DE1517391C3 - Vorrichtung zum Klaren von Wasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klären von Wasser, mit sich nach unten erweiterndem Flockungsraum, der über einen Spalt mit einem angrenzenden, sich nach oben diffusorartig erweiternden Filtrationsraum verbunden ist, der über eine Überlaufkante mit einem angrenzenden, mit Führungswänden ausgestatteten Sedimentationsraum verbunden ist, und mit über dem Filtrationsraum angeordnetem Klarwasserraum.

Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen das zu reinigende Wasser von oben in einen sich nach unten kegelförmig erweiternden Flockungsraum eingeleitet wird, wo es durch Zusatz von Chemikalien aufgeflockt wird. Sodann tritt das Wasser von unten in einen sich nach oben diffursorartig erweiternden, den Flockungsraum umgebenden Filtrationsraum ein, in welchem sich eine vollkommen schwebende Flockenschicht bildet, die filtrierend wirkt. Das geklärte Wasser sammelt sich in dem über dem Filtrationsraum gebildeten Klarwasserraum und wird daraus abgeführt. Das Niveau der Flockenwirbelschicht ist durch eine am oberen Rand des Filtrationsraumes gebildete Überlaufkante bestimmt, über die überschüssiger Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in einen Sedimcntationsraum abgeleitet wird, der den Filtrationsraum umgibt. Der Einlauf in den Sedimentationsraum ist durch Führungswände gebildet. Der Schlamm sedimentiert im Sedimentationsraum und das durch Sedimentation geklärte Wasser wird in die lintnahmeleilung geführt.

Solche bekannten Klärvorrichtungen mit schwebender Flockenwirbelschicht arbeiten für kleinere Durchflußmengen wirtschaftlich. Bei proportional vergrößerten Ausführungen solcher bekannten Vorrichtungen, die für größere Durchflußmengen ausgelegt sind, liegen hingegen die für die Bemessung der Wirtschaftlichkeit ' charakteristischen Größen, wie beispielsweise die auf das Bauvolumen bezogene Leistung, aber auch die Baukosten, bezogen auf die Durchflußmenge, wesentlich ungünstiger. Durch eine bloße proportionale Vergrößerung der bekannten Anlagen zum Verarbeiten größerer Durchflußmengen muß somit ein erheblicher Wirkungsgradverlust hingenommen werden, wobei zusätzlich eine große Bauhöhe vorliegt. ; ■- ■ ■

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klärvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die in ihrer Leistungsfähigkeit den lediglich proportional vergrößerten bekannten Klärvorrichtungen überlegen ist und deren Bauhöhe und Baukosten gering sind.

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klärvorrichtung aus einem Trog besteht, in welchem eine Anzahl von Bauelementen aneinandergereiht sind, von denen jedes aus einem Filtrationsraum, einem an dessen einer Seite angrenzenden Flockungsraum und einem an der anderen Seite des Filtrationsraumes angrenzenden Sedimentationsraum gebildet ist, wobei oberhalb der Filtrationsräume ein allen Bauelementen gemeinsamer Klar-. wasserraum ausgebildet ist.

Derartig ausgebildete Klärvorrichtungen arbeiten auch bei großen Durchflußmengen bzw. bei großen Leistungen etwa ebenso wirtschaftlich, wie die für kleinere Durchflußmengen gebauten, bekannten Vorrichtungen, was weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 6 noch erläutert wird. Dabei werden-durch den allen Bauelementen gemeinsamen Klarwasserraum Unterschiede in der Filterwirkung der einzelnen Bauelemente ausgeglichen.

Die Filtrationsräume der Bauelemente können kreissymmetrisch aneinander anschließend in dem Trog angeordnet oder prismatisch ausgebildet und in dem ihnen gemeinsamen .Trog parallel zueinander und zu einer Seitenwand angeordnet sein.

Die einzelnen Bauelemente können so ausgebildet sein, daß die Funktionsräume mehreren Bauelementen gemeinsam sind.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Klärvorrichtung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Klärvorrichtung mit ringförmigen Klärbauelementen, die in der linken Hälfte der Figur gemäß Alternative I und in der rechten Hälfte gemäß Alternative II angeordnet sind, "■ ■ ■

F i g. 2 den Grundriß derselben Klärvorrichtung,

F i g. 3 eine axonometrische Darstellung eines prismatischen Klärbauelements,

F i g. 4 und 5 den Querschnitt und Grundriß der Klärvorrichtung, und

Fig. 6 schematisch einen Größenvergleich einer erfindungsgemäßen Klärvorrichtung mit einer bekannten Klärvorrichtung mit etwa gleichem Wasserdurchsatz.

Bei der Klärvorrichtung mit ringförmig angeordneten Klärbauelementen gemäß den F i g. 1 und 2 befindet sich in der Mitte eines zylindrischen Troges Z

ein gemeinsamer Mischraum A. Um diesen Raum herum sind konzentrisch die einzelnen ringförmigen Bauelemente Fl, F 2 und F 3 angeordnet, von denen jedes aus einem Flockungsraum B, einem Filtrationsraum C, einem Sedimentationsraum D und einem Klarwasserraum E besteht. Die angeführten Räume sind für die einzelnen Klärelemente mit den Indizes 1, 2 usw. bezeichnet. Ein Bauelement.F stellt eine selbstständige Kläreinrichtung ohne Mischraum dar. Mehrere dieser Bauelemente F können nach Bedarf aneinandergereiht werden. Die Anzahl hängt von der zu bearbeitenden Wassermenge ab. Die Funktionsräume jedes Bauelements F entstehen durch zweckmäßige Unterteilung des Troges Z mittels eingesetzter Zwischenwände. Räume gleicher Funktion in benachbarten Bauelementen können in der Klärvorrichtung entweder voneinander getrennt bleiben oder untereinander verbunden werden.

In der Alternative I in der linken Hälfte der F i g. 1 sind bloß die Klarwasserräume E untereinander verbunden. Das Zuleitungsrohr 1 mündet im Mischraum A in den Tauchzylinder 2, der der Strömung eine zweckentsprechende Richtung gibt. Im unteren Teil des Mischraumes A befindet sich die Entleerungsleitung 3. Oben am äußeren Umfang des Raumes^4 ist eine gemeinsame Verteilungsvorrichtung, eine in Segmente geteilte Verteilungsrinne 4, angeordnet, aus deren einzelnen Segmenten das Wasser durch Verteilungsrohre5 und 6 gleichmäßig in den oberen Teil der Flockungsräume B verteilt wird. Die Verteilungsrohre 6 sind gelocht. Außerdem sind noch Verteilungsrinnen 7 in den Flockungsräumen B vorgesehen. Im untersten Teil des Flockungsraumes B ist der Spalt für den Einlauf in den Filtrationsraum C vorgesehen; weiter befindet sich dort die Entleerungs- und Spülleitung 9. Im Filtrationsraum C sind Verteilungsgitter 10 angebracht und an seinem oberen Rand eine Überlaufkante 11 gebildet. Im oberen Teil des Sedimentationsraumes D befindet sich die Führungswand 12 und die Entnahmeleitung 13 für geklärtes Wasser. In jedem Sedimentationsraum D ist unten am Boden eine Ablaßleitung 14 zur Beseitigung des sedimentierten Schlammes angeordnet. Im oberen Teil des Klarwasserraumes E befinden sich Sammelrinnen 15 für geklärtes Wasser, das durch eine Abflußrinne 16 abgeleitet wird.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

In der Alternativanordnung I wird das Wasser mit den zugesetzten Chemikalien durch das Zuleitungsrohrl in den Mischraum A geleitet, wo unter dem Einfluß des Tauchzylinders 2 die Strömungsrichtung umgekehrt und das Wasser mit den Fällmitteln vollkommen durchgemischt wird. Durch die Entleerungsleitung 3 werden grobe Verunreinigungen abgelassen, die sich im gemeinsamen Mischraum A abgesetzt haben. Das durchmischte Wasser tritt in die einzelnen Segmente der Verteilungsrinne 4 über, von wo es durch die Verteilungsrohre 5 und 6 in die Flokkungsräumeß derart eintritt, daß darin eine homogene Strömung entsteht, die günstige Bedingungen für die Flockung und eine gleichmäßige Verteilung des Wassers beim Einlauf in die Flockungsräume C schafft. Durch die gelochten Verteilungsrohre 6 und die Verteilungsrinnen 7 wird in den Flockungsräumenß eine gleichmäßige Bewegung sichergestellt. Das Wasser mit den Mikroflocken strömt aus dem unteren Teil des Flockungsraums B durch den Spalt 8 in den unteren Teil des Filtrationsraums C, in welchem mit Hilfe der Verteilungsgitter eine vertikal gerichtete turbulente Strömung mit optimaler Geschwindigkeit erreicht wird, um die Flockenfilterschicht im Zustand vollkommener Schwebe zu erhalten und jedwede Sedimentation der flockenartigen Suspension in diesem Räume zu verhindern, wo durch Filtration in der Flockenwirbelschicht die durch Koagulation entstandene Suspension abgetrennt wird. Das geklärte Wasser dringt durch die Flockenwirbelschicht in die Klarwasserräume E, von wo es dann in die Sammelrinne 15 abgeleitet wird. Das Niveau der Flockenwirbelschicht in den Filtrationsräumen C wird von den Überlaufkanten 11 bestimmt, über die der überschüssige Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in die Sedimentationsräume D abgesogen wird. Die Strömungsrichtung des Schlammes wird in jedem Sedimentationsraum D von der Führungswand 12 derart geleitet, daß sich der Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes D absetzt, und das durch Sedimentation geklärte Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13 entnommen und in die Sammelrinnen 15 geführt. Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablaßleitung

14 abgelassen. Das geklärte Wasser gelangt von den Sammelrinnen 15 über die Abflußrinne 16 zu nicht gezeigten Schnellfiltern.

In der Alternative II ist die Anordnung der Klärelemente die gleiche wie in der Alternative I, die Funktionsräume der einzelnen Bauelemente sind aber derart angeordnet, daß benachbarte Flockungsund Sedimentationsräume B, D zweier benachbarter Bauelemente stets untereinander verbunden sind. Die Funktionsräume B, C, D und E haben die gleiche Funktion wie in der Alternative I und sind für die einzelnen Klärelemente ebenfalls mit den Indizes 1, 2 usw. bezeichnet. Die Arbeitsweise der Alternativanordnung II ist die gleiche wie die der Alternativanordnung I; der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Alternativen besteht darin, daß bei der Alternativanordnung I die einzelnen Spalte 8 aus den Flockungsräumen B in die Filtrationsräume C hydraulisch unabhängig sind, während bei der Alternativanordnung II sich stets zwei benachbarte Spalte 8 infolge des gemeinsamen Flockungsraumes B gegenseitig beeinflussen. Die Verbindung der Flockungsund Sedimentationsräume B und D ermöglicht bei der Alternativanordnung II eine Verminderung der Anzahl der Rohrleitungen 5,13 und 14.

Die Klärvorrichtung prismatischer Form enthält einen Flockungsraum B, einen Filtrationsraum C, einen Sedimentationsraum D und einen Klarwasserraum E. Das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln wird durch das Zuleitungsrohr 1 zugeführt. Das durchmischte Wasser gelangt in die einzelnen Verteilungsrinnen 4 und von dort durch das Verteilungsrohr 5 in die Flockungsräume B, wo sich im oberen Teil Verteilungsrinnen 7 und im untersten Teil die Entleerungs- 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 Flockenwirbelschicht wird im Filtrationsraum C von der Überlaufkante 11 bestimmt, über die der überschüssige Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in den Sedimentationsraum D angesogen 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 gelangt über die Abflußrinne 16 zu den Schnellfiltern.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Das Rohwasser mit den zugesetzten Chemikalien wird durch das Zuleitungsrohr 1, wo zugleich die Durchmischung des Wassers mit den Chemikalien verläuft, der Verteilungsrinne 4 zugeführt, die es dann gleichmäßig in gelochte Verteilungsrohre 5 verteilt. Aus den gelochten Verteilungsrohren 5 strömt das Wasser in die Flockungsräume B. Die weitere Arbeitsweise ist die gleiche wie die der bereits beschriebenen Vorrichtung mit ringförmigen Bauelementen.

Die Klärvorrichtung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen die obengenannten und noch weitere Vorteile. Zum Beispiel nützt die zweckmäßige Anordnung der Bauelemente das Trogvolumen in höchstmöglichem Maße aus, so daß direkt im Trog die Flockung und Sedimentation durchgeführt werden kann und die ganze Fläche des Trogs für die Flockenwirbelschicht frei bleibt. Die Entnahme des abgesetzten Wassers aus zweckmäßig untergebrachten Sedimentationsräumen bedeutet eine weitere Leistungssteigerung der Klärvorrichtung. Die zwangsläufige gleichmäßige Strömung in allen Funktionsräumen der Kläreinrichtung verhindert die Bildung von störenden Strömungen und die Klärvorrichtung erreicht deshalb einen maximalen Kläreffekt. Die Klärvorrichtung funktioniert rein hydraulisch und benötigt keinerlei zusätzliche Vorrichtungen, wie z. B. eine bei anderen Einrichtungen dieser Art vorgesehene Misch- oder Pulsationsvorrichtung mit Energiezufuhr. Die freie Wahl einer passenden Form der Klärvorrichtung ermöglicht es, die meisten älteren Wasserversorgungsanlagen unter Anwendung der Erfindung umzubauen, wodurch ihre Leistung wesentlich gesteigert wird.

In F i g. 6 ist die Vorrichtung aus F i g. 1 einer strichpunktiert eingezeichneten Vorrichtung gegenübergestellt, die durch proportionale Vergrößerung einer eingangs erwähnten bekannten Vorrichtung entstanden ist. Die Leistung einer Klärvorrichtung ist von mehreren Faktoren abhängig, z. B. von der größten Fläche F des Filtrationsraumes und von der Separationsfläche S im Sedimentationsraum, das ist die Fläche gemessen am unteren Ende der Führungswand 12. In dieser Ebene beginnt nach unten die sekundäre Reinigung durch Sedimentation, und nach oben steigt das sekundäre gereinigte Wasser. Das primäre Klarwasser wird aus dem Raum E entnommen. Wenn nun in einem Trog an Stelle eines einzigen Bauelementes eine größere Anzahl von Bauelementen gesetzt wird, bleibt die Fläche F des Filtrationsraumes unverändert, aber es entstehen damit mehrere Sedimentationsräume unter den Wänden 12 und somit eine größere Separationsfläche F, wodurch die Separationsleistung des Klärapparates um etwa 20°/o gesteigert werden kann.

Abgesehen von der Leistungssteigerung, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt wird, ergibt sich der weitere Vorteil, daß der erfindungsgemäße Klärapparat bei gleicher Leistung eine sehr viel kleinere Bauhöhe benötigt. Dies ist aus F i g. 6 durch die bezeichneten Höhen h für eine erfindungsgemäße Vorrichtung und die Höhe// für eine im Wasserdurchsatz vergleichbare bekannte Vorrichtung ersichtlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Klären von Wasser, mit sich nach unten erweiterndem Flockungsraum, der über einen Spalt mit einem angrenzend sjch nach oben diffusorartig erweiternden Filtrationsraum verbunden ist, der über eine Überlaufkante mit einem angrenzenden; mit Führungswänden ausgestatteten Sedimentationsraum verbunden ist, und mit über dem Filtrationsraum angeordnetem Klarwasserraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Klärvorrichtung aus einem Trog (Z) besteht, in welchem eine Anzahl von Bauelementen (F) aneinandergereiht sind, von denen jedes aus einem Filtrationsraum (C), einem an dessen einer Seite angrenzenden Flockungsraum (B) und einem an der anderen Seite des Filtrationsraumes angrenzenden Sedimentationsraum (D) gebildet ist, wobei oberhalb der Filtrationsräume ein allen Bauelementen gemeinsamer Klarwasserraum (E) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsräume der Bauelemente kreissymetrisch aneinander anschlicßcnd in dem Trog (Z) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsräume der Bauelemente prismatisch ausgebildet und in dem ihnen gemeinsamen Trog (Z) parallel zueinander und zu einer Seitenwand angeordnet sind.