<Desc/Clms Page number 1>
Klärapparat zur Wasseraufbereitung mittels Koagulation und Filtration
Die Erfindung betrifft einen Klärapparat zur Wasseraufbereitung mittels Koagulation und Filtration in vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht (Suspensionsschicht) mit eigenen Räumen für Koagulation, für Filtration, für Sedimentation und für das Sammeln des geklärten Wassers, wobei sich jeder Filtrationsraum nach unten V-förmig verengt und an seiner engsten Stelle mit einem von seinen Wänden gebildeten Einlaufspalt versehen ist, der diesen Raum mit dem Koagulationsraum verbindet.
Gegenstand der Erfindung ist eine derartige Anordnung und Gestaltung der einzelnen Räume und des Gehäuses eines Klärapparates mit Flockenwirbelschicht, dass bei steigender Leistung grosser Klarapparate die Leistungsparameter der leistungsfähigsten kleinen Klärapparate annähernd bewahrt bleiben und dass es möglich ist, ältere Wasserversorgungsanlagen bei deren Rekonstruktion auf leistungsfähige Klärapparate mit Flockenwirbelschicht gemäss dieser Erfindung umzubauen.
Bisher bekannte Klärapparate grosser Leistungen erreichen nie die spezifischen Leistungen je Volumeneinheit der leistungsfähigsten kleinen Klärapparate.
Die Leistung je Flächeneinheit grosser Klärapparate ist entweder klein, wie z. B. bei Klärapparaten mit gelochten Verteilungsrohren, oder ist ihre Leistung je Flächeneinheit zwar gross, aber mit sich erhöhender Leistung wächst auch die Höhe der Einrichtung, wie dies z. B. bei Apparaten mit schlitzartigem oder zentralem Einlauf der Fall ist. Klärapparate mit zentralem Einlauf sind bei gleicher Leistung wesentlich höher als jene mit schlitzartigem Einlauf. Aber auch bei diesen ist bei einer Leistung von mehr als 100 1/sec die Bauhöhe bereits übermässig hoch, so dass bisher in der Praxis für höhere Leistungen Einrichtungen mit kleinerer Leistung je Flächeneinheit, aber mit niedrigerer Bauhöhe verwendet wurden.
Klärapparate zur Wasseraufbereitung mittels Flockenwirbelschicht arbeiten entweder mit unvollkommen oder mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht. Klärapparate mit unvollkommen schwebender Flockenwirbelschicht oder mit Pulsationsströmung arbeitende werden hier nicht in Betracht gezogen, weil ihre Betriebsparameter, wie Leistung und Klarheit des Wassers, nicht den hohen Stand der Technik der Apparate mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht erreichen.
Bisher bekannte Klärapparate mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht für grosse Leistungen, d. i. über 100 1/see, kann man je nach der Art des Eintrittes des die suspendierten Koagulate enthaltenden Wassers in den Filtrationsraum in zwei Typen einteilen : Klärapparate mit einem Verteilungsrohr oder solche mit einem Schlitzeintritt.
Klärapparate mit einem Verteilungsrohr sind in Behälter von verschiedener Form eingebaut worden, sie ergeben aber kleinere Leistungen je Flächeneinheit als jene mit Schlitzeintritt in den Filtrationsraum und haben weitere Nachteile gegenüber den letztgenannten : Sie benötigen einen separaten Koagulationsraum, der nicht im Klärapparat eingebaut sein kann ; das Verteilungsrohr versetzt sich leicht ; Klärapparate mit langen Verteilungsrohren benötigen eine Pulsationseinrichtung ; die im Koagulationsraum entstandenen Flocken werden beim Austritt durch die Löcher
<Desc/Clms Page number 2>
des gelochten Verteilungsrohres zerkleinert, wodurch der Separationseffekt der Flockenwirbelschicht herabgesetzt wird ; die Steiggeschwindigkeit des Wassers im Filtrationsraum ist nicht an allen Stellen im
Querschnitt gleichmässig gross.
Vom Standpunkt der Leistungsfähigkeit und Reinigungsmöglichkeit sind daher die Klärapparate mit einem Schlitzeinlauf in dem Eiltrationsraum und mit vollkommen schwe- bender Flockenwirbelschicht in diesem Raum am vorteilhaftesten.
Diese Klärapparate enthalten in der Mitte des Behälters einen Koagulationsraum, der sich nach un- ten trichterförmig erweitert und dessen unteres Ende mit der konischen Wand des sich nach oben erwei- ternden Filtrationsraumes einen ringförmigen Eintrittsschlitz bildet. Durch diesen Schlitz fliesst das Was- ser aus dem Koagulationsraum in den Filtrationsraum und in diesem aufwärts mit solcher Geschwindig- keit, dass sich die im Koagulationsraum entstandenen Flocken in der Ebene des oberen Randes des Fil- trationsraumes anhäufen. Dadurch entsteht eine Flockenwirbelschicht, in welcher die nächsten, vom
Eintrittsschlitz zufliessenden Flocken aufgefangen werden. Die überschüssigen Flocken werden von der
Flockenwirbelschicht durch eine Überlaufkante in den Sedimentationsraum abgesaugt.
Dieser Raum gibt die äussere Wand des Filtrationsraumes. Das von den Flocken befreite Wasser strömt von der Flocken- wirbelschicht weiter hinauf in den Klärwasserraum, wo es in Sammelringen aufgefangen und dann abgeführt wird. Diese Klärapparate mussten in einen zylindrischen Behälter eingebaut werden, da der Schlitzeintritt in den Filtrationsraum zwangläufig eine konzentrische Reihung und kreisförmige Gestaltung des Koagulationsraumes und des Filtrationsraumes erfordert. Dies ist aber nicht immer die gün- stigste Behälterform, denn in manchen Fällen ist ein rechteckiger Behälter vorteilhafter. Auch bei einer Rekonstruktion alter Kläreinrichtungen muss manchmal die rechteckige Form eingehalten werden.
Diese widersprüchlichen Erfordernisse werden durch den Klärapparat rechteckiger Bauart gemäss dieser Erfindung beseitigt.
Gemäss der Erfindung ist ein Klärapparat der eingangs beschriebenen Art derart ausgebildet, dass er aus einem prismatischen Behälter besteht, in dem mittels eingebauter Wände waagrecht nebeneinander je mehrere, unmittelbar aneinander anliegende, parallel zueinander wechselweise gereihte Koagulationsräume, Filtrationsräume und Sedimentationsräume abgeteilt sind, die sich von einer Endwand des Behälters bis zur gegenüberliegenden erstrecken.
Der Klärapparat gemäss der Erfindung besteht also, anders ausgedrückt, aus zwei oder mehreren unmittelbar aneinandergereihten, quaderförmigen Funktionsgrundelementen, deren jedes aus vier Funktionsräumen zusammengesetzt ist, nämlich einem Koagulationsraum, einem Filtrationsraum, einem Sedimentationsraum und einem darüberliegenden Klarwasserraum, Diese Räume entstehen durch Unterteilung des Raumes in jedem prismatischen Funktionsgrundelement mittels eingesetzter Zwischenwände, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Grundelementes zwei Räume bilden, die sich nach unten keilförmig verbreitern und von denen einer als Koagulationsraum und der andere als Sedimentationsraum dient ; der zwischen diesen beiden Räumen entstehende dritte Raum ist nach oben keilförmig verbreitert und dient als Filtrationsraum ; der über ihm liegende Raum nimmt das geklärte Wasser auf.
Der prismatische Klärapparat gemäss der Erfindung weist ein gemeinsames Wasserverteilungssystem auf, welches das Wasser gleichmässig in die einzelnen, nebeneinanderliegenden Funktionsgrundelemente verteilt. Für das geklärte Wasser ist eine für den ganzen Klärapparat gemeinsame Abnahmevorrichtung vorgesehen. In allen Filtrationsräumen sind zur Erzielung einer homogenen lotrechten Strömung Verteilungsgitter angebracht.
Das zu klärende. Wasser, das schon durch Zusatz von Chemikalien aufbereitet ist, fliesst aus dem Verteilungssystem durch je ein Verteilungsrohr in den oberen Teil eines jeden Koagulationsraumes derart ein, dass in diesem eine homogene Strömung entsteht, die günstige Bedingungen für die Koagulation und für eine gleichmässige Verteilung des Wassers beim Einlauf in den Filtrationsraum schafft. Aus dem unteren Teil jedes Koagulationsraumes gelangt das Wasser durch den Einlaufspalt in den unteren Teil des Filtrationsraumes, der durch seine keilförmige Erweiterung nach oben und eventuelle Einbauten bewirkt, dass die aufsteigende Strömung die Flockenwirbelschicht in vollkommener Schwebe erhält und jedwede Sedimentation der flockenartigen Suspension verhindert.
In der Flockenwirbelschicht wird die durch Koagulation entstandene Suspension zurückgehalten. Den oberen Rand des Filtrationsraumes bildet eine Überlaufkante, über die der überschüssige Schlamm aus dem Filtrationsraum in den Sedimentationsraum fällt. Dieser abgesaugte Schlamm wird zweckmässig durch Wände gegen den unteren Teil des Sedimentationsraumes gelenkt, von wo der eingedickte Schlamm dann abgelassen wird. Das von der Suspension befreite Wasser gelangt aus dem Filtrationsraum in den Raum für geklärtes Wasser und wird aus seinem oberen Teil von einem Sammelsystem abgeführt. Ausserdem wird geklärtes Wasser auch aus dem oberen Teil des Sedimentationsraumes durch zwangläufiges Absaugen entnommen.
<Desc/Clms Page number 3>
Räume gleicher Funktion in benachbarten Funktionsgrundelementen können im Klärapparat entweder voneinander getrennt bleiben oder miteinander verbunden oder vereinigt werden. In einzelnen Funktionsräumen können ausser den schon erwähnten Homogenisierungsgittern auch verschiedene andere Einbauten angebracht werden, welche die Strömung oder die Turbulenz beeinflussen, wie Verteilerwände, gelochte Wände und Rohre.
Ein Ausführungsbeispiel eines prismatischen Klärapparates gemäss der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und soll anschliessend im einzelnen beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine axonometrische Ansicht eines einzelnen Funktionsgrundelementes, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen aus vier Funktionsgrundelementen bestehenden Klärapparat und Fig. 3 den Grundriss desselben.
Der Klärapparat P prismatischer Form enthält einen Koagulationsraum B, einen Filtrationsraum C, einen Sedimentationsraum D und einen Klarwasserraum E. Das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln wird durch die Zuleitungsrinne 1 zugeführt. Das durchmischte Wasser fällt in die einzelnen Verteilungsschächte 4 über und gelangt von dort durch die Verteilungsleitung 5 in die Koagulationsräume B, wo sich im oberen Teil Verteilungsrinnen 7 und im untersten Teil die Ent- leerungs- und Spülleitungen 9 befinden. Das Wasser dringt durch die Flockenwirbelschicht in den Klarwasserraum E, wo es dann von der Sammelrinne 15 abgenommen wird. Das Niveau der Flokkenwirbelschicht wird im Filtrationsraum C von der Überlaufkante 1 bestimmt, über die der überschüssige Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in den Sedimentationsraum D angezogen wird.
Die Richtung der Schlammströmung wird in jedem Sedimentationsraum D durch die Führungswand 12 derart gelenkt, dass sich der Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes D absetzt und das so geklärte Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13 entnommen und in die Sammelrinne 15 geführt. Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablassleitung 14 abgelassen. Das geklärte Wasser aus den Sammelrinnen 15 wird durch die Abflussrinne 16 den Schnellfiltern zugeführt.
EMI3.1
Grundriss abwechselnd gegeneinander verkehrter Durchflussrichtung des Wassers angeordnet, so dass Funktionsräume gleicher Verwendung an den Grenzen zwischen F 1 und F, zwischen F und Fs und
EMI3.2
tionsräumen D2 + Dg vereinigt werden können.
Dadurch wird nicht nur eine Anzahl von Trennwänden erspart, sondern auch die Zahl der erforderlichen Verteilerleitungen 5, Entnahmeleitungen 13 und Abflussleitungen 14 vermindert,
Die Arbeitsweise des beschriebenen Klärapparates ist folgende :
Das Rohrwasser mit den zugesetzten Chemikalien wird durch die Zuflussrinne 1, wo zugleich die Durchmischung des Wassers mit den Chemikalien verläuft, den Verteilungsschächten 4 zugeführt, die es dann gleichmässig in gelochte Verteilungsrohre 5 verteilen. Aus den gelochten Verteilungsrohren 5 strömt das Wasser in die Koagulationsräume B, d. h. B -B. Durch die gelochten Verteilungsleitungen 5 und dieVerteilungsrinnen 7 wird die den Koagulationsräumen B eine gleichmässige Bewegung sichergestellt.
Das Wasser mit den Mikroflocken strömt aus dem Koagulationsraum B durch den Einlauf 8 in den Filtrationsraum C, der so gestaltet ist, dass darin eine optimale Geschwindigkeit und turbulente Strömung des Wassers erreicht werden, um die Flockenfilterschicht im Zustand vollkommener Schwebe zu erhalten und jedwede Sedimentation der flockenartigen Suspension in diesem Raum zu verhindern, wo die durch Koagulation entstandenen, in Suspension befindlichen Teilchen
EMI3.3
<Desc/Clms Page number 4>
Flockenwirbelschicht durch zweckentsprechende Anordnung der Funktionsräume und des Einlaufes in den Filtrationsraum gesichert, wodurch die Anwendung einer zeitlich gleichmässigen Strömung und somit auch die Erreichung maximaler Leistungen je Flächeneinheit der Flockenwirbelschicht ermöglicht wird.
Die zweckmässige Anordnung der Funktionselemente nutzt das Behältervolumen in höchstmöglichem Masse aus, so dass direkt im Behälter die Koagulation und Sedimentation durchgeführt werden kann und die ganze Fläche des Behälters für die Flockenwirbelschicht freibleibt. Die Entnahme des abgesetzten
Wassers aus zweckmässig untergebrachten Sedimentationsräumen bedeutet eine weitere Leistungssteigerung des Klärapparates. Die zwangläufige, gleichmässige Strömung in allen Funktionsräumen des Klärapparates verhindert die Bildung von störenden Strömungen und der Klärapparat erreicht deshalb einen maximalen Kläreffekt. Der Klärapparat funktioniert rein hydraulisch und benötigt keinerlei zusätzliche Vorrichtungen, wie z. B. eine Misch- oder Pulsationsvorrichtung mit Energiezufuhr.
Die Erfindung ermöglicht es, die meisten älteren Wasserversorgungsanlagen mit rechteckigen Klärapparaten auf die erfindungsgemässe Bauart umzubauen und dadurch ihre Leistung wesentlich zu steigern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Klärapparat zur Wasseraufbereitung mittels Koagulation und Filtration in vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht (Suspensionsschicht) mit eigenen Räumen für Koagulation, für Filtration, für Sedimentation und für das Sammeln des geklärten Wassers, wobei sich jeder Filtrationsraum nach unten V-förmig verengt und an seiner engsten Stelle mit einem von seinen Wänden gebildeten Einlaufspalt
EMI4.1
dass er aus einem prismatischen Behälter (P) mit Klarwasserräumen (E) besteht, in dem mittels eingebauter Wände (b, bl, b, bg..., c, c , c , 03...) waagrecht nebeneinander je mehrere, unmittelbar aneinander anliegende, parallel zueinander wechselweise gereihte Koagulationsräume (B), Filtrationsräume (C) und Sedimentationsräume (D) abgeteilt sind, die sich von einer Endwand (pi)
des Behälters (P) bis zur gegenüberliegenden (pua) erstrecken.