-
Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere
von Abwasser, durch Ausflockung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen
von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser, durch Ausffockung. Unter dem Begriff
»Ausflockung« ist dabei zu verstehen, daß der Flüssigkeit Flockungsmittel zugemischt
werden, durch die sich nach einer gewissen Verweilzeit in der Flüssigkeit makroskopische,
je nach ihrer Dichte aufschwimmende oder absinkende Flocken bilden, die auf
Grund ihrer großen Oberfläche diejenigen Verunreinigungen, die normalerweise nur
schlecht durch Sedimentation abzutrennen sind, mitreißen.
-
Bei den bekannten Vorrichtungen zur kontinuierlichen Reinigung von
Flüssigkeiten durch Ausflokkung erfolgt das Vermischen der zu reinigenden Flüssigkeit
mit den Flockungsmitteln üblicherweise in einem Mischbehälter, der mit geeigneten
Rührern versehen ist. Nach dem Vermischen wird die Flüssigkeit dann in einen Absetzbehälter
eingeleitet, in dem sie zur Ruhe kommt, so daß sich die Flocken ausbilden und in
einer aufgeschwornmenen oder abgesunkenen Schicht abscheiden können. Dabei ist auch
bereits ein Vorrichtungstyp bekanntgeworden, bei dem der Absetzbehälter mit einem
überlauf und einem Bodenablaß zum Abzug der abgeschiedenen Flocken sowie mit einer
in mittlerer Höhe gelegenen Abflußöffnung für die gereinigte Flüssigkeit versehen
ist und bei dem weiterhin der Mischbehälter innerhalb des Absetzbehälters angeordnet
ist (wobei beide Behälter vorzugsweise als stehende Zylinder ausgebildet sind).
-
Die Vorrichtungen des vorangehend umrissenen Typs zeichnen sich durch
einen besonders geringen Raumbedarf aus und können außerdem in sehr vorteilhafter
Weise sowohl bei aufschwimmenden Flokken als auch bei absinkenden Flocken verwendet
werden. Sie haben aber den Nachteil, daß sie sich nicht für diejenigen Reinigungsverfahren
einsetzen lassen, bei denen zur Bildung der Flocken zeitlich nacheinander mehrere
unterschiedliche Flockungsmittel der zu reinigenden Flüssigkeit zugesetzt werden
müssen, wobei zwischen den einzelnen Zusätzen vorgegebene Verweilzeiten einzuhalten
sind. Dies liegt vornehmlich daran, daß bei den bekannten Vorrichtungen im Mischbehälter
nur eine einzige Kammer vorhanden ist, so daß bei einem kontinuierlichen Betrieb
nur der Zusatz eines einzigen Flockungsmittels (oder der gleichzeitige Zusatz mehrerer
Flokkungsmittel) möglich ist.
-
Als eines von vielen Beispielen für ein Reinigungsverfahren, das einen
zeitlich aufeinanderfolgenden Zusatz mehrerer Flockungsmittel zu der zu reinigenden
Flüssigkeit erfordert, sei die in der Praxis besonders wichtige Aufgabe der Reinigung
von ölhaltigem Abwasser mit hoher ölkonzentration herausgegriffen. Bei diesem Reinigungsverfahren
wird dem Abwasser zunächst unter Rühren Aluminat zugesetzt, anschließend nach einer
Verweilzeit von 1 bis 2 Minuten Schwefelsäure und schließlich nach weiteren
20 Sekunden Soda. Danach sind weitere 1 bis 3 Minuten der Ruhe erforderlich,
damit die öl-Aluminiumhydroxyd-Flocken gebildet werden können. Diese Flocken scheiden
sich auf Grund des Dichteunterschiedes nach oben ab. Nach einigen Minuten ist eine
weitgehende Trennung des Abwassers in eine öl-Flockenschicht und in klare Flüssigkeit
erreicht, so daß die beiden Stoffe getrennt abgezogen werden können.
-
Bisher ist es üblich, diese »mehrstufigen« Reinigungsverfahren stufenweise
in Rührbehältern durchzuführen. Demgegenüber soll mit der Erfindung eine Vorrichtung
geschaffen werden, die auch für mehrstufige Reinigungsverfahren eine kontinuierliche
Arbeitsweise gestattet.
-
Um dieses Ziel zu erreichen, geht die Erfindung aus von den kontinuierlich
arbeitenden Vorrichtungen des weiter vorn erläuterten Typs, bei denen der Mischbehälter
innerhalb des Absetzbehälters angeordnet ist und bei denen der Absetzbehälter für
Flocken sowohl mit positiver Sinkgeschwindigkeit als auch mit negativer Sinkgeschwindigkeit
verwendbar ist. In einer solchen Vorrichtung besteht der Mischbehälter erfindungsgemäß
aus mehreren untereinander angeordneten Kammern, die über Durchtrittsöffnungen
kaskadenartig miteinander verbunden sind, wobei in einzelne der Mischkammern Zufuhrleitungen
zur Zufuhr der Flockungsmittel einmünden.
-
Die Erfindung beruht auf der konsequenten Anwendung der Erkenntnis,
daß bei einer Kaskadenschaltung mehrerer Mischstufen ein kontinuierlicher
Betrieb
auch bei mehrstufigem Reinigungsverfahren möglich ist und daß sich diese Mischstufen
zu einem gemeinsamen Mischbehälter zusammenfassen lassen, indem sie als einzelne
Kammern dieses Mischbehälters ausgebildet werden. Die mittlere Gesamtverweilzeit
der zu reinigenden Flüssigkeiten im Mischbehälter besitzt bei einer Kaskadenschaltung
mehrerer Mischkammern. ein sehr enges Spektrum, was dem Wirkungsgrad der Reinigungsvorrichtung
zugute kommt. Die Verweilzeit in den einzelnen K2mrnern ist dem Quotienten aus Füllvolumen
und Durchsatz proportional, läßt sich also bei konstantem Durchsatz durch das Füllvolumen
der einzelnen Kammern einstellen.
-
Die einzelnen Mischkamrnprp werden bevorzugt in Richtung von oben
nach unten von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, indem der Zufuhranschluß
für die zu._reipigende Flüssigkeit in die oberste Mischkarnmer einmündet und indem
die unterste Mischkammer mit einem Steigrohr verbunden ist, das zum oberen--Ende
des Absetzbehälters verläuft und dort an der dem überlauf abgelegenen Seite des
Absetzbehälters mündet. Dabei ist es zweckmäßig, das Steigrähr#-'iniL:tels Aussteifungswandungen
an dem Mischbehälter bzw. dem Absetzbehälter zu befestigen, wobei die Aussteifungswandungen
zugleich eine Ringströmung der Flüssigkeit im Absetzbehälter unterbinden..
-
1n effier besondefg vorteilli aften Ausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist jeder Mischkammer ein Mischorgan zugeordnet, wobei alle Mischorgane
auf einer gemeinsamen Antriebswelle, ange.-_ ordnet sind. Die -Andidriung kann dabei
so getroffe# Aein, daß die Durchthttsöffnungen zwischen den eiii-' zelnen Mischkammern
jeweils durch das Mischorgan bzw. durch einen auf derAntriebswelle für die Misch-#rgane
angeordneten"Teller teilweise überdeckt sind. Im kammern übrigen mit können Entlüftungsöffnungen
auch noch einzelne für der den Misch-. Abzug von entwickelten Ghsen versehen
sein.
-
Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Abscheidung
von aufschwimmenden Flocken sind zweckmäßigerweise Sicherungsmaßnahmen, z. B. in
Form einer Lichtschrankensteuerung vorgesehen, durch die ein Abfließen der gereinigten
Flüssigkeit bei einein Stand des Flüssigkeitsspiegels im Absetzbehälter unterhalb
einer bestimmten Höhe verhindert wird. -
Zwei Ausführungsformen- der Erfindung,
die fürdas eingangs erläuterte Verfahrensbeispiel der kontinuierlichen Reinipng
von ölhaltigem Abwasser durch einen zeitlich aufeinanderfolgenden Zusatz von drei
unterschiedlichen Flockungsmitteln bestimmt sind, werden nachfolgend an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung im Vertikalschnitt, .-
F i g. 2 die Ausführungsforin
gemäß F i g. 1 im Grundriß, F i g. 3 eine weitere_ Ausführungsform_
der Erfindung im Vertikalschnitt und.
-
F i g. 4 die Ausführungsform gemäß F i g. 3 im Grundriß.
-
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und. 2 ist konzentrisch
innerhalb eines zylindrischen Absetzbehälters 2 em* zylindrischer Mischbehälter
1 angeordnet,. der in fünf untereinanderliegende Mischkammein 5
a -bis 5 e unterteilt ist. Das über die Rohrleitung
3 der obersten Mischkammer 5 a zugeführte Abwasser durchläuft
nacheinander kaskadegartig sämtliche Mischkammern und tritt dann von der
uutersten Mischkammer 5 e aus über ein Steigrohr 4 in den Absetzbehälter
2 ein. In den drei ersten Mischkammern 5 a bis 5.c mündet
je eine Zufuhrleitung 6,
7 bzw. 8 für, die Flockungsmittel,
von denen bei dem zugrunde gelegten Verfahrensbeispiel die Leitung 6
den Aluminatzusatz
zur ersten Mischkammer 5 a, die Leitung 7 den Schwefelsäurezusatz
zur zweiten Mischkammer 5 b und die Leitung 8 den Sodazusatz
zur dritten Mischkammer 5 c besorgt. Weiterhin fährt
noch ein Schutzrohr 9, das für einen Meßfühler, z. B. einen pH-Fühler, vorgesehen
ist, in die Mischkammer 5 c. Die beiden letzten Mischkammem
5 d und 5 e, in denen keine Flockungsmittel mehr
zugeführt werden, dienen ausschließlich zur Mischung bzw. als »Verweilzeitstufen«.
-
Die Mischkammern sind vorzugsweise in ihrem Fassungsvermögen unterschiedlich
dimensioniert, und zwar unter Berücksichtigung der jeweils für den Reinigungsprozeß
in den einzelnen Stufen erforderlichen Verweilzeiten. DieLänge der Verweilzeit in
einer Kammer ist nämlich bei vorgegebenem, konstantem Durchsatz durch das Füllvolumen
der Kammer bestimmt. ;
Der Mischbehälter muß nicht unbedingt mit fünf Mischkammern
und mit drei Zufuhrleitungen für die Flockungsmittel versehen sein. Vielmehr richtet
sich die Anzahl der Kammern und die Anzahl der Zu-. fuhrleitungen nach der Art des
durchzuführenden. Reinigungsverfahrens und nach der Anzahl der jeweils, erforderlichen
unterschiedlichen Flockungsmittel. Dabei kann in gegebenen Fällen die Anordnung
auch so getroffen sein, daß in einzelnen Mischkammern mehr als eine Zufuhrleitung
für die Flockungsmittel einmündet.
-
Zur innigen Durchmischung des Abwassers mit den Flockungsmitteln ist
in jeder Mischkammer5a bis5e einMischorganlOabis10e angeordnet. Diese Mischorgaiie
befinden sich auf einer gemeinsamen Antriebswellell und sind so ausgebildet, daß
eine vorzugsweise radial gerichteteFörderwirkung,auftritt. Derartige Mischorgane
bewirken auch in verhältnismäßig niedrigen Mischkammern (großen Durchmessers, kleiner
Höhe) noch eine gute Durchmaschung und verhindern auch das Absetzen von Feststoffen,
Flocken usw. im Mischbehälter.
-
Die Bodenflächen 12 a bis 12 d der Mischkammern
5
a bis 5 e sind jeweils mit einer Durchtrittsöffnung
13 a bis 13 d versehen, durch die hindurch das
Ab-
wasser in die jeweils nächstfolgende Kammer ein-' treten kann. Die Form
dieser öffnungen geht besonders deutlich aus der Gr - undrißdarstellung der
F i g. 2 hervor. Der wesentliche Teil der Öffnungen 13 a bis
13 d ist durch das Mischorgan bzw. durch einen mit dem Mischorgan verbundenen
und mit diesem rotierenden flachen Teller 14 a bis 14 d bedeckt.
Dadurch ist sichergestellt, daß das Abwasser nicht sofort von Kammer -zu Kammer
strömt, sondern in den einzelnen Kammern ausreichend.lange verweilt und eine gute
Durchmischung mit den Flockungsmitteln erfährt. Außerdem ermöglichen die Teller
einen einfachen Ein- und Ausbau des Rühraggregates.
-
Nachdem das Abwasser alle Mischkammern durchströmt hat, tritt
es über den mit einer. Proflherung versehenen oberen Rand des Steigrohrs 4 nach
allen-Richtungen hin . in: den Absetzbehälter 2 ein. Das
Steigrohr
4 ist, wie F i g. 2 erkennen läßt, mit Hilfe von Aussteifungswandungen
15 und 16 an den Wandungen des Absetzbehälters und des Mischbehälters
befestigt. Die Versteifungswandungen verhindern zugleich auch das Auftreten einer
unbeabsichtigten und wegen Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit unerwünschten
Ringströmung im Absetzbehälter.
-
Der Eintritt des Abwassers in den Absetzbehälter erfolgt entsprechend
der Zuführung des Abwassers zum Mischbehälter kontinuierlich, und zwar derart, daß
der Flüssigkeitsspiegel in beiden Behältern annähernd in gleicher Höhe steht. Innerhalb
des Absetzbehälters 2 ist dabei das mit den Flockungsmitteln versehene Abwasser
keinen Störungen mehr ausgesetzt, sondern strömt ganz langsam und gleich mäßig den
Abflüssen zu, so daß die Flockenbildung ungehindere erfolgen kann.
-
Bei dem zugrunde gelegten Verfahrensbeispiel der Reinigung von ölhaltigem
Abwasser sammeln sich die ausgefällten Ölflocken an der Oberfläche der im Absetzbehälter
stehenden Flüssigkeit. Um diese Ölflocken abführen zu können, ist im Absetzbehälter
ein überlauf17 vorgesehen, der auf der zum Steigrohr gegenüberliegenden Seite des
Absetzbehälters vorgesehen ist..Der überlauf besteht aus einem Sammelbecken mit
geneigter Bodenfläche, von dem die über die profiliertenRänder18 strömendenölflocken
über eine Leitung 19 abgeführt werden.
-
Um auch Verunreinigungen mit positiver Sinkgeschwindigkeit entnehmen
zu können, ist der Boden 20 des Absetzbehälters 2 konisch ausgebildet und an seinem
unteren Ende mit einem Ablaß 21 versehen. Der konzentrisch im Absetzbehälter liegende
Mischbehäher 1 stützt sich mit Streben 22 auf dem konischen Boden 20 des
Absetzbehälters ab. -
Für die Entnahme des Klarwassers ist im Absetzbehälter2
eine Abflußöffnung23 vorgesehen, die höhenmäßig zwischen dem überlauf
17 für Bestandteile mit negativer Sinkgeschwindigkeit und dem Ablaß21 für
Bestandteile mit positiver Sinkgeschwindigkeit angeordnet ist.
-
Bei Auftreten von Bestandteilen, die sich an der Oberfläche der im
Absetzbehälter stehenden Flüssigkeit sammeln, also beispielsweise bei ölflocken,
darf das Klarwasser nur in einer bestimmten Menge abgeführt werden. Die abgeführte
Menge muß daher so gering gehalten werden, daß die auf der Oberfläche schwimmende
ölschicht nicht mit durch den Klarwasserabfluß 23 entweichen kann. Um eine
derartige Möglichkeit auszuschließen, ist eine Sicherheitsvorrichtung im Absetzbehälter
angeordnet, die die Abflußöffnung 23 nach Maßgabe des Flüssigkeitsstandes
im Absetzbehälter freigibt oder verschließt.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Abfluß von Klarwasser
mit Hilfe einer Lichtschranke gesteuert, die in bestimmter Höhe des Absetzbehälters
zwischen einer Lampe 24 und einer Fotozelle 25
verläuft. Sobald der. Strahlengang
zwischen Fotozelle und Lampe freigegeben wird (bei klarem Wasser), wird der Abfluß
23 geöffnet, und gereinigtes Wasser fließt ab. Durch die Entnahme von gereinigtem
Wasser sinkt der Wasserspiegel, bis der Strahlengang zwischen Lampe und Fotozelle
durch die mit abgesunkene Schmutzschicht, beispielsweise also durch die Ölflocken,
unterbrochen und der Abfluß 23 geschlossen wird.
-
Die untere Grenze des Flüssigkeitsspiegels kann bei lichtdurchlässiger
Schmutzschicht auch mit Hilfe eines Schwimmers26 eingesteuert sein, der mit dem
Flüssigkeitsspiegel absinkt und bei einer bestimmten Höhe die Lichtschranke unterbricht.
-
Die F i g. 3 und 4 behandeln eine Ausführungsform der Erfindung,
die im prinzipiellen Aufbau der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
entspricht. Der Mischbehälterl und der Absetzbehälter2 sind wiederum konzentrisch
ineinander angeordnet. Der Mischbehälter 1 ist jedoch in nur vier untereinanderliegende
Mischkammern 27 a bis 27 d
unterteilt, deren Bodenwand 28
a bis 28 d konisch ausgebildet ist.
-
Das zu reinigende Abwasser wird bei der Ausführungsform gemäß F i
g. 3 und 4 wiederum über eine Schmutzwasserleitung 29 der oberen Mischkammer
27 a zugeführt. Für die Beimischung der verschiedenen Flockungsmittel sind
drei Leitungen 30,
31 und 32 vorgesehen. Weiterhin ist ein Rohr
33 für ein Meßgerät, beispielsweise einen pH-Geber, in den Mischbehälter
geführt.
-
Jeder Mischkammer27a bis 27-d ist ein Mischorgan34a bis 34d
zugeordnet. Alle Mischorgane sind auf einer gemeinsamen Antriebs -welle
35 gelagert und so ausgebildet, daß sie eine axial nach oben gerichtete Förderwirkung
auf die Flüssigkeit ausüben. Dadurch ergibt sich in jeder Mischkammer eine besonders
wirksame Umwälzung der zu reinigenden Flüssigkeit mit den zugeführten Flockungsmitteln.
-
Das Abwasser fließt unter Zumischung der Flokkungsmittel von oben
nach unten kaskadenartig durch, den Mischbehälter hindurch von Mischkammer zu Mischkammer.
Der konische Boden 28 a bis 28 c der Mischkammem 27 a bis
27 d ist mit einer zentrischen Öffnung 37 a bis 37 c
versehen, die je-
doch teilweise durch einen auf der Antriebswelle
35
angeordneten konischen Teller 38 a bis 38 d überdeckt ist.
Die Durchflußgeschwindigkeit in den einzelnen Kammern kann entsprechend der Stellung
der Teller 38 a bis 38 c eingestellt werden.
-
In manchen Fällen treten bei der Zumischung der Fällmittel in den
einzelnen Mischkammern Gase auf, die abgeführt werden müssen. Zu diesem Zweck ist
die Bodenwandung 28 b und 28 c der Mischkammern 27 b und
27 c am Rand mit mehreren Entlüftungsöffnungen 39 versehen. Die obere
Mischkammer 27 a ist als gesonderter Behälter ausgebildet, der mittels Streben
40 im Mischbehälter 1 gehalten ist. Der Durchmesser der Mischkammer
27 a ist dabei so gewählt, daß gegenüber der Wandung des Mischbehälters
1 ein Ringraum 41 verbleibt, durch den die gebildeten Gase nach außen entweichen
können.
-
Der Boden 28 d der unteren Mischkammer 27 d
ist ebenfalls
konisch ausgebildet. Das Steigrohr 4 mündet unmittelbar oberhalb der konischen Bodenwandung
28 d in die Mischkammer 27 d. Für die in dem konischen Raum der Bodenwandung
28 d sich sammelnde Flüssigkeit ist neben dem Mischorgan 34 d ein
besonderes Mischorgan 42 vorgesehen. Weiterhin ist am unteren Ende der Mischkammer
ein Auslaß 43 vorgesehen, um den Mischbehälter bei Betriebsstillständen entleeren
zu können.
-
Die Entnahme der an der Oberfläche der Flüssigkeit oder am Boden des
Absetzbehälters 2 gesammelten Bestandteile sowie auch die Entnahme des Klarwassers
erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Absetzbehälter gemäß F i g. 1 und 2.
-
Die Anordnung der Steuereinrichtungen für die Betätigung des Klarwasserabflusses
23 ist besonders
deutlich in den Grundrißdarstellungen der
F ig. 2 und 4 erkennbar. Die Lampe 24 und die Fotozelle 25 sind jeweils an
den Enden von Kanälen 44 und 45 angeordnet, die, auf einer gemeinsamen Achse liegend,
in den Absetzbehälter münden. Um dabei die Lampe und. die Fotozelle von Verschmutzungen
freizuhalten, wird über Leitungen 46 bzw. 47 den Kanälen 44 und 45 sauberes Wasser
als Sperrflüssigkeit zugeführt.