DE1517393A1

DE1517393A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung unter Druck

Info

Publication number: DE1517393A1
Application number: DE19641517393
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dracka; Svatopluk Mackerle; Vladimir Mackerle
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1963-10-08
Filing date: 1964-09-26
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3429442A; IL22198A; AT254089B; GB1026856A

Description

DIPL-ING. K. SIEBERT

öeskoslovenska akademie vtid., Praha (Tschechoslowakei)

Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung unter

Druck

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser mittels einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht und einer ruhenden Filterschicht; ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Aufbereitung von Wasser mittels Flockenwirbelschicht und Filtration in einem ruhenden, körnigen Filterbett ist für die einwandfreie Funktion des Filters ein genügend großer Überdruck ^#auf der Filterschicht des Schnellfilters unbedingt notwendig. Diesen Überdruck gewinnt man entweder durch Gravitation mittels einer entsprechend hohen Wassersäule oberhalb der FiI-ter3chicht, mittels einer Überpumpstufe zwischen Klärapparat und Filter, oder durch Anordnung der gesamten Vorrichtung unter Druck.

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Alle bislang "bekannten Vorrichtungen, in denen die Wasseraufbereitung mittels Flockenwirbelschicht und Filtration in einem ruhenden Filterbett unter Druck stattfindet, wenden als erste Aufbereitungsstufe zur Beseitigung der flockenartigen Suspension eine unvollkommen schwebende Flockenwirbelschicht an, wobei die Sedimentation im Flockenwirbelschichtraum das Prinzip der Suspensionsseparation ist. Die Flockenwirbelschicht in unvollkommener Schwebe ist im Vergleich mit Systemen, die eine vollkommen schwebende Flockenwirbelschicht anwenden, wenig effektiv und erreicht nicht hohe Leistungen je Flächeneinheit.

Bereits bekannte Vorrichtungen mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht, für die eine Trennung des Prozesses der Zurückhaltung von Teilchen durch Koagulation und Filtration in der Flockenwirbelschicht von der Separation der Suspension in einem selbständigen Sedimentations- und Schlammeindickungsraum charakteristisch ist, werden bis jetzt in druckloser Ausführung benutzt. Bei kleinen Vorrichtungen, v/o die notwendige Höhe des Klärapparates mit Flockenwirbelschicht gering ist, wird der nötige Überdruck im Schnellfilter nicht erreicht, und es muß eine Überpumpzwischenstufe eingereiht oder die Bauhöhe des Klärapparates unverhältnismäßig vergrößert werden. Die Einreihung der Überpumpzwischenstufe oder die Ver-

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groß ©rung dur Bauhöhe de £3 Klärapparateö haben eine Erhöhung der Beschaffungs- und Betriebskonten zur Folge, und der Betrieb der Anlage wird kompliziert. -

Diese Nachteile v/erden durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die Verwendung der zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmten Vorrichtung vermieden.

Die Erfindung erreicht dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, daß das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln zwangs-. läufig aus dem Koagulationsraum durch den Einlaufschlitz in den Plockenwirbelschichtraum strömt, wo die Suspensionsseparation verläuft, und ein Teil des erwähnten 7/assers zwangsläufig aus dem Plockenwirbelschichtraum in den Klarwasserraum strömt, von wo es zwangsläufig in den Rückspülraum strömt, und der zweite Teil des erwähnten Wassers mit der überschüssigen Suspension zwangsläufig aus dem. Flockenwirbelüchichtraum durch den Einlauf in den Sedimentations- und Schlararfieinäickungsraum strömt, wo die Suspensionssedimentation verläuft, und der erwähnte zweite Teil des Wassers dann zwangsläufig aus dem Saum durch die Entnahmeleitung in den erwähnten Eückspülraum strömt und alles Wasser aus dem Eückspülraum zwangsläufig durch den Eaum mit ruhender FiIterschicht strömt, wo

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der Rest der Suspension beseitigt wird, und daß die angeführte zwangsläufige Strömung in allen angeführten Funktionsräumen vom Druck des Wassers in der Zuleitung bewirkt wird.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung dieses "Verfahrens besteht darin, daß an den Koagulationsraum, den Raum mit schwebender Flockenwirbelschicht, den Sedimentationsund Schlammeindickungsraum und den Klarwass.erraum weitere Räume angegliedert sind und zwar der Raum mit ruhender, körniger Filterschicht, der Rückspülraum und der Verteilungsraum, und daß alle diese Räume in einem einzigen Druckbehälter untergebracht sind.

Von den bislang bekannten Vorrichtungen, in denen die Wasseraufbereitung unter Druck stattfindet, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung insbesondere dadurch, daß sie eine vollkommen schwebende Flockenwirbelschicht verwendet, die in ihrer Leistung anderen Flockenwirbelschichten, die nicht in vollkommener Schwebe gehalten werden, überlegen ist. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steht vollständig unter dem Druck der zugeführten Flüssigkeit. Dieser Druck kann wesentlich nöher sein ala ein nydrostätischer Druck', der theoretisch durch die Bauhöhe der Einrichtung begrenzt ist, so daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Klärvor gänge unter relativ hohem Druck durchgeführt

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werden, wodurch sich eine sehr gute Ausnutzung der Vorrichtung ergibt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung "besteht darin, daß die einzelnen Punktionsräume räumlich unabhängig von der Höhenlage zueinander so angeordnet werden können, daß der Innenraum der Vorrichtung bestmöglich ausgenutzt wird. Auch die. ruhende körnige Filterschicht kann zusätzlich zur schnelleren Durchströmung weiter ausgenutzt werden, da die Filtrationsperioden zwischen den Rückspülvorgängen wegen des zur Verfügung stehenden höheren Druckes wesentlich länger sind, als bei den bekannten Anordnungen. Auch der Rückspülvorgang kann wesentlich kürzer angesetzt werden, da die Rückspülung unter Druck eine schnelle und intensive Reinigung des Filters ergibt.

Es ist ein charakteristisches Zeichen des von der Erfindung angewandten Typs der Flockenwirbelschicht, nämlich der vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht, daß die Überschüssige Suspension aus der oberen Zone der Flockenwirbelschicht beseitigt wird, -und. daß eine Suspensionssedimentation im Flockenwirbelschichtraum völlig ausgeschlossen ist; ebenso charakteristisch ist der Umstand, daß die Suspensionskonzentration am größten im Niveau der Wirbelschicht ist, von wo äie überschüssige ; Suspension durch EinlaufβÖffnungen in den Sedi-

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mentations- und Schlammeindickungsraum abgesogen wird, wo die Absonderung der flockenartigen Suspension vom Wasser durch Absetzung stattfindet.

Die vollkommene Schwebe der Flockenwirbelschicht erzielt man durch gleichmäßige Strömung des Wassers im Einlaufschlitz, der den Koagulationsraum mit dem Raum mit schwebender Flockenfilterschicht verbindet, und zwar mit solch einer Geschwindigkeit, daß sie eine Sedimentation im letztgenannten Raum verhindert.

Bei der Aufbereitung von Wasser für spezielle Zwecke, z.B. zur Speisung von Kampfkesseln, müssen in den Aufbereitungsprozeß außer der Koagulation und Suspensionsseparation noch weitere Verfahrenstufen eingereiht werden. Bei diesen Stufen handelt es sich meistens um Filtration des Wassers über spezielle Filterschüttungen, z.B. Ionexe. Erfindungsgemäß können bei kleinen Vorrichtungen diese speziellen Filter vorteilhaft im Doppelmantel am Umfang des Druckbehälters untergebracht werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung,den Ansprüchen und der Zeichnung zu entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen. . ...

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Querschnitt, die zur Aufbereitung eines

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Oberflächenwassers zu Trink- oder Brauch- . .wasser dient.

Pig. 2 Ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Querschnitt, die zur Aufbereitung von Wasser für Industriezwecke dient.

Beide Vorrichtungen vereinen in einem Druckbehälter die Filtration mittels Flockenwirbelschicht mit der Filtration in einer körnigen Schicht. Die V/asseraufbereitungsvorrichtung zur Herstellung von Wasser für Industriezwecke hat noch am Umfang des Rotationsdruckbehälters spezielle Filter eingebaut. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 entstehen durch Unterteilung des Druckbehälterraumes der Koagulationsraum A, der Haum B mit vollkommen schwebender Flockenfilterschicht, der Sedimentations- und Schlammeindickungsraum G, der Klarwasserraum D, der Rückspülraum E, der Raum F mit ruhender, körniger Filterschicht und der Verteilungsraum G.

Die Vorrichtung besteht weiter aus der Zuleitung 1, dem Verteilungskopfstück 2, dem Einlaufschlitz 3, dem Homogenisierungsgitter 4, dem Einlauf in den Sedimentations- und Schlammeindickungsraum 5_f der Führungswand 6, der Entnahmeleitung für abgesetztes 7/asser 7, der Durchflußregelung des abgesetzten V/assers 8, der Entlüftungseinrichtung 9, dem Sicherheitsventil 10, der Entnahmeleitung für Klarwasser 11, der Abfallrinne 12, der Abfluß-

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leitung 13» der Sehlammableitung 14 und der Entleerungsleitung 15} die gesamte Vorrichtung ist im Druckmantel 16 untergebracht. Die Entnahmeleituhg 7 dient nur zur Entnahme eines durch Sedimentation geklärten Wassers, das dann zum festen Filter geführt wird. Im Schlammeindickungsraum C wird kein Bückspülen vorgenommen, so daß niemals Sohlamm durch die Entnahmeleitung 7 fließt.

Die Vorrichtung nach Fig..2 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 dadurch, daß sie zwei Druckmäntel besitzt, zwischen denen die Räume für spezielle Filter, z.B. lonexfilter J₁, Jp..., die Rückspülräume H₁, Hp...,und die Verteilungs- und Sammelräume K-, Kp... angeordnet sind. Die.Indizes der Raumbezeichnungen sind mit' den Nummern der lonexfilter identisch; funktionsmäßig sind die lonexfilter hintereinander geschaltet. Zu den Ionexfiltern gehören weiter die Verbindungsleitungen 17, die stets den Raum K des vorhergehenden lonexfilters mit dem Raum H des nachfolgenden Ionexfilters verbinden, die Zuleitungen der Regenerationslösungen und des Spülwassers 18, die Abfalleitungen der Regenerationslösungen und des Spülwassers 19 und die Verteilungssiebe 20.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung 909822/1097

ist folgende: Das Wasser mit den zugesetzten Chemikalien gelangt durch die Zuleitung 1 und das Verteilungskopfstück 2 in den Koagulationsraum A. Durch den Einlaufschlitz 3 fließt es dann in den Raum B mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht, wo die Suspensionsabsonderung verläuft. Das geklärte Wasser tritt aus der Flockenwirbelschicht in den Klarwasserraum D. von wo es die Entnahmeleitung 11 in den Rückspülraum E führt. Ein Teil des Wassers mit den überschüssigen Flocken aus der Flockenwirbelschicht, wird durch den Einlauf t> abgesogen und von der. .Führungswand 6 in den Sedimentationsund Schlammeindickungsraum C gelenkt. Das abgesetzte Wasser aus diesem Raum.fließt durch die Entnahmeleitung 7 und die Durchflußregelung 8 gleichfalls in den Rückspülraum E. Das Klarwasser aus dem Rückspülraum E wird im Baum F über eine ruhende, körnige Filterschicht in den Verteilungsraum G filtriert, von wo es die Abflußeinleitung 13 fortleitet.' Die Abfallrinne 12 dient zur Ableitung des bei der Jj'ilterwäsche anfallenden Schlammes. Das Sicherheitsventil 10 verhindert eine Drucküberlastung des Druckmantels 16. Die oben beschriebene zwangsläufige Strömung des Wassers in allen Räumen A, B, G, D, E, F, G, eventuell H, «Γ und K wird vom Druck des Wassers in der Zuleitung 1 bewirkt.

Die Arbeitsweise der Aufbereitungsvorrichtung zur Bereitung demineralisierten Wassers ist die.

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gleiche, aber das filtrierte Wasser verläßt nicht aus dem Verteilungsraum G die Vorrichtung, sondern es gelangt durch die Abflußleitung 13 in den ersten Ionexfilter J₁,- wo die Demineralisierungsvorgänge verlaufen; aus dem Sanmelraum K₁ fließt es durch die Verbindungsleitung 17 in den Rückspülraum Hp des weiteren Ionexfilters Jp, wo es nochmals auf gleiche V/eise filtriert wird. Nach dem Durchgang aller Ionexfilter ist die Aufbereitung beendet und aus dem Sammelraum des letzten Ionexfilters verläßt das demineralisierte V/asser die Vorrichtung.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Die Vereinigung der Wasseraufbereitungsstufen in einem gemeinsamen Druckbehälter ermöglicht die Eliminierung der sonst nötigen Überpumpstufen zwischen den einzelnen Aufbereitungsstufen. Eine zweckentsprechende Anordnung-der Räume für die einzelnen technologischen Prozesse ermöglicht d;Le Schaffung · kompakter Vorrichtungen kleiner Ausmaße und somit die Herstellung leicht transportabler und evtl. mobiler V/asseraufbereitungsanlagen.

Die in den Pig· 1 und 2 jeweils mittig von oben nach unten verlaufende Linie durch die Räume E und F stellt eine Trennwand dar, welche es ermöglicht, jeweils nur die Hälfte des Sand-

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filters dem Rückspülvorgang zu unterziehen, so daß eine Rtickapülpumpe mit kleinerer Leistung verwendet werden kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Wasser mittels einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht und einer ruhenden Filterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln zwangsläufig aus dem Koagulationsraum A durch den Eislaufschlitζ (3) in den Flockenwirbelschichtraum B strömt, wo die Suspensionsseparation verläuft, und ein Teil des erwähnten Wassers zwangsläufig aus dem Räume B in den Klarwasserraum D strömt, von wo es zwangsläufig .in den Rückspülraum E strömt, und der zweite Teil des erwähnten Wassers mit der überschüssigen Suspension zwangsläufig aus dem Raum B durch den Einlauf (5) in den Sedimentations- und Schlammeindickungsraum G strömt, wo die Suspensionssedimentation verläuft, und der erwähnte zweite Teil des Wassers dann zwangsläufig aus dem Raum C durch die Entnahmeleitung (7) in' den erwähnten Rückspülraum E strömt, und alles Wasser aus dem Räume E zwangsläufig durch den Raum, mit ruhender Filterschicht 'F strömt, wo der Rest der Suspension beseitigt wird, und daß die angeführte zwangsläufige Strömung in allen angeführten Funktiönsräumen vom Druck des Wassers in der Zuleitung.(1) bewirkt wird.

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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Koagulationsraum A, den Raum B mit schwebender Flockenwirbelschicht, den Sedimentationsund Schlammeindickungsraum C und den Klarwasserraum D weitere Räume angegliedert sind, und zwar der Raum P mit ruhender, körniger Pilterschicht, der Rückspülraum E und der Verteilungsraum G, und daß alle diese Räume in einem einzigen Druckbehälter untergebracht sind.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Räume A, B, 0, D, E, P, G, eventuell H, J und K durch Unterteilung eines Druckgefäßes mit kreisförmigem Vertikalquerschnitt geschaffen,werden.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sedimentations- und Schlammeindickungaraum C und dem Koagulationsraum A, dem Verteilungsraum G, sowie dem Raum P mit ruhender, körniger Pilterschicht der Raum B mit vollkommen schwebender Plockenfilterschicht entsteht, der sich nach unten trichterförmig verengt, bis er den Einlaufschlitz (3) bildet, der den Koagulationsraum A und den Raum B mit vollkommen schwebender Plockenfilterschicht verbindet.

Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Außenwand des Raumes B mit vollkommen schwebender Plocken-

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filterschicht und dem Druckmantel (16) der abgeschlossene Sedimentations- und Schlammeindickungsraum C befindet, der in seinem oberen Teil mit den Einlaufen (5) zum Absaugen der überschüssigen^ Flocken -aus der Flockenwirbelschicht, der Führungswand (6) und der Entnahmeleitung für abgesetztes Wasser (7), die hinter der Führungswand (6) angebracht ist, versehen ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Klarwasser aus dem Klarwasserraum D und dem Sedimentations- und Schlainmeindickungsraum C in den Rückspülraum E mittels eines Systems von Entnahmeleitungen (7, 11) ohne Absperrorgan geführt wird, wobei die Möglichkeit gegeben ist, das Verhältnis der Durchflußmengen des Wassers, das aus dem Klarwasserraum D und aus dem Sedimentations- und Schlainmeindickungsraum C herbeifließt, mittels der Durchflußregelüng des abgesetzten Wassers (8) einzustellen.

, Vorrichtung nach Anspruch 2, 4, .5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angegliederten Räume für Spezialfilter J^, J«··· mit den zugehörigen Räumen K-J, K^... und H.J, H₂... am Umfange eines Rotationsdruckbehälters im Doppeldruckmantel (16) untergebracht und mittels der Abflußleitung (13) mit dem Verteilungsraum G der Vorrichtung nach Anspruch 2, 4,5 und 6 verbunden sind.

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