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Verfahren und Vorrichtung zur Klärung von Wässern oder Abwässern durch Flockung
Durch die dichter werdende kommunale oder industrielle Besiedelung verzeichnen viele Gegenden einen ständig ansteigenden Anfall von Abwässern und auch einen höheren Verschmutzungsgrad dieser Ab- wasser. Die vorhandenen Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen können diesen erhöhten Anforderun- gen meist nicht angepasst werden, weil bei ihrer Errichtung für Erweiterungsbauten nicht genügend Platz vorgesehen wurde und weil die in diesen Anlagen benützten Behandlungsverfahren den hohen Reinheit- ansprüchen, die an das behandelte Wasser, namentlich bei Rückführung als Brauchwasser in einen Be- trieb, gestellt werden, nicht mehr genügen.
Der Ersatz einer solchen ungenügenden und veralteten Anlage durch eine neue Hochleistungsanlage wird meist dadurch erschwert, dass fUr die Zeit des Umbaues der an sich schon geringe Wirkungsgrad des niederzureissenden Anlageteils völlig ausfällt. In einigen dringenden Sonderfällen hat man schon mehrere Anlagen übereinander gebaut.
Solche oder ähnliche Erweiterungsbauten erweisen sich spätestens nach einiger Betriebszeit als zu kostspielig, weil sie keine wesentliche Steigerung des Reinheitsgrades des behandelten Wassers erzielen lassen. Zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten ist bei den in der Abwassertechnik zu bewälti- genden Flüssigkeitsmengen die Sedimentation in Absitzbecken noch immer unerlässlich.
Es ist bekannt, den Sedimentationsvorgang in Abwasserklärbecken durch Zusatz von Flockungschemikalien zu beschleunigen. Durch die Zugabe solcher Chemikalien in den Klärbeckenzulauf allein wird jedoch eine beschleunigte Sedimentation der Feststoffe, die eine wesentliche Steigerung der Durchsatzleistung des Klärbeckens erlaubt, noch nicht erreicht. Die zugesetzten Chemikalien werden dabei nämlich nur mit dem Rohwasser gemischt. Zur Ausbildung wirksamer Flocken ist jedoch eine wirksame Relativbewegung zwischen Flocken und Abwasser nötig. Eine solche wird dadurch erzielt, dass man dem Klärbecken ein Flockungsbecken vorschaltet, in welchem z. B. durch ein langsam laufendes mechanisches Rührwerk die Relativbewegung zwischen Flocken und Abwasser aufrecht erhalten wird.
Da die Flockung umso besser und schneller eintritt, je höher die Feststoffkonzentration im Abwasser ist, hat man diese Feststoffkonzentration durch Rückführung von Schlamm aus dem Klärbecken in das) Flockungsbecken künstlich erhöht. Verfahren zur Klärung von Wässern in Gegenwart von in früheren Verfahrensabschnitten angesammelten Feststoffen sind seit langem in zahlreichen Ausführungsformen bekannt.
Erst in neuerer Zeit wurde aber erkannt, dass solche im Verfahren selbst entstandene Feststoffe nur dann voll wirksam sind, wenn sie noch keine Sedimentation, die in der Regel mit einer Alterung einhergeht, erfahren haben.
Die als Suspensionskreislaufverfahren bekannten Wasserreinigungsverfahren machen von dieser Erfahrung Gebrauch, indem sie eine angereicherte Suspension von im Rohwasser enthaltenen Feststoffen und bzw. oder aus diesen mittels Flockungschemikalien gebildeten Flocken im Kreislauf durch eine Reaktionszone und eine Trenn- und Klärzone umwälzen, das Rohwasser diesem Kreislauf in der Reaktionszone zumischen, das Klarwasser in der Trennzone nach oben in die Klärzone abdrängen und daraus ableiten, und den Feststoffüberschuss in der Trennzone aus dem Kreislauf durch Schlammtaschen oder eine seitliche Ableitung abzweigen. In diesen Anlagen finden zugleich eine Flockung und eine Klärung statt.
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Es wurde gefunden, dass man die Durchsatzleistung einer solchen, nach dem Suspensionskreislaufverfahren arbeitenden Anlage ganz ungewöhnlich steigern kann, wenn man nur einen Teil des zugeführten Rohwassers einer Flockung und Klärung unterwirft, den andern Teil aber nur der Flockung unterzieht und die Klärung in einem nachgeschalteten Klärbecken vornimmt. Ausser dem Klarwasser, das aus dem Suspensionskreislauf in die Klärzone verdrängt und aus dieser abgeleitet wird, wird dem Suspensionskreislauf ein weiterer Teilstrom flockenhaitigen Abwassers entnommen und in ein Sedimentationsbecken geleitet. Um diesen in das Sedimentationsbecken geleiteten Anteil wird der Rohwasserdurchsatz grösser.
Der Strom des eingeführten Rohwassers wird also in der nach dem Suspensionskreislaufverfahren betriebenen Anlage in zwei Teilströme verzweigt, von denen einer diese Anlage als Klarwasser verlässt, während der andere als geflocktes, aber noch nicht geklärtes Abwasser in ein Klärbecken geleitet wird.
Die einfachste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man die zur Eindickung der aus der Suspensionskreislaufanlage abgezweigten Überschusssuspension vorgesehenen Vorrichtungen - Eindicker, Zentrifuge, Filter - durch ein Absitzbecken ersetzt und den aus dem Suspensionskreislauf seitlich abgezweigten Suspensionsstrom so weit vergrössert, wie es die im Kreislauf erforderliche Feststoffkonzentration erlaubt. Vorzugsweise entnimmt man aber den flockenhaitigen Teilstrom dem Suspensionskreislauf an einer Stelle zwischen Reaktionszone und Trennzone. Dadurch erhält man die Möglichkeit, die Feststoffkonzentration in dem Suspensionskreislauf für sich regeln zu können.
Das der Suspensionskreislaufanlage nachgeschaltete Absitzbecken wird zweckmässig so ausgestaltet, dass es eine Eindickzone enthält, aus welcher gegebenenfalls angereicherter, aber noch nicht sedimentierter Schlamm in die Reaktionszone der ersten Stufe zurückgeführt werden kann.
Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemässe Verfahren dort, wo eine vorhandene Absitzbeckenanlage ohne Vergrösserung der Grundfläche sowohl bezüglich des Durchsatzes als auch des Reinheitsgrades des behandelten Wassers intensiviert werden soll.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die im vertikalen Schnitt eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens beispielsweise und schematisch darstellt, und an einem Beispiel näher erläutert.
Das runde Becken 1 ist durch konzentrische Einbauten 2,3, 4 in eine Reaktionszone 5, eine Trennzone 6 und eine Klärzone 7 unterteilt. Eine langsam laufende Rührpumpe 8 wälzt die im Becken enthal-
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In diesen Kreislauf wird durch einen Kanal 12, der von einem Zulauf 13 seitlich in die vom Einbau 2 um- schlossene Reaktionszone 5 führt, Rohwasser eingeleitet. In der Trennzone 6 trennt sich behandeltes Was- ser nach oben in die Klärzone 7 ab und wird über radiale Rinnen 15 zum Vorfluter oder einem Zwischen- speicher geleitet. Die obere Kante des die Verteilerzone 9 umgebenden Einbaus 3 ist als Überfallkante zu einer umgebenden Sammelrinne 17 ausgebildet. Von dieser Sammelrinne 17 führt ein Kanal 18 zu einem Klärbecken 19. Die Durchlässe 10 in dem die Verteilerzone 9 umgebenden Einbau 3 können mit- tels der Schieber 20 gedrosselt werden. Dadurch wird der Flüssigkeitsspiegel in der Verteilerzone gehoben, so dass die Flüssigkeit in die Rinne 17 und aus dieser durch den Kanal 18 in das Klärbecken 19 gelangt.
Als Schieber 20 kann ein dem Einbau 3 anliegender, in der Höhe verstellbarer Ring dienen, der alle Durchlässe 10 gleichmässig abdeckt. Die Durchlässe 10 können aber auch mit unabhängig voneinander einstellbaren Schiebern ausgestaltet werden. Durch Veränderung des Strömungsquerschnittes der Durchlässe 10 kann das Verhältnis der beiden Teilströme, die aus der Verteilerzone 9 einerseits in die Trennzone 6 und anderseits in das Absitzbecken 19 abströmen, gegeneinander variiert werden. Die Anlage wird vorzugsweise so betrieben, dass der aus der Verteilerzone in das Klärbecken geführte Teilstrom das Doppelte bis Dreifache des in die Trennzone geführten Teilstromes beträgt. Der Rohwasserzulauf kann also das Drei- bis Vierfache der ausgelegten Durchsatzleistung der Suspensionskreislaufanlage betragen.
Bei dieser Arbeitsweise werden von dem aus der Trennzone in das Klärbecken geführten Teilstrom so viel Feststoffe in Gestalt von Flocken mitgeführt, dass sich ein besonderer Schlammabzug aus der Suspensionskreislaufanlage erübrigt. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, im Absitzbecken eine Eindickzone vorzusehen, aus welcher eine konzentrierte Suspension von Feststoffen in die Reaktionszone der Suspensionskreislaufanlage zurückgeführt wird, um dort eine höhere Feststoffkonzentration aufrecht zu erhalten.
Beispiel : In einem Hüttenwerk standen zur Reinigung der stündlich anfallenden 2000 m 3 Abwasser zwei parallelgeschaltete Rundklärbecken zur Verfügung. In diesen wurde ein Reinheitsgrad von 90 mg Feststoff je Liter im behandelten Wasser erreicht. Infolge einer Modernisierung der Hochofenanlage erhöhte sich der Abwasseranfall auf 4000 m3/h. Da eine Rücknahme des gereinigten Wassers in den Betrieb
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erforderlich war, wurde vom behandelten Wasser ein Reinheitsgrad von 36 mg Feststoff je Liter verlangt.
Zur Errichtung einer Suspensionskreislaufanlage für die Behandlung der 2000 m'mehr anfallenden Abwas- sers war aber nicht genügend Platz vorhanden. Eine solche Anlage hätte auch nicht genügt, weil in dem in den Klärbecken behandelten Anteil des Abwassers kein solcher Effekt erzielt wurde, dass nach Mischung beider Klarwasserströme der geforderte geringe Feststoffgehalt erreicht wurde.
Durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens konnte jedoch die gestellte Aufgabe gelöst wer- den. Zu dem vorhandenen Absitzbecken wurde eine Suspensionskreislaufanlage, die in erfindungsgemä- sser Weise mit einer Verteilerzone und einer von dieser ausgehenden, zu dem Absitzbecken führenden
Ableitung ausgestattet war, hinzugebaut. Diese Suspensionskreislaufanlage war für einen Durchsatz von 1000 mslh ausgelegt ; jedoch wurden in diese Anlage die 4000 mS/h insgesamt zu reinigenden Abwassers eingeführt. 3000 mS/h wurden aus der Trennzone zu den Absitzbecken abgeleitet und auf diese verteilt.
Aus der Suspensionskreislaufanlage wurden 1000 m3/h Klarwasser mit einem Feststoffgehalt von 20 mg je
Liter entnommen. Die aus den beiden Klärbecken anfallenden 3000 mS/h Klarwasser hatten einen Rein- heitsgrad von 33 mg je Liter. Die gegenüber der früheren Arbeitsweise mit alleiniger Verwendung der
Klärbecken erzielte wesentliche Verbesserung des Reinheitsgrades bei gleichzeitiger Steigerung des Durch- satzes ist die Folge der wirksamen und raschen Flockungsbehzndlung in der Suspensionskreislaufanlage.
Die vereinigten Klarwasserströme aus dem Klärbecken und der Suspensionskreislaufanlage hatten einen
Feststoffgehalt von nur 30 mg je Liter.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Reinigung von Wässern oder Abwässern durch Flockung in Gegenwart von im Ver- fahren selbst gebildeten Feststoffen nach dem Suspensionskreislaufverfahren und Klärung durch Sedimen- tation, gemäss dem sedimentierter Schlamm aus dem Absitzbecken in das Suspensionskreislaufverfahren zurückgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionskreislaufanlage das gesamte Roh- wasser zugeführt wird, wobei ein Teilstrom geklärten Wassers aus dem Suspensionskreislauf abgetrennt wird und ein Teilstrom ungeklärter Flüssigkeit abgezweigt wird, der in einem Absitzbecken in bekannter
Weise geklärt wird.