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in 5 gesehen) des Einlassdurchgangs 7 vorzugsweise immer größer als diejenige des Auslassdurchgangs 8 ist, der Einlassdurchgang 7 des einen Dreiphasen-Separators auch den Einlassdurchgang 7 des anderen Dreiphasen-Separators teilweise übergreift.

6 zeigt als eine Variante von 1 einen weiteren Dreiphasen-Separator gemäß der Erfindung. Insofern sich 1 und 6 nicht unterscheiden, wurden die gleichen Bezugsziffern verwendet. Zwischen den 1 und 6 gibt es zwei Unterschiede. Der erste Unterschied ist, dass die Ablasshaube 51 in 6 gegenüber der Ablasshaube 11 in 1 eine unterschiedliche Ausrichtung hat. Die Ausflussöffnung 53 wurde stärker in die Richtung der korkenzieherartigen Bewegung 40 gedreht, insbesondere deren Abschnitt 42. Mit anderen Worten befindet sich die Achse mit einem Winkel von weniger als 90°, wie ungefähr 45°, in Bezug auf die Längsachse L. Der zweite Unterschied, welcher getrennt von dem ersten Unterschied zu betrachten ist, liegt in der Form der Haube 51. Die obere Fläche der Ausflusshaube 52 ist so konstruiert, dass sie sich in der Ausflussrichtung verengt, insbesondere konisch zuläuft.