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Kombinierte Flotations- und Klärvorrichtung Die Erfindung betrifft
eine kombinierte Flotations-und Klärvorrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen
aus Flüssigkeiten. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist als ein einheitlicher
Baukörper ausgeführt, worin die Flotation in an sich bekannter Weise durch Vakuum
erfolgt. Die Erfindung verfolgt die Aufgabe, einen unmittelbaren Übergang aus einer
Flotationszone in eine Absetzzone ohne Aufrührung zu erreichen.
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Dabei wird ausgegangen von bekannten Flotations-und Klärvorrichtungen,
die einen offenen Absetzbehälter und eine in den Flüssigkeitsspiegel desselben teilweise
eintauchende, unten offene Glocke aufweisen, in der Flüssigkeitsspiegel zwecks Flotierung
der leichteren, flotierbaren Verunreinigungen, die in der dem Innenraum der Glocke
zugeführten Flüssigkeit enthalten sind, durch Aufrechterhaltung eines Unterdruckes
über den Flüssigkeitsspiegel im Absetzbehälter angehoben wird. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Trübezuleitung dicht unterhalb des angehobenen
Trübespiegels in der Glocke, durch Abschäumvorrichtungen in der Glocke im Zusammenhang
mit einer Schaumrinne und weiterhin durch einen Absetzbehälter mit an sich bekannten
Schlammaustragvorrichtungen mit einem Schlammsumpf und einer überlaufrinne am oberen
Rand des Behälters.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art wird demgegenüber
der gesamte Absetzbehälter unter Unterdruck gesetzt, und die Trübe wird etwa am
unteren Ende des Absetzbehälter's in diesen eingeleitet. In diesem Absetzbehälter
sollen lediglich die absetzbaren Bestandteile aus der Trübe ausgeschieden werden;
die flotierbaren Bestandteile werden dagegen nicht ausgeschieden, sondern durch
eine Leitung zusammen mit der von den absetzbaren Bestandteilen befreiten Flüssigkeit
abgeführt. Es ist aber äußerst unpraktisch, großflächige Absetzbecken als Ganzes
unter einen nennenswerten Unterdruck zu setzen; großflächige Absetzbecken werden
aber zur Erzielung einer wirksamen Absetzung unbedingt benötigt, da nur eine große
Fläche und die sich hieraus ergebende kleine Strömungsgeschwindigkeit der Trübe
im Becken zu einem wirklich sicheren Absetzen der schwereren Bestandteile führen
kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dagegen nur ein verhältnismäßig
kleiner Anteil der Gesamtfläche des Absetzbeckens, nämlich die innerhalb der Glocke
liegende Fläche, unter Unterdruck gesetzt, und die Trübezuleitung endet dicht unterhalb
des angehobenen Trübespiegels in dieser Glocke. Infolgedessen entsteht im Bereich
der Einmündung dieser Trübezuleitung eine lebhafte Sauerstoffblasenbildung, die
die Flotation der flotierbaren Bestandteile in besonders starkem Maße begünstigt.
Der sich hierbei bildende Schaum, der die flotierbaren Bestandteile enthält, wird
sofort durch die in der Glocke angebrachten Abschäumvorrichtungen in eine Schaumrinne
übergeführt. Da dies in einer wesentlich über dem Flüssigkeitsspiegel im Absetzbehälter
liegenden Ebene erfolgt, ist es mit völliger Sicherheit ausgeschlossen, daß dieser
Schaum in die zur Überlaufrinne des Absetzbehälters fließende gereinigte Flüssigkeit
gelangen und diese verunreinigen kann.
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Durch die Erfindung wird daher auch für besonders großflächige Absetzbecken
eine sichere und baulich einfache Möglichkeit geschaffen, die flotierbaren Bestandteile
abzuscheiden und mit Sicherheit einen unmittelbaren Übergang aus der Flotationszone
in die Absetzzone ohne Aufrührung zu erreichen. Der in der in den Absetzbehälter
eintauchenden Glocke aufrechtzuerhaltene Unterdruck ist wesentlich geringer als
der bei der bekannten Vorrichtung, bei der der gesamte Absetzbehälter unter Unterdruck
gehalten wird, erforderliche Unterdruck, da bei der bekannten Vorrichtung der Unterdruck
die Flüssigkeitssäule über die gesamte Höhe des Absetzbehälters nach oben saugen
muß, während sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der normale
Flüssigkeitsstand
im Absetzbehälter und die darüber hinaus durch den Unterdruck erzeugte Flüssigkeitssäule
in der Glocke addieren.
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Mit der erfindungsgemäßen kombinierten Flotations- und Klärvorrichtung
ist es ohne weiteres auch möglich, Trüben zu verarbeiten, die bereits vorher einer
Belüftungsbehandlung unterzogen worden sind. In dieser Hinsicht ist es bemerkenswert,
daß die Luft, welche in der in die Glocke eintretenden Flüssigkeit mitgerissen wird,
die Flotationsneigung der flotierbaren Teilchen erhöht und in Vereinigung mit dem
Einfluß des verminderten Druckes im oberen Teil der Glocke eine rasche Aufwärtswanderung
der flotierbaren Teilchen hervorruft. Dadurch kann man tatsächlich zu einer Flotation
von Teilchen gelangen, die bei Fehlen der vorherigen Belüftung nicht als normalerweise
flotierbar angesehen werden würden.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist
die Trübezuleitung in die Glocke als vertikale Steigleitung und gleichzeitig als
Welle sowohl für die Abschäumvorrichtung als auch für ein Krählwerk im Absetzbecken
ausgebildet.
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An Stelle dessen ist es auch möglich, dem Absetzbehälter eine viereckige,
vorzugsweise rechteckige Form zu geben und die Glocke und die Überlaufrinne für
die gereinigte Flüssigkeit an einander entgegengesetzten Enden des Absetzbehälters
anzuordnen. Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, den Boden des Absetzbehälters vom
Abflußende in Richtung auf den unterhalb der Glocke liegenden Schlammsumpf abfallend
anzuordnen, in den der sich auf dem Boden sammelnde Schlamm durch in Behälterlängsrichtung
bewegte Krählschaufeln hineinbewegt wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt.
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Fig.1 ist ein schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung mit radialer
Strömung; Fig.2 ist ein schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung mit längsgerichteter
Strömung.
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Die Vorrichtung nach Fig.1 ist eine Absetzvorrichtung, in welcher
der Flüssigkeitsdurchgang während des Absetzverlaufes in radialer Richtung nach
außen zur überlaufrinne erfolgt. Die Begrenzungswand 10; die vorzugsweise kreisförmigen
Grundriß hat, bildet zusammen mit dem Boden 11 ein Becken, das eine Trübe 12 enthält.
Die Abmessungen dieses Beckens sind derart, daß relative Beruhigungsbedingungen
innerhalb der Hauptflüssigkeitsmasse aufrechterhalten werden, wodurch feste Verunreinigungen
sich daraus absetzen und auf dem Boden 11 unter Bildung eines Schlammes ablagern
können. Eine unter Vakuum stehende Glocke 15 ist zentrisch innerhalb des Beckens
angeordnet und steht über ihr unteres, offenes Ende in unmittelbarer Verbindung
mit der Trübe 12 im Becken 10, 11. Die Vakuumpumpe 32 und die Vakuumleitung 31 sorgen
für die Erzeugung von Unterdruck am oberen Teil der Glocke 15, wodurch die Trübe
16 innerhalb des Domes auf einen Spiegel angehoben wird, der wesentlich oberhalb
desjenigen der Trübe 12 liegt. Die Höhe des letzteren wird bei der dargestellten
Ausführungsform durch die Innenwand der Überlaufrinne 33 bestimmt. Durch eine Einlaufleitung
13 und eine als Steigleitung ausgebildete Trübezuleitung 14 wird die Trübe unmittelbar
in die Glocke 15 eingeleitet. Die auslaufende Flüssigkeit, die der Behandlung innerhalb
der Glocke und des Beckens ausgesetzt worden ist, ergießt sich in die überlaufrinne
33 und fließt dann zum Verbrauch, zur weiteren Behandlung oder als Ablauf durch
die Leitung 34.
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Eine sich drehende Abschirmvorrichtung, die durch die Welle 30 und
Arme 23 mit Abschäumschaufeln 24 gebildet wird, liegt innerhalb der Vakumglocke.
Diese Abschäumschaufeln treiben den schwimmenden Schaum in eine Schaumrinne 25,
von wo er über die Leitung 26 in die Schaumkammer 27 gelangt. Diese Kammer ist an
eine Austragleitung 28 und Ventil 29 angeschlossen. Die Schaumkammer 27 wird auf
etwa demselben Druck gehalten, wie er über der Flüssigkeitsmasse 16 innerhalb der
Glocke 15 herrscht.
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Das Krählwerk besteht aus den Armen 17 und den Krählschaufeln 18,
die über das sich drehende Steigrohr 14 von der Austrittswelle 30 aus angetrieben
werden und die Beförderung der abgesetzten Teilchen oder des Schlammes zu einem
im allgemeinen zentrisch angeordneten Schlammsumpf 19 bewirken. Durch einfache Hilfsmittel
kann eine Änderung des Anstellwinkels der Schaufeln 18 ausgeführt werden, so daß
sie zu einem nicht zentrischen Schlammsumpf krählen. Schlammeindickerschaufeln,
wie sie bei 22 dargestellt sind, sind zweckmäßig vorgesehen, um die Dichte des Schlammes
vor seinem Austrag über die Leitung 20 und das Ventil 21 zu erhöhen.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist für kontinuierlichen Betrieb bestimmt.
Die Trübe 16 steht unter Unterdruck, und zwar sind die Drücke an der Oberfläche
am geringsten. Infolgedessen ist der die Flotation hervorrufende Effekt des Vakums
im Eintrittsbereich der Trübe am größten. Flotierbares Material hat eine starke
Neigung, an der Oberfläche der Trübe 16 in dem durch Exkavation entstandenen Schaum
zurückzubleiben. Dieser Schaum wird durch die umlaufende Abschäumvorrichtung in
die Schaumrinne 25 ausgetragen.
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Die Flüssigkeitsbewegung innerhalb des Domes 15 ist insgesamt gesehen
nach unten gerichtet. Wie durch die wellenförmigen Fließlinien, die unterhalb des
radialen Flusses nahe der Oberfläche liegen, angedeutet ist, ist die Flüssigkeit
zu Beginn ihrer Abwärtsbewegung durch die Glocke 15 noch ziemlich turbulent mit
zahlreichen Wirbeln und Geschwindigkeitsdifferenzen. Infolge des natürlichen Dämpfungseffektes
des Vakuums wird die Strömung vergleichmäßigt, und Turbulenzen werden im wesentlichen
beseitigt. Allmählich verläßt die Strömung die unten offene Glocke 15 und tritt
in die im Absetzbehälter befindliche Trübe 12 ein. Dort herrscht eine etwa gleichförmige
Geschwindigkeitsverteilung über den ganzen Ouerschnitt, und die Absetzströmung innerhalb
der Trübe 12 ist auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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Nach Eintritt in die Trübe 12 bewegt sich die Strömung im wesentlichen
radial und unter stetiger Beruhigung in die überlaufrinne 33, von wo aus die gereinigte
Flüssigkeit aus der Vorrichtung über die Leitung 34 abfließt. Im Verlauf des Durchganges
durch das Absetzbecken sinken die absetzbaren Teilchen zum Boden 11 und werden durch
die umlaufenden Krählarme 17 mit Schaufeln 18 zum Sumpf 19 befördert. Umlaufende
Schaufeln 22 können zur Eindickung des Schlammes vor seinem Austrag aus dem Sumpf
über die Leitung 20 mit Ventil 21 vorgesehen sein.
Die Ausführungsform
nach Fig.2 unterscheidet sich hiervon in erster Linie dadurch, daß sie ein Absetzbecken
mit längs gerichteter Strömung aufweist. So umgrenzen in Fig. 2 die Umfassungswand
110 und der Boden 111 ein im allgemeinen rechteckiges Absetzbecken, in dem sich
die Trübe 112 befindet. Die Abmessungen dieses Beckens sind derart, daß verhältnismäßig
ruhige Strömungsbedingungen innerhalb der Trübe herrschen, wodurch feste Verunreinigungen
die Möglichkeit haben, sich darauf abzusetzen und auf dem Boden 1.11 unter
Bildung eines Schlammes abzulagern. Eine Vakuumglocke 115 ist am einen Ende, und
zwar dem Einlaufende, des Beckens angeordnet und steht über ihr offenes unteres
Ende in unmittelbarer Verbindung mit der Trübe 112. Der Spiegel der letzteren wird
durch die Überlaufrinne 133 bestimmt. Eine Vakuumpumpe 132 und die Vakuumleitung
131 sorgen für die Erzeugung von Unterdruck im oberen Teil der Glocke 115, wodurch
die Trübe 116 innerhalb der Glocke auf einen Spiegel gehoben wird, der wesentlich
oberhalb desjenigen der Trübe 112 im Absetzbecken liegt. Die Einlaufleitung 113
und die Trübezuleitung 114 führen die Trübe unmittelbar in den oberen Teil der Glocke
11.5 ein.
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Der überlauf aus dem Absetzbecken fließt in die Überlaufrinne 133
und gelangt von dort zum Verbrauch, zur weiteren Behandlung oder zum Ablauf über
die Leitung 134.
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Eine umlaufende Abschäumvorrichtung, die durch die Welle 130 mit den
Armen 123 und Schöpfschaufeln 124 betätigt wird, ist innerhalb der Vakuumglocke
angeordnet. Während ihrer Bewegung bewirken die Schaufeln 124 einen Austrag des
schwimmenden Schaumes in die Schaumrinne 125, von wo er über die Leitung 126 in
die Schaumkammer 127 gelangt. Diese Kammer ist wiederum mit einem Austragrohr
128 mit Ventil 129 verbunden. Die Schaumkammer 129 wird auf demselben Druck gehalten,
wie er über der Trübe 116 innerhalb der Glocke 115 herrscht.
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Mechanische Schaumsammeleinrichtungen, bestehend aus einem endlosen
Band oder einer Kette 117 und Krählschaufeln 118, werden durch einen nicht gezeigten
äußeren Antrieb betätigt und bewirken die. Beförderung abgesetzter Teilchen oder
des Schlammes zu einem Schlammsumpf 119, der gemäß der Zeichnung in diesem Fall
nahe dem Einlaufende des Beckens angeordnet ist. Der im Sumpf 119 gesammelte Schlamm
wird daraus über die Leitung 120 mit Ventil 121 entfernt. Die Vorrichtung nach Fig.
2 ist ebenfalls für fortlaufenden Betrieb bestimmt.