Ein Lamellenklärer ist ein Absetzbecken, in das schräg geneigte, parallel angeordnete Platten oder Rohre eingebaut sind, um die wirksame Absetzfläche bei gleicher Grundfläche zu vervielfachen. Gebräuchlich sind auch die Bezeichnungen Lamellenabscheider, Lamellenseparator und Schrägklärer. Grundlage ist die Absetztheorie nach Hazen, nach der die Abscheideleistung eines idealen Absetzbeckens nicht von der Beckentiefe, sondern von der Oberflächenbeschickung abhängt. Lamellenklärer werden in der Trinkwasseraufbereitung, in der kommunalen und industriellen Abwasserbehandlung sowie in der Behandlung von Niederschlagswasser eingesetzt, wo sie als kompakte Sedimentationsanlage vor einer Versickerung oder Einleitung dienen. Gegenüber konventionellen Absetzbecken benötigen sie nur einen Bruchteil der Grundfläche.
Funktionsprinzip des Lamellenklärers nach Hazen
Hazen zeigte, dass in einem idealen Absetzbecken alle Partikel abgeschieden werden, deren Sinkgeschwindigkeit mindestens der Oberflächenbeschickung entspricht. Diese ist der Quotient aus Durchfluss und Beckenoberfläche, angegeben in m/h. Die Tiefe spielt im Idealfall keine Rolle, denn ein tieferes Becken verlängert zwar die Aufenthaltszeit, aber auch den Sinkweg im gleichen Verhältnis. Daraus folgt: Wer die Abscheideleistung erhöhen will, muss die wirksame Absetzfläche vergrößern.
Genau das leistet der Lamellenklärer. Jede Lamelle bildet ein flaches Absetzbecken mit kurzem Sinkweg; maßgebend ist die horizontal projizierte Fläche aller Lamellen, also Lamellenzahl mal Lamellenfläche mal Kosinus des Neigungswinkels. Damit lässt sich die wirksame Fläche gegenüber einem einfachen Becken gleicher Grundfläche um ein Vielfaches steigern. Die Neigung liegt typischerweise bei etwa 55 bis 60°, damit der auf den Lamellen abgesetzte Schlamm selbstständig in den Schlammtrichter abrutscht. Voraussetzung für die Wirkung ist eine gleichmäßige, möglichst laminare Durchströmung aller Lamellenkanäle.
Bauarten von Lamellenklärern
Unterschieden werden die Bauarten nach der Strömungsrichtung des Wassers relativ zum abrutschenden Schlamm. Daneben gibt es Röhrenmodule, bei denen statt ebener Platten Bündel aus Rechteck- oder Wabenrohren eingesetzt werden. Werkstoffe sind überwiegend Kunststoffe wie Polypropylen oder PVC, bei hoher Beanspruchung auch Edelstahl.
| Bauart | Strömungsführung | Merkmale |
|---|---|---|
| Gegenstrom | Wasser strömt aufwärts, Schlamm rutscht abwärts | verbreitetste Bauart, einfache Klarwasserabnahme am oberen Ende |
| Gleichstrom | Wasser und Schlamm bewegen sich abwärts | günstiger Schlammtransport, aufwendigere Klarwasserabnahme |
| Querstrom | Wasser strömt horizontal zwischen den Platten | gleichmäßige Beaufschlagung über die Länge, flache Bauweise |
| Röhrenmodul | meist Gegenstrom in geneigten Rohrbündeln | hohe Steifigkeit, vorgefertigte Kunststoffmodule, häufig zur Nachrüstung |
Lamellenabstand und Länge bestimmen, ab welcher Partikelgröße abgeschieden wird und wie anfällig die Kanäle für Verlegung sind. Für Regenwasser mit Laub und Grobstoffen werden daher in der Regel größere Abstände gewählt als in der Trinkwasseraufbereitung, wo das Wasser bereits vorbehandelt ist.
Einsatzbereiche in Regenwasser- und Abwasserbehandlung
Der geringe Platzbedarf macht Lamellenklärer überall dort interessant, wo ein konventionelles Absetzbecken zu groß würde oder bestehende Becken in ihrer Leistung gesteigert werden sollen. Typische Anwendungen sind:
- Trinkwasseraufbereitung nach der Flockung zur Abtrennung der Flocken vor der Filtration
- Vor- und Nachklärung in kommunalen und industriellen Kläranlagen, auch zur Leistungssteigerung bestehender Becken
- Behandlung von Niederschlagswasser von Verkehrs- und Gewerbeflächen in Schacht- oder Beckenbauweise
- Ertüchtigung von Regenklärbecken bei steigenden Anforderungen an den Feststoffrückhalt
- Prozess- und Waschwasser, etwa in der Kies-, Beton- und Metallindustrie
In der Regenwasserbehandlung steht der Rückhalt feiner Partikel im Vordergrund, an die ein großer Teil der Schadstoffe gebunden ist. Bei der Planung ist zu beachten, dass Regenwasser stark schwankende Zuflüsse und hohe Grobstoffanteile aufweist. Ein Lamellenklärer für Niederschlagswasser braucht deshalb eine wirksame Vorabscheidung und eine Begrenzung des Zuflusses auf den Bemessungswert.
Bemessung, Betrieb und Grenzen des Lamellenklärers
Bemessen wird ein Lamellenklärer über die zulässige Oberflächenbeschickung bezogen auf die projizierte Lamellenfläche, abgeleitet aus der Sinkgeschwindigkeit der abzuscheidenden Partikel. Da reale Strömungen vom Ideal abweichen, werden Wirkungsgrade und Abschläge des Herstellers berücksichtigt; für die Regenwasserbehandlung belegen Prüfergebnisse die tatsächliche Reinigungsleistung besser als die rechnerische Fläche.
Im Betrieb ist die Verlegung der Lamellenkanäle durch Laub, Fasern, Biofilm oder verfestigten Schlamm das wichtigste Risiko. Eine Grobstoffabscheidung im Zulauf, regelmäßiges Abspülen oder Ausheben der Pakete und eine rechtzeitige Schlammräumung sind daher Bestandteil des Wartungskonzepts. Bei Starkregen muss eine Remobilisierung des Schlamms durch Bypass oder Drosselung vermieden werden. Als Alternative ohne Einbauten kommen hydrodynamische Wirbelabscheider in Betracht, die Feststoffe durch eine Rotationsströmung abtrennen und weniger anfällig für Verlegung sind, dafür andere Anforderungen an die hydraulische Auslegung stellen.
Verwandte ViaCon-Lösungen
Weiterführende Informationen zur Behandlung und Bewirtschaftung von Niederschlagswasser bietet der Bereich StormWater Solutions. Als alternative Abscheidetechnik ohne Lamelleneinbauten sind hydrodynamische Wirbelabscheider unter ViaCon Treat Solutions beschrieben, die übergeordnete Planung unter Regenwasserbewirtschaftung. Im Glossar finden Sie die Sedimentationsanlage als Oberbegriff, das Regenklärbecken als zentrale Bauform, den Leichtflüssigkeitsabscheider für Mineralöle sowie den Begriff Niederschlagswasser.
Häufige Fragen zu Lamellenklärern
Wie funktioniert ein Lamellenklärer?
Das Wasser durchströmt zahlreiche schräg angeordnete Lamellenkanäle. In jedem Kanal haben die Partikel nur einen kurzen Sinkweg bis zur nächsten Lamelle, setzen sich dort ab und rutschen als Schlamm in den Trichter. Maßgebend für die Abscheideleistung ist nach Hazen die Oberflächenbeschickung bezogen auf die projizierte Fläche aller Lamellen, die ein Vielfaches der Grundfläche betragen kann.
Warum sind die Lamellen in einem Lamellenklärer geneigt?
Die Neigung von typischerweise etwa 55 bis 60° sorgt dafür, dass der abgesetzte Schlamm unter Schwerkraft selbstständig von den Lamellen abrutscht und die Kanäle nicht zusetzt. Flachere Lamellen hätten zwar eine größere projizierte Fläche, der Schlamm bliebe aber liegen. Steilere Lamellen verringern die wirksame Fläche. Der Winkel ist damit ein Kompromiss aus Absetzfläche und Selbstreinigung.
Was ist der Unterschied zwischen Lamellenklärer und Wirbelabscheider?
Der Lamellenklärer vergrößert die Absetzfläche durch geneigte Platten und nutzt die Schwerkraftsedimentation in ruhiger, laminarer Strömung. Ein hydrodynamischer Wirbelabscheider erzeugt dagegen eine Rotationsströmung, die Feststoffe zur Sohle und in die Mitte des Bauwerks führt. Er kommt ohne feine Einbauten aus und ist weniger anfällig für Verlegung, verlangt aber eine sorgfältige hydraulische Auslegung.
Wie wird ein Lamellenklärer bemessen?
Ausgangsgröße ist die Sinkgeschwindigkeit der Partikel, die abgeschieden werden sollen. Daraus ergibt sich die zulässige Oberflächenbeschickung und über den Bemessungszufluss die erforderliche projizierte Lamellenfläche. Lamellenzahl, Länge, Abstand und Neigung werden so gewählt, dass diese Fläche bei laminarer Durchströmung erreicht wird. Für Regenwasser werden zusätzlich Schlammraum, Bypass und Wartungszugang festgelegt, damit die Leistung im Betrieb erhalten bleibt.