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Verfahren zur Behandlung von Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Behandlung von Wasser nach dem Suspensionskreislaufverfahren. Es ist bekannt,
Flüssigkeiten in Gegenwart einer angereicherten Suspension von Feststoffen in dieser
Flüssigkeit zu behandeln, z. B. zu klären. Die suspendierten Feststoffe können in
der zu behandelnden Flüssigkeit bereits enthalten sein oder sich erst während der
Behandlung bilden und sollen sich in der Suspension ohne zwischenzeitliches Absetzen
anreichern.
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Bei der Behandlung einer Flüssigkeit mit einer solchen Suspension
kann die Klärung durch Aufwärtsfiltration der Flüssigkeit durch eine relativ ruhende
Suspensionsschicht oder durch dynamische Trennung der Feststoffe aus einem Strom
der Suspension erfolgen. Der Anteil an geklärter Flüssigkeit, der durch dynamische
Trennung aus einem Strom der Suspension erhalten werden kann, ist wesentlich größer
als der, der sich bei der Aufwärtsfiltration durch eine Suspension gewinnen läßt,
weil im letzten Falle die Geschwindigkeit der Aufwärtsströmung nach oben durch den
Wert begrenzt ist, bei dem die leichtesten Teilchen nicht mehr von der aufsteigenden
Flüssigkeit mitgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der dynamischen
Trennung der geklärten Flüssigkeit aus einer Kreislaufströmung der Suspension Gebrauch.
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Für die bekannten Suspensionskreislaufverfahren ist eine gleichmäßige
Umwälzung der Suspension und eine innige Durchmischung derselben mit der zu behandelnden
Flüssigkeit wichtig.
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Bisher wurde das Suspensionskreislaufverfahren in vertikalen, runden
oder quadratischen Behältern, die durch konzentrische Einbauten in mehrere Zonen
unterteilt sind, ausgeführt, indem mittels einer in der vertikalen Achse des Behälters
rotierenden Rührpumpe eine Suspension von Feststoffen in Flüssigkeit im Kreislauf
durch diese Zonen umgewälzt wird, die zu behandelnde Flüssigkeit diesem Kreislauf
an einer zentralen, von einem haubenförmigen Einbau umgebenen Zone in den Kreislauf
eingeführt wird, die behandelte Flüssigkeit in einer äußeren Zone dynamisch aus
dem Kreislauf abgetrennt und am Spiegel dieser Zone abgeleitet wird und ein während
des Betriebes sich ansammelnder Feststoffüberschuß als Suspension aus dem Kreislauf
abgezweigt wird. Die Rührpumpe besorgt dabei außer der Inganghaltung des Suspensionskreislaufes
auch die innige Durchmischung der zugeführten Flüssigkeit mit der Suspension in
der inneren, von dem haubenförmigen Einbau umgrenzten Zone.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Wasser nach dem
Suspensionskreislaufverfahren, bei welchem ebenfalls Suspension aus einer Misch-und
Reaktionszone heraus durch eine Klärzone zu-
rück zur Reaktionszone gefördert
wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung der Suspension in der Misch-
und Reaktionszone um eine in dieser exzentrisch und horizontal liegende Achse gleichzeitig
der Suspensionskreislauf durch die Klärzone regelbar in Gang gehalten wird.
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In Anlagen zur Ausführung des erfindungsgernäßen Verfahrens ist, anders
als bei den bekannten Bauarten, ein um eine horizontale Achse rotierendes Rühr-
und Mischwerk angeordnet, das sich über die Länge eines langgestreckten Behälters
von viereckigem vertikalem Querschnitt erstreckt.
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über dem Rührwerk erstreckt sich von einer Stirnseite des Behälters
zur anderen ein von zwei geneigten Flächen gebildeter dachförmiger Einbau, dessen
First unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt und an dessen Traufen zweckmäßig
vertikale Leitflächen anschließen. Dieser Einbau unterteilt das, Volumen des Behälters
in eine das Rührwerk enthaltende Misch-und Reaktionszone und eine Klär- und Trennzone
und bildet mit der Behälterzone verhältnismäßig enge Durchlässe, durch welche der
Suspensionskreislauf aus der Misch- und Reaktionszone durch die Trenn-und Klärzone
zurück zur Misch- und Reaktionszone geführt wird.
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Das zu behandelnde Wasser wird unter dem First des dachförmigen Einbaues
mittels einer sich zweckmäßig über die ganze Länge der Misch- und Reaktionszone
erstreckenden rohrförmigen Verteilervorrichtung zugeführL Das behandelte Wasser
wird aus
der Trenn- und Klärzone über eine Cberlaufkante durch eine
Sammelrinne abgeleitet.
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Das Rührwerk erzeugt unterhalb der Haube in der Misch- und Reaktionszone
eine walzenförmige Rotationsströmung und infolge der exzentrischen Achsenordnung
auch eine Zirkulationsströmung des Wassers aus der Misch- und Reaktionszone durch
die Trenn-und Klärzone zur Misch- und Reaktionszone. Die in dieser Zirkulationsströmung
umgewälzte Flüssigkeitmenge ist größer als die durchgesetzte Wassermenge.
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Da die Achsen, um welche die Rotationsströmung unter dem dachförmigen
Einbau und die Zirkulationsströmung um diesen Einbau herum kreisen, parallel sind,
ist es möglich, beide durch das Rührwerk zu regulieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt außerdem, das Volumen der Vorrichtung
zu vergrößern, ohne die Abmessungen in radialer Richtung der Rotationsströmung und
der Zirkulationsströmung zu ändern. Die Länge der Vorrichtung in der Achse des Rührwerkes
kann beliebig gewählt werden. Es kann auch an der Seite der Misch- und Reaktionszone,
an der die Flüssigkeit aus der Misch- und Reaktionszone aufwärts steigt, eine im
Prinzip gleiche Vorrichtung in spiegelbildlicher Anordnung angebracht werden. Bei
diesen Anordnungen kann die Trennwand auch ganz oder teilweise entfallen.
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Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Einrichtung,
die aus zwei aneinanderliegenden Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht.
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Behälter 1 der Zeichnung ist von im allgemeinen rechteckigem
Querschnitt und hat einen rechteckigen Boden 2, senkrechte Stirnwände und schräge,
sich vom Boden 2 aufwärts nach außen erstreckende Seitenwände 3. Der obere
Teil 4 der Seitenwände kann, wie in der Zeichnung dargestellt, vertikal angeordnet
sein. Eine vertikale Wand 5 teilt den Behälter 1 in zwei Teile oder
Kammern 6 und 6a. Die beiden Kammern 6 und 6a unterscheiden sich nur
durch die Anordnung der Wehre, die zur Regelung der Durchflußmenge vorgesehen sind.
Es wird deshalb nur die Kammer 6 in allen Einzelheiten beschrieben. Kammer
6 ist mit einer Rinne 7 versehen, deren überlaufkanten den normalen
Flüssigkeitsstand im Behälter 1 bestimmen. Geklärtes Wasser wird aus der
Rinne 7 durch ein Abflußrohr 8 entnommen. Ein Ableitungsrohr
9 läuft am unteren Teil der Wand 5
entlang. Es ist mit öffnungen
10 versehen, die über seine Länge verteilt sind. Die Kammer 6 ist
durch Einbauten 11, 12 und 13 unterteilt, die sich über die Länge
der Kammer von der einen Stimwand zur anderen erstrecken. Diese Einbauten weisen
eine Haube 11 auf. Diese besteht aus einer Platte 11 a, die
sich, einen Durchlaß frei lassend, von der Wand 5
schräg abwärts zur Wand
3 erstreckt und mit einem kurzen vertikalen Teil llb versehen ist, und einer
kürzeren Platte 11 e, welche von dem oberen Rand der Platte lla in entgegengesetzter
Richtung wie die Platte lla schräg abwärts verläuft und die mit einem senkrechten
Teil 11 d versehen ist. Eine Platte 12 verläuft aufwärts von dem First der
Haube 11 bis zu einer Höhe, die unter dem normalen Flüssigkeitsstand in der
Kammer 6 liegt. Eine zweite vertikale Platte 13 ist in horizontalem
Abstand von der Platte 12 angeordnet. Sie erstreckt sich vom oberen Rand des Behälters
1 abwärts bis zu einem geeigneten AbsLand von der schrägen Platte lla. Die
Einbauten 11, 12 und 13 bilden in der Kammer 6 eine Misch-
und Reaktionszone 14, die unter der Haube 11 liegt, eine zweite Reaktionszone, die
einen Weg oder einen Raum 15 für aufsteigende Strömung zwischen der Wand
5 und den Platten 11c und 12 und einen Weg oder Raum 16 für absteigende
Strömung zwischen den Platten 12 und 13 einschließt. Ferner wird durch die
geneigte Wand 3 und die in entgegengesetzter Richtung geneigte Platte Ila
eine äußere Abscheidekammer 17 mit nach oben zunehmendem Querschnitt gebildet.
Zwischen dem Teil llb und der Wand 3 besteht ein verhältnismäßig enger Durchlaß
18, welcher die äußere Abteilung 17
mit der Misch- und Reaktionszone
14 verbindet.
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Ein ebenfalls verhältnismäßig enger Durchlaß 19
von der Misch-
und Reaktionszone 14 unter der Haube 11 zu dem Raum 15 befindet sich
ferner zwischen der Wand 5 und dem Teil 11 d. Zur Regelung
der Mengen, die durch die Durchlässe bzw. Räume 19, 15 und 16 fließen,
kann die Weite des Durchlasses 19 durch ein Wehr 20 geändert werden, das
drehbar am Teil lld befestigt ist. Die Lage der Platte 20 kann durch bekannte Mittel
eingestellt oder verändert werden, beispielsweise mittels Winkeltrieb und Zugstange.
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Eine andere Vorrichtung, um den Durchfluß durch die Räume
15 und 1,6 zu regeln ', ist in der rechten Kammer 6a dargestellt.
Ein Wehr 21 ist verstellbar mit der Platte 12 verbunden und kann in senkrechter
Richtung durch geeignete Vorrichtungen, beispielsweise durch Zahnstange und Zahnrad,
verschoben werden, um den Durchgangsquerschnitt zwischen dem Raum 15 und
dem Raum 16 verändern zu können.
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In der Misch- und Reaktionskammer14 ist ein Flügelrad 22 derart angeordnet,
daß seine Achse sich in der Längsrichtung der Kammer erstreckt. Die radial gerichteten
Flügel 23 des Rades 22 erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Länge
der Ab-
teilung 14 und werden an mehreren in Abständen voneinander liegenden
Punkten von Reihen radialer Arme 24 getragen. Jede Armreihe ist auf einer Nabe
25 befestigt, welche auf der horizontal sich erstreckenden drehbaren Welle
26 befestigt, z. B. verkeilt, ist. Die Flügel 23 können auch unterteilt
sein. Das Antriebsende der Welle 26 kann durch eine der Stirnwände hindurchgeführt
sein oder innerhalb des Raumes 14 liegen. Die Welle 26 wird in bekannter
Weise angetrieben. Das Rührwerk ist so ausgebildet, daß seine Flügel bei der Rotation
auch den unmittelbar unter dem Durchlaß 19 liegenden Teil der Misch-und Reaktionszone
bestreichen und Flüssigkeit in den Durchlaß 19 bewegen.
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Das zu behandelnde Wasser und die Chemikalien können auf verschiedene
Weise zugeführt werden. Koagulationsmittel werden gewöhnlich mit dem Wasser gemischt.
ehe dieses in den Raum 14 eintritt. Fällungs- oder Enthärtungsmittel, wie Kalk,
werden jedoch vorteilhalt mit dem Wasser in Gegenwart der Suspension in der Misch-
und Reaktionszone 14 gemischt. Hierbei mündet das Rohr 27, durch das das
zu behandelnde Wasser eintritt. in einen Verteilungsraum oder Einlaßkanal
28, der unter der Spitze der Haube 11 durch einen horizontal verlaufenden
Boden 29 gebildet wird. Der Boden 29 hat von der Platte Ila einen
solchen Abstand, daß ein schmaler Schlitz 30 entsteht, durch welchen das
Wasser in den Raum 14 eintritt und über dessen ganze Länge gleichmäßig
verteilt
wird. Die Zuführungsvorrichtung für Chemikalien 31 ist mit Auslaßschlitzen
oder dergleichen öffnungen 32 versehen. Der Rohwassereinlaß 28 wie
auch der Chemikalieneinlaß 31 entleeren in der gleichen Richtung der Strömung,
die durch die Rotation des Rades 22 hervorgerufen wird.
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Im unteren Teil der äußeren Kammer sind eine oder mehrere nach oben
offene Konzentrationseinrichtungen 33 bekannter Bauart angeordnet. Ihre Zahl
und ihre Ausmaße bestimmen sich nach der Beschaffenheit und der Menge der Feststoffe,
die darin eingedickt werden sollen. Aus jedem Konzentrationsraum 33 wird
Schlamm durch eine Auslaßleitung 34 abgezogen.
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Im Betrieb dreht sich das Rad 22 in der durch Pfeile angezeigten Richtung,
d. h. aufwärts in der Nähe der Wand 5 und abwärts in der Nähe der
geneigten Wand lla. Wenn die Vorrichtung so lange in Betrieb gewesen ist, daß die
Suspension die Kammer 6 bis zur vorgeschriebenen Höhe des oberen Suspensionsspiegels
füllt, so verursacht die Drehbewegung des Rades 22 eine parallele gleichgerichtete
Rotation der Suspension auf der ganzen Länge des Raumes 14, wobei das Strömungsbild
in jedem vertikalen Schnitt durch die Kammer das gleiche ist und sich im wesentlichen
der Form dieser Kammer anschmiegt. Zu behandelndes Wasser, das durch die Zuführung
28 eintritt, und Chemikalien, die durch die Leitung 31 zufließen,
werden unverzüglich von einer großen Menge rotierender Suspension aufgenommen und
mit dieser innig gemischt, und es finden die Reaktionen zwischen dem zu behandelnden
Wasser und den Chemikalien in und mit der Suspension statt. Ferner wird ein überschüssiger
Anteil des Gemisches, der größer ist als die Menge des durchgesetzten Wassers, aus
der Misch- und Reaktionszone durch die Drehung des Rades 22 durch den Durchlaß
19,
den Raum 15 mit aufwärts gerichteter Strömung und den Raum
16 mit abwärts gerichteter Strömung bewegt. Die Geschwindigkeit dieser Strömung
kann durch Einstellung der Drosseleinrichtung 20 (bzw. in Kammer 6
a des Wehres 21) reguliert werden. Der Raum 14 und die Räume 15 und
16 isind so bemessen, daß die Reaktionen darin im wesentlichen bis zu ihrem
Ende verlaufen können. Ein Teil der Suspension, der den abwärts gerichteten Strömungsweg
16 verläßt, fließt seitlich durch den Raum 17.
Darin trennt sich eine
dem Durchsatz entsprechende Menge geklärten Wassers, von der fließenden Suspension
ab, steigt zu der Rinne 7 auf und gelangt weiter in die Abflußleitung
8. Die Suspension setzt ihre Ab-
wärtsbewegung fort, kehrt wieder in
die Misch- udn Reaktionszone 14 durch die Einlaßöffnung 18 zurück und wird
von der im Raum 14 am Einlaß 18 vorbeifließenden Suspension mitgenommen,
so daß auf diese Weise die zurückkehrende Suspension sofort mit der im Raum 14 zirkulierenden
Suspension gemischt wird.
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Der Spiegel der Suspension wird durch Regelung des Abzugs der festen
Stoffe aus dem Absetzraum i 33 auf der gewünschten Höhe gehalten. Sand, der
in dem zu behandelnden Wasser enthalten ist, wird über den Boden2 durch die zirkuherende
Suspension hinweggespült. Da er zu schwer ist, um von der Suspension, die nach dem
Durchlaß 19 aufwärts i strömt, mitgefÜhrt zu werden, setzt er sich ab. Solch
abgesetztes Material kann durch die Leitung9 abgelassen werden. Wenn die beiden
Kammern 6 und 6 a hintereinandergeschaltet sind oder unabhängig voneinander
betrieben werden, so erstreckt sich die Wand 5 zweckmäßig zu einer Höhe über
dem normalen Flüssigkeitsstand, der durch die überlaufkanten der Rinne
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bestimmt wird. Wenn jedoch die Kammern 6 und 6a in Parallelschaltung
betrieben werden, braucht sich die Wand 5 nicht bis zum oberen Rand des Behälters
zu erheben, sondern kann z. B. in Höhe der unteren Kante der Platte 11 c
enden oder auch mehr oder weniger vollständig fehlen, da die Flüssigkeitsbewegung,
die die Rührwerke 22 bewirken, eine hydraulische Trennung oder eine Flüssigkeitswand
zwischen den beiden Misch- und Reaktionszonen schafft. Die Wand 5 bis zum
oberen Rand des Behälters 1 hochzuziehen hat z. B. den Vorteil, daß die beiden
Kammein unabhängig voneinander entleert werden können, wozu jede mit einer Ablaßleitung
zu versehen ist.
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Wie ersichtlich, läßt sich mit der für das erfindungsgemäße Verfahren
zu verwendenden Vorrichtung von beliebiger Länge eine gleichmäßige Mischung von
zu behandelndem Wasser, Reagenz und Suspension bewirken und ein gleichmäßiges Strömungsbild
der rotierenden Flüssigkeitsbewegung auf der ganzen Länge der langgestreckten Misch-
und Reaktionszone sowie eine gleichmäßige Zirkulation aus allen Teilen der langgestreckten
Misch- und Reaktionszone, durch die zweite Reaktionszone und die Trennzone und zurück
zur Misch- und Reaktionszone erzielen. Die Vorrichtung kann im vertikalen Schnitt
in einer Standardgröße ausgeführt werden, und es kann jede gewünschte Durchsatz;leistung
dadurch erreicht werden, daß die Länge der Vorrichtung ohne Veränderung der Verhältnisse
von Höhe und Breite der verschiedenen Teile entsprechend bemessen wird.
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Für relativ kleine Durchsatzkapazitäten ist eine einreihige Ausfährungsform
vorteilhaft. Die doppelseitige Vorrichtung nach der Zeichnung kann sowohl in Parallelschaltung,
Hinteinanderschaltung oder in völliger Unabhängig der beiden Kammern 6 und
6a betrieben werden und ist wesentlich wirtschaftlicher als zwei getrennte Vorrichtungen,
die die gleiche Durchsatzleistung haben.
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Wenn das behandelte Wasser für mehrere Zwecke verwendet wird, die
einen verschiedenen Grad oder oft auch eine verschiedene Art der Wasserbehandlung
benötigen, beispielsweise Kesselwasser und Brauchwasser, oder wenn das zu behandelnde
Wasser verschiedenen Ursprunges ist und für die Wässer verschiedenen Ursprunges
ein verschiedener Grad und verschiedene Art der Behandlung notwendig ist, wie beispielsweise
verschiedene Abwässer aus der gleichen Anlage oder ein hartes, aber klares Brunnenwasser
und ein trübes, weniger hartes Oberflächenwasser, kann den beiden Wässern in den
beiden Kammern 6 und 6a eine verschiedene Behandlung zuteil werden.