Einrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten und Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten durch Belüftung und Umwälzung in einem Becken.
Bei der Reinigung von Flüssigkeiten, beispiels weise bei der Eisenfreimachung von Wasser oder bei der Klärung von Abwässern, spielt die Belüftung und Umwälzung der Flüssigkeit bzw. des zu klärenden Wassers eine ausschlaggebende Rolle. Bei den be kannten Einrichtungen sind für Belüftung und Um wälzung meist eigene maschinelle Einrichtungen er forderlich, welche für die Belüftung Gebläse- oder Zerstäubungsanlagen, für die Umwälzung Rührwerke usf. aufweisen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Wasser durch Düsen in feinverteilten Strahlen unter die Ober fläche des in einem Becken befindlichen, zu reinigen den Wassers einzuschiessen. Diese feinverteilten Was serstrahlen reissen bei ihrem Weg durch die Luft beträchtliche Luftmengen unter die Wasseroberfläche mit, wodurch eine Belüftung des Beckeninhaltes er folgt. Durch entsprechende Formgebung des Beckens kann unter Ausnützung der Energie der feinen Was serstrahlen ausserdem eine Umwälzung des Becken inhaltes in beschränktem Ausmass erzielt werden.
Nachteilig ist jedoch hiebei, dass die mitgerissene Luft nicht bis auf den Beckengrund gelangt, sondern ver- hältnismässig rasch wieder zur Oberfläche aufsteigt, so dass die Kontaktzeit zwischen der eingeschossenen Luft und dem Wasser verhältnismässig kurz ist. Die Kontaktzeit spielt jedoch bei der Wasserreinigung eine ausschlaggebende Rolle. Ferner ist es sehr wich tig, dass der Beckeninhalt möglichst gleichmässig belüftet wird. Die Belüftung ist um so wirksamer, je länger die Berührungszeit zwischen den Luftblasen und dem zu reinigenden Wasser ist.
Es konnten daher mit der bekannten Einrichtung einerseits wegen der unvollkommenen Belüftung und anderseits wegen der unvollkommenen Umwälzung des Wassers keine be friedigenden Resultate, erzielt werden.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu be seitigen und die Erfindung besteht darin, dass eine Flüssigkeitsstrahlpumpe vorgesehen ist, deren Strahl düse oberhalb und deren Fangdüse unterhalb des Niveaus der zu reinigenden Flüssigkeit angeordnet ist. Durch die Ausbildung der Belüftungseinrichtung als Flüssigkeitsstrahlpumpe und durch die erwähnte Anordnung von Strahldüse und Fangdüse wird eine geregelte Belüftung und Umwälzung zur Reinigung der Flüssigkeit ermöglicht, welche so gelenkt werden kann, dass alle Bereiche des Beckens von der Um wälzung und Belüftung erfasst werden, so dass die reinigende Wirkung sich auf den ganzen Beckeninhalt erstreckt.
Durch die Energie der aus der Strahldüse strömenden Flüssigkeit wird eine für die Belüftung hinreichende Luftmenge mitgerissen und die Anord nung der Fangdüse unterhalb des Niveaus der Flüssig keit bewirkt ein Einsaugen der Flüssigkeit aus dem oberen Bereich des Beckens in diese Fangdüse und eine Förderung derselben nach unten, wobei auch durch diese in die Fangdüse eingesogene Flüssigkeit weitere Luftmengen mitgerissen werden. Es ist hiebei zweckmässig, an die Fangdüse bis in den unteren Bereich des Beckens führende Leitflächen anzuschlies- sen, welche z. B. in Form eines Mischrohres und eines Diffusors ausgebildet sein können.
Auf diese Weise wird die durch die Fangdüse unter der Wirkung der Flüssigkeitsstrahlpumpe eingesaugte und mit Luft vermengte Flüssigkeit bis in den unteren Bereich des Beckens geführt, so dass auch dieser Bereich mit Sicherheit belüftet und umgewälzt wird. Hiebei ist es leicht möglich, auch das aufsteigende Luft-, Wasser gemisch so zu lenken, dass ein maximaler Belüftungs- bzw. Umwälzungseffekt erreicht wird.
Zweckmässig ist es hiebei, an die Leitflächen bzw. an den Diffusor einen Leitapparat anzuschliessen, dessen Austritts öffnung oder Austrittsöffnungen im Abstand vom Diffusor, zwischen Diffusor und Deckenwandung münden und die Flüssigkeit vorzugsweise etwa in die Mitte des Abstandes zwischen Diffusor und Decken wandung leiten.
Hiebei leitet das aus den Austritts öffnungen des Leitapparates austretende Wasser-, Luftgemisch eine Umwälzströmung der Flüssigkeit im Becken ein, welche etwa in der Mitte zwischen dem Diffusor od. dgl. und der Beckenwandung aufwärts gerichtet ist. Diese eingeleitete Umwälzströmung wird noch durch die nach aufwärts steigenden Luftblasen begünstigt. Es bilden sich auf diese Weise zwei Flüs sigkeitswalzen aus, von welchen die eine zwischen dem Diffusor und der Zone, in welcher die Luftblasen aufsteigen, liegt, während sich die zweite zwischen dieser Zone und der Beckenwandung befindet.
Durch diese doppelte Umwälzbewegung gelangen alle Teile des Beckeninhaltes in Kontakt mit den aufsteigenden Luftblasen und werden daher gründlich belüftet. Da auch das durch Mischrohr, den Diffusor und den Leitapparat strömende Wasser innig mit Luft gemischt ist, wird eine besondere lange Kontaktzeit zwischen Luft und Wasser erzielt.
Zweckmässig ist die Anordnung so getroffen, dass Strahldüse und Fangdüse mittig zum Becken angeord net sind, wobei die Austrittsöffnung oder -öffnungen aus dem Leitapparat ringförmig um die Strahlachse herum münden. Dadurch bildet sich die aufwärtsge richtete Strömung in einer die Strahlachse umgebenden Ringzone aus, in welcher die Luftblasen aufwärts perlen.
Im inneren Ringraum zwischen Diffusor und dieser belüfteten Ringzone, sowie im äusseren Ring raum zwischen dieser belüfteten Ringzone und der Beckenwandung bilden unter der Wirkung der nach aufwärts gerichteten Strömung die erwähnten Flüssig keitswalzen aus, wobei alle Teile des Beckeninhaltes innerhalb einer verhältnismässig kurzen Zeit der belüfteten Ringzone zugeführt werden, so dass bei energischer Umwälzung der Flüssigkeit eine innige Belüftung des gesamten Beckeninhaltes gewährleistet ist.
Am Boden des Beckens kann eine Schlammgrube mit einem Schlammablass angeordnet sein, zu welcher der Boden schräg, zweckmässig trichterförmig ver läuft. Durch den Leitapparat wird die Strömung der durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe angesaugten Flüs sigkeit aus der Strahlachse umgelenkt, wobei in der Strahlachse unterhalb des Leitapparates die Flüssig keit in Ruhe ist bzw. am wenigsten in Bewegung steht. Es ist daher zweckmässig, diese Schlammgrube etwa in der Strahlachse, d. h. in der ruhigsten Zone des Beckens anzuordnen.
Bei Einrichtungen, in welchen die Flüssigkeit durch Umwälzung und Belüftung gereinigt wird, wird üblicherweise die gereinigte Flüssigkeit über einen Überlauf an der Deckenwandung abgeführt, wobei die > Überlaufkante das Niveau im Becken stets auf gleicher Höhe hält. Da nun die gereinigte Flüssigkeit an der Beckenwandung, d. h. im Bereich der äusseren Flüs sigkeitswalze, abgeführt wird, ist es zweckmässig, die Zufuhr der zu reinigenden Rohflüssigkeit im Raum zwischen den Leitflächen des Diffusors und der Zone der nach oben gerichteten Strömung, d. h. also im Bereich der der Strahlachse benachbarten Flüssig keitswalze anzuordnen.
Dadurch wird erreicht, dass die Flüssigkeit erst nach Massgabe ihrer fortschreiten den Reinigung dem Überlauf zugeführt wird, welcher wieder in ein Absetzbecken führen kann, aus welchem die für den Betrieb der Flüssigkeitsstrahlpumpe erfor derliche Flüssigkeit in vorgereinigtem Zustand ent nommen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der Einrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten ist da durch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpum- pe vorgereinigte Flüssigkeit ansaugt und mit einem Druck von etwa 10 m WS fördert. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Zuführungsdruck der Treibflüssigkeit ausreicht, um eine einwandfreie Umwälzung und Belüftung im Becken sicherzustellen. Die Flüssig keitsstrahlpumpe kann hiebei z. B. aus einem hinter dem Überlauf angeordneten Klär- oder Absetzbecken ansaugen.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Ein richtung an Hand eines Ausführungsbeispieles erläu tert, welches die Reinigung von Wasser zeigt. Die Zeichnung stellt einen Vertikalschnitt durch ein Bek- ken dar.
Das zu reinigende Wasser befindet sich in einem Becken 1, in welchem das Niveau 2 durch eine über laufkante 3 konstant gehalten wird. Das Becken ist in der Draufsicht kreisrund ausgebildet. In der Mitte des Beckens ist eine von einer Strahldüse 4 und einer Fangdüse 5 gebildete Wasserstrahlpumpe senkrecht angeordnet. Die Strahldüse 4 befindet sich oberhalb des Wasserniveaus 2 und die Fangdüse 5 befindet sich unterhalb des Niveaus 2. An die Fangdüse 5 ist ein Mischrohr 6 und ein Diffusor 7 angeschlossen, wobei Mischrohr und Diffusor Leitflächen bilden, welche bis den unteren Bereich des Beckens 1 führen.
An den Diffusor 7 ist ein Leitapparat 8 mit einer ringförmigen Ausströmöffnung 9 angeschlossen.
Das durch die Strahldüse 4 zugeführte Wasser tritt in die Fangdüse 5 ein. Durch das in die Fangdüse 5 eingespritze Wasser wird eine Injektorwirkung aus geübt, durch welche Wasser aus dem Becken 1 von oben in die Fangdüse eingesaugt wird. Durch den aus der Strahldüse 4 austretenden Wasserstrahl und durch das aus dem Becken 1 in die Fangdüse mitgerissene Wasser, und zwar insbesondere durch den aus der Düse 4 austretenden Strahl wird Luft mitgerissen, so dass nun durch das Mischrohr 6 und den Diffusor 7 ein Wasser-Luftgemisch unter der Wirkung des aus der Strahldüse 4 austretenden Strahles nach unten strömt.
Im Leitapparat 8 wird diese Strömung umge lenkt, und das Wasser-Luftgemisch tritt aus der ring förmigen Austrittsöffnung 9 des Leitapparates im unteren Bereich des Beckens aus. Hinter der Austrittsöffnung 9 scheidet sich die Luft aus dem Wasser-Luftgemisch in Form von fein verteilten Luftblasen aus und perlt in einer die Form eines parabolischen Mantels aufweisenden Ringzone 10 aufwärts, welche sich zwischen dem Mischrohr 6 und dem Diffusor 7 einerseits und der Beckenwan dung 11 andererseits erstreckt.
Durch diese Ringzone 10 wird nun der Wasser raum im Becken 1 in zwei Ringräume geteilt, und zwar in einen inneren Ringraum 12 und in einen äus- seren Ringraum 13, in welchen sich gesonderte Strö mungen ausbilden. Im Bereich der Ringzone 10 wird sich sowohl im inneren Ringraum 12, als auch im äusseren Ringraum 13 eine aufwärts gerichtete Strö mung ausbilden, zu welcher im inneren Ringraum im Bereich des Mischrohres 6 und des Diffusors 7 eine Gegenströmung nach unten und im äusseren Ringraum 13, im Bereich der Beckenwandung 11 gleichfalls eine abwärtsgerichtete Gegenströmung entsteht.
Auf diese Weise werden sich sowohl im inneren als auch im äusseren Ringraum Wasserwalzen in der durch die Pfeile angedeuteten Weise ausbilden, wobei jeder Teil des Beckeninhaltes im Verlauf der Umwälzung mit der innig belüfteten Ringzone 10 in Berührung ge langt.
Auf diese Weise werden nun alle Teile des Becken inhaltes energisch umgewälzt und intensiv belüftet. Während bei einem Belüftungsverfahren, bei welchem mittels Gebläsen von der Sohle her Luft in das Reinigungsbecken eingeblasen wird, die Luftblasen nur kurzfristig in Kontakt mit dem Wasser gelangen, ergibt sich bei der erfindungsgemässen Anordnung eine wesentlich längere Kontaktzeit zwischen Wasser und Luft, welche bei einer Tiefe des Beckens von un gefähr 4 m etwa 25 sec. beträgt. Die Kontaktzeit ist aber für den reinigenden Effekt der Belüftung aus schlaggebend.
Die schwereren Schlammteilchen sinken nun im Becken 1 ab. Die Sohle 14 des Beckens 11 ist trichter förmig gestaltet und weist in der Mitte eine Schlamm grube 15 mit einem durch ein Ventil 16 verschlossenen Schlammablass 17 auf. Diese Schlammgrube 15 ist zentrisch unterhalb des Leitapparates 8 angeordnet und daher durch den Leitapparat gegen die Umwälz- strömung abgeschirmt, so dass das Absetzen des Schlammes in dieser beruhigten Zone begünstigt wird.
Das auf diese Weise belüftete und bereits von den schwereren Schlammteilchen befreite Wasser fliesst über den Überlauf 3 in ein nachgeschaltetes, in der Zeichnung nicht dargestelltes Absetzbecken, in wel chem sich die infolge der Belüftung ausgeflockten Schlammteilchen absetzen. Da über diesen Überlauf 3, d. h. also aus dem Ringraum 13, das bereits vor gereinigte und belüftete Wasser abfliessen soll, muss das zu reinigende Rohwasser an einer Stelle zugesetzt werden, von welcher ausgehend es noch der Belüftung und Vorreinigung unterworfen wird, bevor es zum Überlauf 3 gelangt.
Die Zufuhr des Rohwassers ist daher im inneren Ringraum 12 im Bereich des Misch rohres 6 bzw. des Diffusors 7 oder in der Nähe der Fangdüse 5 vorgesehen. Das Triebwasser, welches der Strahldüse 4 zugeführt wird, wird dem hinter dem Überlauf 3 angeordneten Absetzbecken entnommen, so dass als Triebwasser bereits vorgereinigtes Wasser zur Verfügung steht. Dieses vorgereinigte Triebwasser wird nun der Strahldüse 4 beispielsweise mit einem Druck von etwa 10 m WS zugeführt.