DE1517435A1

DE1517435A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dichter Schlaemme

Info

Publication number: DE1517435A1
Application number: DE1963J0024712
Authority: DE
Inventors: Gustafson Hilding B
Original assignee: Fuller Co
Current assignee: Fuller Co
Priority date: 1963-01-11
Filing date: 1963-11-09
Publication date: 1969-06-26
Also published as: DE1517435C3; US3247105A; DE1517435B2; BE642292A; GB993335A; NL292215A; ES287210A1

Description

INPILCO Incorporated Frankfurt (Main), 5. November 1963

Tucson (Arizona)/USA DrWer/SH

prov. Nr. 4156

Dr. Expl.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dichter Schlämme

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dichter Niederschläge aus chemischen Fällungsreaktionen, auch in Gegenwart solcher Stoffe, welche die Ausbildung dichter Niederschläge behindern können, beispielsweise in Anwesenheit von Verbindungen des Magnesiums und bzw. oder des Aluminiums.

Niederschläge, deren Bildung und Sedimentation durch die Anwesenheit anderer Stoffe behindert werden können, entstehen beispielsweise bei der Enthärtung von Wässern.

Schlämme, die als Niederschläge aus chemischen Fällungsreaktionen entstehen, zeigen eine große Vielfalt hinsichtlich des Schlammvolumens und des Trockensubstanzgehaltes in Gewichteinheiten je Volumen des abgesetzten Schlammes. Niederschläge, welche nur Kalziumkarbonat enthalten, sind relativ dicht und kristallin. Der abgesetzte Schlamm hat ein verhältnismäßig kleines Volumen und ein verhältnismäßig hohes Gewicht der in der Volumeneinheit des abgesetzten Schlammes enthaltenen Trockensubstanz.

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Diese erwünschte Beschaffenheit ändert sich jedoch, wenn neben dem Kalziumkarbonat auch Magnesium und/oder Aluminium im Schlamm enthalten ist. Es gilt allgemein, daß die Gegenwart von Magnesium oder Aluminium den Schlamm verhältnismäßig leicht, voluminös und arm an Trockensubstanz je Volumeneinheit des abgesetzten Schlammes macht. Aus der Literatur ist bekannt, daß dieses Verhalten begünstigt wird in dem Maße, wie im Schlamm das Verhältnis des Gehaltes an Magnesium und/oder Aluminium zum Kalziumgehalt zunimmt. Das ist beispielsweise bei Black, "Disposal of Softening Plant Wastes", Journal American Water Works Association, September 1949, Seite 819, dargelegt. Figur 1 dieses Aufsatzes zeigt das Verhältnis der Gewichtsprozente und der Volumenprozente der Feststoffe in zwei Schlämmen, von denen einer ein kristalliner Kalziumkarbonatschlamm ist, welcher aus einem magnesiumarmen Wasser gefällt wurde, und der andere Schlamm ein loser flockiger Schlamm ist, der aus einem hoch magnesiumhaltigen Wasser gefällt und mit Aluminiumsalz koaguliert wurde.

Es sind verschiedene Methoden beschrieben worden, die sich auf die Überwindung der Schwierigkeiten durch die leichten und voluminösen Schlämme, die bei Gegenwart von Magnesium- und/oder Aluminiumverbindungen entstehen, richten, wobei in der einen oder anderen Weise der Gehalt an Magnesium und/oder Aluminium des Schlammes vermindert wird. (Vgl. Eidsness und Black, "Carbonation of Water Softening Plant Sludge", Journal American Water Works Association, Oktober 1957, Seite 1343).

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Die geltende Ansicht, daß die Gegenwart von Magnesium und Aluminium zu leichten und voluminösen Schlämmen mit einem geringen Fe st stoff gehalt je Volumeneinheit des abgesetzten Schlammes führt, ist insoweit richtig, als die bekannten Methoden zur Fällung von Kalziumkarbonat, Magnesiumhydroxyd und Aluminiumhydroxyd gemeint sind. Es wurde aber gefunden, daß Schlämme, die reich an Magnesium und Aluminium sind, nicht leicht und voluminös sein müssen, und daß die Verfahrensbedingungen bei der Fällung wesentlichen Einfluß darauf haben, ob diese Schlämme relativ leicht oder relativ dicht sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von dichten Schlämmen mit einem hohen Gehalt an Magnesium und/oder Aluminium beruht auf der Rückführung von Schlamm aus einer großen Anzahl von Reaktionen., wobei der Schlamm in jedem Rückführungszyklus mit Kalk oder anderen geeigneten Fällungsmitteln und danach mit einer angemessenen Menge zusätzlichen Rohwassers behandelt wird. Wenn diese Rückführung von aus einer Fällungsreaktion abgetrenntem, abgesetztem Schlamm in die Reaktionszone, der Zusatz eines Fällingsmittels zu diesem rückgeführten Schlamm, und die nachfolgende Reaktion mit einem angemessenen Anteil zusätzlichen Rohwassers ständig wiederholt wird, dann ergibt sich nach einer Anlaufperiode eine stetige Zunahme der scheinbaren Dichte des abgesetzten Schlammes, so daß ein ursprünglich leichter und voluminöser Schlamm verhältnismäßig dicht wird. Mit der Vermehrung der Anzahl solcher Zyklen nimmt die Dichte des Schlammes zu ohne einen entsprechenden Zuwachs des Volumens.

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In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Feststoffkonzentration in der Reaktionszone vielfach größer als sie in den bekannten Suspensionskreislaufverfahren mit Schlammrückführung ist. Diese erfindungsgemäß hohe Feststoffkonzentration ergibt sich aus mindestens 50, vorzugsweise aber aus viel mehr Zyklen. Im Gegensatz dazu entsteht die Feststoffkonzentration in den herkömmlichen Kontaktprozessen mit Schlammrückführung aus nur 5 bis 10 Zyklen. Wie sich an den später mitgeteilten Versuchsergebnissen zeigt, nimmt bei dieser niedrigen Konzentration das Schlammvolumen ständig zu, je mehr Feststoffe zugegeben werden. Die herkömmliche Schlammrückführung auf der Basis von · 5 bis 10 Zyklen hat keinen Hinweis dafür ergeben, daß voluminöse Schlämme bei einer viel häufigeren Wiederholung der Rückführung dichter werden. Die bekannten Anlagen zur Ausführung der Kontaktprozesse mit Schlammrückführung sind auch für den Aufbau eines Schlammes von vergleichbarer Dichte nicht geeignet.

Bei der Behandlung natürlicher Wässer mit Kalk enthält der entstehende Schlamm stets mehr Kalziumkarbonat als Magnesiumhydroxyd. Ein gelegentlich annähernd erreichbarer, aber praktisch nicht vorkommender Extremfall wäre ein Wasser,

welches kein Kalziumkarbonat, sondern nur Magnesiumbikarbonat enthält. In diesem Fall wird die Reaktion der Kalkbehandlung nach folgender Gleichung verlaufen:

Mg(HCO₃J₂ + 2 Ca(OH)₂ * 2 CaCO₃ + Mg(OH)₂ + 2 H₃O

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Der entstehende Niederschlag enthält 200 Teile = 77 % Kalziumkarbonat und 58 Teile = 23 % Magnesiumhydroxyd, In der Praxis der Wasserenthärtung ist ein solcher Schlamm als extrem magnesiumreich anzusehen.

. Ein Wasser mit einer Methylorangealkalität 136 mit 18.0 mg/1 (ppm) Kalzium, 162 mg/1 (ppm) Magnesium (alle als Kalziumkarbonat gerechnet), reagiert bei Behandlung mit der genügenden Menge Kalk nach folgenden Umsetzungsgleichungen:

Ca(HCOg)₂ -*> Ca(OH)₂ * 2 CaCO₃ -f- 2 H₃O

und

MgSO₄ -h Ca(OH)₂ -* Mg(OH)₂ -h CaSO₄

Der abgetrennte Niederschlag enthält 272 Teile = 74 % Kalziumkarbonat und (0, 58 . 162)= 94 Teile = 26 % Magnesiumhydroxyd.

Wenn 500 ml diesen Wassers mit der zur Ausführung der oben angegebenen Reaktionen erforderlichen Menge Kalk und mit 0, 5 mg/1 (ppm) eines Polymeren des Acrylsäureamids, (Separan (R) der Dow Chemical Co.) zur Vervollständigung der Flockung versetzt wird, dann beträgt das Schlammvolumen, gemessen nach 5 Minuten Absitzzeit, 50 ml. Das geklärte Wasser wird durch Dekantieren

o aus einem Meßbecher mit 500 ml abgetrennt. Der notwendige Kalk wurde als

Aufschlämmung, die 10 g Ca(OH)₀ in 1 Liter Wasser enthält, dem Schlamm

^ zugegeben und mit diesem gemischt. Sodann wurden 400 ml des Rohwassers

ο der oben angegebenen Analyse zugegeben. Dann wurde die Probe 10 Minuten cn

lang gemischt, mit 0, 5 mg/1 (ppm) Separan versetzt und nochmals 1 Minute lang

gemischt. Die Probe wurde darauf für 5 Minuten zum Absitzen abgestellt. Dann wurde das Schlammvolumen abgelesen. Dieser Prozeß wurde 5lmal mit folgenden Resultaten wiederholt:

Trockensubstanz

	Schlammvolumen	im Schlammvolumen
	nach 5 Minuten	nach 5 Minuten
Zyklus	(ml)	(Gramm je Liter)
1	50	3, 66
4	87	7,1
10	155	9,65
15	163	13,7
20	162	18,2
25	158	23,4
30	160	27,7
35	163	31,5
40	163	36,0
45	158 .	41,8
51	158	.47,2

Aus der Tabelle ist zu sehen, daß bis zum 15. Zyklus das Schlamm volumen bis zum etwa 3fachen des ursprünglichen Wertes ständig zunimmt, daß es danach aber im wesentlichen unverändert bleibt und während der letzten 10 Zyklen sogar eine geringe Abnahme zeigt. Andererseits nimmt das Gewicht der Trockensubstanz je Liter Schlamm im wesentlichen gleichförmig durch alle Zyklen zu, und der Endwert ist das fast 13fache des Ausgangswertes. Dieses Beispiel zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren zu einer ständigen Zunahme der scheinbaren Dichte des abgesetzten Schlammes führt, wobei ein von Natur leichter, voluminöser Schlamm sehr dicht wird.

Die besten Ergebnisse bei der Erhöhung der Schlammdichte durch diese Rückführung werden dann erzielt; wenn die rückgeführte Schlammenge so bemessen

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wird, daß der Schlamm nur im Gewicht, nicht aber im Volumen zunimmt. Wenn in jedem Zyklus zu dem Gewicht der zurückgeführten Sehlammfeststoffe durch zusätzlich gefällten Schlamm nicht mehr als 10 % hinzugefügt wird, wird das gewünschte Resultat erhalten.

Es wurde weiter gefunden, daß die Schlammdichte auch dann zunimmt, wenn der rückgeführte Schlamm mit dem zusätzlichen Rohwasser vor dem Kalkzusatz verdünnt wird, und daß für ein Wasser von gegebener Zusammensetzung die Reaktion bei einer Konzentration von 1000mg/1 (ppm) Mineralstoffen, vorzugsweise solchen, die bei Behandlung mit einem Fällungsmittel als Niederschlag entstehen, zu einem dichteren Schlamm führt als bei einer Konzentration von 100 mg/1 (ppm), und daß eine Reaktion bei einer Konzentration von 10 000 mg/1 (ppm) einen dichteren Schlamm ergibt als eine solche, die bei 1000 mg/1 (ppm) stattfindet.

Um den Einfluß von Aluminium auf den Prozeß zu prüfen, wurde ein mineralhaltiges Wasser künstlich hergestellt, welches 500 mg/1(ppm) Magnesiumbikarbonat (als Kalziumkarbonat gerechnet), enthielt. Dieses Wasser wurde mit Kalk behandelt, wobei ungefähr 800 mg/1 (ppm) Ga(OH) verwendet wurden. Der Schlamm wurde, wie oben beschrieben, im Kreislauf zurückgeführt. Anstelle der Verwendung von 0, 5 mg/1 (ppm) Separan (R) wurden jedoch 17 mg/1 (ppm) Aluminiumsulfat als Flockungsmittel verwendet, die Resultate waren folgende:

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	Schlammvolumen	Trockensubstanz/1
	nach 15 Minuten	Schlamm nach 15 Minuten
	Absitzzeit	Absitzzeit
Zyklus	(%)	(Gramm)
8	31	33
10	32	41
14	34	52
18	36	63

Die Zubereitung von dichtem Schlamm mit der beschriebenen Laboratoriums •methode ist zeitraubend, Dichte Schlämme können viel schneller erzeugt werden, wenn man die Fällungsreaktion zunächst bei einer hohen Konzentration ausführt und dann den Schlamm zur weiteren Erhöhung der Dichte im Kreislauf zurückführt.

Bei dieser Arbeitsweise wird ein zunächst verhältnismäßig, dichter Aluminiumhydroxydschlamm aus einer Lösung, die 400 g Aluminiumsulfat je Liter enthält, durch vollständiges Ausfallen mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung hergestellt. Das Fällungsprodukt ist eine dicke Paste. Diese Paste wird durch mehrfaches Dekantieren mit 785 ml Leitungswasser gewaschen, wobei etwas Separan zur körnigen Flockung des Aluminiumhydroxyds zugegeben wurde. Das Auswaschen und Dekantieren, wodurch das lösliche Ammonium sulfat entfernt wird, erfolgt in einem 1000 cm -Meßbecher. Das Volumen des 400 g/l Aluminiumsulfats betrug 50 ml, und das Volumen des Aluminiumhydroxydschlammes nach 5 Minuten Ab sitte zeit ist 215 ml,

Wenn das Aluminiumhydroxyd einmal durch die Verwendung von Separan geflockt ist, setzt es sich rasch ab, wobei Absitzgeschwindigkeiten von 18, 8 cm/min.

(8"/min.) bei einer Wassertemperatur von 24 ⁰C (75 ⁰F) beobachtet werden.

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Zu dem abgesetzten, dekantierten Schlamm wird 1 ml der 400 g/l Aluminiumsulfatlösung zugegeben. Danach werden 1200 ml Rohwasser mit einer für die Fällung des Aluminiumsulfats ausreichenden Alkalität augefügt. Wenn die Alkalität des Rohwassers für eine vollständige Ausfällung des Aluminiumsulfates nicht ausreicht, kann Kalk oder ein anderes alkalisches Fällungsmittel zugegeben werden. Die Mischung wird 2 Minuten gerührt, dann wird Separan zugegeben und nochmals 1 Minute gerührt. Dann wird die Mischung zum Absitzen abgestellt. Nach einer Absitzzeit von 5 Minuten wird das Schlammvölumen gemessen. Die klare, abgetrennte Flüssigkeit wird dekantiert, und der Schlamm wird in dem Becher zurückbehalten. Der Prozeß wird dann 8mal wiederholt. Die an dem. Schlamm eintretenden Veränderungen sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

nach . unbehandelt 8 Zyklen

Schlammvolumen nach 5 Min. Absitzzeit 215 ml 215 ml

Gewicht des Aluminiumhydroxyds/1 . 24, Ig 28 g

nach 5 Min. Absitzzeit

Das Volumen des in der beschriebenen Weise hergestellten und als Ausgangsmaterial für die Rückführungsbehandlung verwendeten Aluminiumhydroxydschlammes hat sich während der 8 Zyklen nicht geändert, während das Gewicht des Aluminiumhydroxyds je Liter Schlamm um ungefähr 1/6 des Gewichts vor der Rückführung zunahm.

Beginnt man die Rückführung mit einem verhältnismäßig dichten Schlamm, dann wird der Punkt, an welchem das Gewicht der Trockensubstanz bei konstantem Schlammvolumen zunimmt, praktisch sofort erreicht.

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. Zur Ausflockung des Schlammes und zur Erhaltung der gebildeten Flocken werden vorzugsweise organische Flockungsmittel wie Separan oder ähnliche Stoffe oder aktivierte Kieselsäure verwendet. Versuche haben gezeigt, daß außer Separan auch aktivierte Kieselsäure wirksam ist. Zur Herstellung von Trinkwasser werden Separan NP 10 "Potable Grade" oder andere, von der amerikanischen Gesundheitsbehörde zugelassene Flockungsmittel verwendet.

Diese Flockungshilfsmittel werden zweckmäßig der Schlammflüssigkeitsmischung vor dem Absitzen der Feststoffe zugegeben.

In der beschriebenen Weise hergestellte verdichtete Schlämme haben bedeutende Vorteile gegenüber den nach bekannten Methoden hergestellten Schlämmen.

1. Die beim Abtrennen des Schlammes eintretenden Verluste an behandeltem Wasser sind geringer.

2. Die Schlammbeseitigung wird einfacher, weil das abzustoßende Schlammvolumen wesentlich geringer ist.

3. Die Schlämme sedimentieren rascher, so daß die erforderliche Klärfläche kleiner sein kann. Beispielsweise wurden bei einem dichten, geflockten, magnesiumreichen Schlamm aus der Enthärtung eines verhältnismäßig magnesiumreichen Wassers Absitzgeschwindigkeiten von 30 cm/Min. (12"/Mm.) beobachtet,

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was einem Durchsatz von 18 m /m . h (7, 5 Gallonen je sq. foot und Minute) entspricht. Demgegenüber werden in Suspensionskreislaufverfahren bei der Behandlung von Wässern mit hohem Magnesiumgehalt Geschwindigkeiten von nur

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3,6m /m . h (1,5 Gallonen je sq. foot und Minute) erreicht.

4. Die Reaktionen verlauf en mit höherer Ausbeute, und die Chemikalien werden besser ausgenützt, wenn die Behandlung in Gegenwart eines dichten Schlammes stattfindet. Die Reaktionen verlaufen auch schneller, so daß kleine Reaktionsvolumina angewendet werden können.

5« Die Flockung hindernde Stoffe, wie Phosphate, welche in den bekannten Enthärtungsverfahren empfindlich stören können, wirken sich in wesentlich geringerem Grade aus, wenn dichte Schlämme vorhanden sind.

Vorrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten eine Misch- und Reaktionskammer und eine KLärkammer, die in einem gemeinsamen Behälter oder in verschiedenen Behältern angeordnet sein können, außerdem Einrichtungen für die Mischung und Flockung sowie für die Rückführung von Schlamm aus der Klärkammer in die Misch- und Reaktionskammer. In den Zeichnungen sind 2 Vorrichtungen zur Ausführung der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt im vertikalen Schnitt eine Anlage gemäß der Erfindungmit einer Misch- und Reaktionskammer_iund Klärkammer in einem gemeinsamen Behälter. Fig. 2 zeigt in vertikalem Schnitt eine Anlage gemäß der Erfindung, in welcher die Misch- und Reaktionskammer einerseits und die KLärkammer andererseits in verschiedenen Behältern untergebracht sind.

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Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem vorzugsweise zylindrischen vertikalen Behälter 10 mit der vertikalen Wand 11 und dem flachen Boden 12. In der Mitte des Behälters ist ein rohrförmiger vertikaler Einbau 15 angeordnet, welcher sich von einer Höhe kurz über dem maximalen Flüssigkeitsstand in dem Einbau 15 abwärts erstreckt.

Ein horizontaler Einbau 16 im Querschnitt des ringförmigen Raumes zwischen dem rohrförmigen Einbau 15 und der Behälterwand 11 trennt eine obere Misch- und Reaktionskammer 18 von einer unteren KLärkammer 19, deren unteres Teil sich über den gesamten Querschnitt des Tanks 10 erstreckt.

In der Achse des Behälters 10 ist eine von einem Motor mittels eines Reduziergetriebes 21 angetriebene Welle 20 angeordnet. Der Motor mit dem Reduziergetriebe ist in geeigneter Weise, beispielsweise auf eiie r Brücke oder mittels Trägern 22, auf dem Behälter 10 befestigt. Die Welle 20 erstreckt sich durch das Rohr 15 in den unteren Bereich des Behälters 10 und endet in einigem Abstand über dem Boden 12, Auf der Welle 20 sind über der oberen Kante des Rohres 15 horizontale Arme 23 befestigt. Vertikale Arme 24 mit Rührblättern 25 erstrecken sich von den Armen 23 abwärts in die Misch- und Reaktionskammer 18v Innerhalb des Rohres 15 sind auf der Welle 20 in der Nähe des oberen Rohrendes ein Mischrührer 26 und in der Nähe des unteren Rohrendes ein Flockungsrührer 27 befestigt. Im unteren Bereich des Behälters 10 ist ein über den Behälterquerschnitt reichender Rührer 28 auf der Welle 20 befestigt. Unterhalb des Flockungsrührers 27 sind im unteren Ende des Rohres 15 eine größere Anzahl

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von Leitflächen angeordnet.

Die zu behandelnde rohe Flüssigkeit wird durch eine Leitung 30 in die Misch- und Reaktionskämmer 18 engeführt. Ein Rohr 32 für die Zuführung von Flockungsmitteln mündet im unteren Bereich des Rohres 15 in der Nähe des Flockungsrührers 27. Ein Schlammrückf ührungsrohr 35 führt von dem Tank von einer Stelle unterhalb des Rührers 28 außerhalb des Behälters 10 aufwärts und tritt dann im Bereich der Misch- und Reaktionskammer 18 wieder in den Behälter 10 ein. Die Beförderung des Schlammes aus dem Bddenteil des Behälters 10 in die Kammer 18 kann in geeigneter Weise, z. B. durch Pumpen, erfolgen. /Vorzugsweise ist ein Ejektor 36 hierfür vorgesehen, welcher mit Rohwasser aus einer Abzweigung 37 von der Rohwasserleitung 30 betrieben wird. Ein Schlammaustragsrohr 38 ist am unteren Teil des Behälters 10 angeordnet. Die Fällungsmittel für die Behandlung des Rohwassers werden durch die Leitung 39 in die Schlammrückf uhr leitung 35 stromabwärts vom Ejektor 36, jedoch noch vor der Einmündung des Rohres 35 in die Misch- und Reaktionskammer, eingeführt. Auf diese Weise wird das Fällungsmittel mit dem rückgeführten Schlamm gemischt, bevor es mit der Hauptmenge des Rohwassers in Be rührung gebracht wird.

Behandeltes und geklärtes Wasser wird aus dem oberen Bereich der Klärkammer 19 durch Öffnungen 40 in eine Sammelleitung 41 abgezogen, welche an der Innenwand des Tanks und der Unterseite der horizontalen Trennwand 16 befestigt ist. Eine Klarwasserleitung 42 führt von der Sammelleitung 41 aufwärts bis kurz unter die Oberkante des Rohres 15 und stellt den maximalen Flüssigkeitsstand im Rohr 15

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Zum Betrieb der Vorrichtung werden Fällungsmittel und eine ausreichende Menge von rückgeführtem Schlamm gemeinsam in die Misch- und Reaktionskammer eingeführt, wo sie mit dem durch die Leitung 30 zugeführten Rohwasser mittels der rotierenden Mischvorrichtung 23, 24, 25 gemischt wird. In der Misch- und Reaktionskammer 18 wird eine hohe Konzentration von ausgefällten Feststoffen aufrecht erhalten, so daß die Reaktionen sehr schnell voranschreiten. Die Mischung von in Behandlung stehender Flüssigkeit, Reagenzien und von rückgeführtem Schlamm fließt über die obere Kante der rohrförmigen Unterteilung 15 über auf den Spiegel des Rohrinhaltes. Innerhalb des Rohres 15 wird eine weitere Mischung durch den Rotor 26 herbeigeführt. Die Fällungsreaktionen werden im wesentlichen beendet, während die Mischung im Rohr 15 abwärts fließt. Im unteren Teil des Rohres 15 wird das Fällungsmittel, beispielsweise Separan oder aktivierte Kieselsäure, durch die Leitung 32 zugegeben und in der Mischung durch den Flockungsrührer 27 verteilt. Die Leitflächen 29 verhindern, daß der Flockungsrührer die Flüssigkeit nur in Rotation versetzt und fördern die Flockung durch eine gute Durchmischung.

Infolge des großen Querschnitts des unteren Teils der Klärkammer wird die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung beim Eintritt in die Klärkammer 19 wesentlich vermindert. Der Schlamm trennt sich von der behandelten Flüssigkeit und setzt sich im unteren Bereich des Behälters 10 ab, während die Flüssigkeit zur Sammelleitung 41 aufsteigt und durch die Ableitung 42 entnommen wird. Der Rührer 28 hält den Schlamm in einem halbflüssigen Zustand, so daß dieser mit Hilfe des Ejektors 36 durch die Rückführleitung 35 in die Misch- und Reak-

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tionskammer 18 zurückgeführt werden kann. Es ist klar, daß die Zeit für das Absitzen des Schlammes umso kürzer wird je dichter der Schlamm durch die wiederholte Rückführung wird. -

Die Welle 20 wird mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit, beispielsweise von 5 Umdrehungen je Minute, angetrieben.

Bei Verwendung von Kalk und/oder Natriumkarbonat als Fällungsmittel ist es möglich. Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung automatisch nach dem Verhältnis der Leitfähigkeiten, die in der Misch- und Reaktionskammer einerseits und im Rohwasser andererseits herrschen, zusteuern. Zu diesem Zweck werden die Elektroden 45 und 46 eines Paares von Leitfähigkeitszellen in der Rohwasserleitung 30 bzw. in der Misch- und Reaktionskammer angeordnet. Die Leitf ähigkeit sz eilen sind an einem vom Leitfähigkeitsverhältnis gesteuerten Impulsgeber angeschlossen, welcher den Fällungsmittelstrom durch die Leitung 39 nach Maßgabe der von den Elektroden 45 und 46 abgegebenen Meßwerte ein- oder ausschaltet, um das vorgegebene Leitfähigkeitsverhältnis einzuhalten. Dieses Verhältnis wird so eingestellt, daß ein wesentlicher Überschuß von Fällungsmitteln über die für die Behandlung in die Misch- und Reaktionskammer eintretenden Rohwassers erforderliche Menge zugemessen wird. Wenn das überschüssige Fällungsmittel für die Behandlung von zusätzlichen Rohwassermengen nutzbar gemacht werden soll, kann eine Zweigleitung 48, welche vom Rohwasserzulauf 30 ausgeht, in das Rohr 15 in der Nähe des Mischrührers

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26 eingeführt werden.

Die Steuerung nach dem Leitfähigkeitsverhältnis ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsförm für die Dosierung gewisser Chemikalien, die aber durch andere übliche Steuervorrichtungen oder eine Handregelung der Zugabe der Fällungsmittel in der Reaktionskammer ersetzt werden kann.

In der Fig, 2 sind die Misch- und Reaktionskammer 50 und die Klärkammer 51 in getrennten Behältern 52 und 53 angeordnet. Eine horizontale Trennwand 55 · im Behälter 52 trennt die Misch- und Reaktionskammer 50 von der darunterliegenden Flockungskammer 57. Die zwei Kammern stehen durch Öffnungen 58 in der Trennwand 55 in hydraulischer Verbindung. Eine Leitung 59 verbindet die Flockungskammer 57 mit der KLärkammer 51.

Im Behälter 52 ist eine Welle 60 axial angeordnet. Sie erstreckt sich durch die obere Kammer 50 und in die untere Kammer 57 und trägt einen Mischrührer 61 in der oberen Kammer 50 und einen Flockungsrührer 62 in der unteren Kammer 57. Die Welle 60 ist an dem von einem Motor angetriebenen Reduziergetriebe, welches beispielsweise auf einer Brücke 64 über dem Tank 52 angeordnet ist, befestigt« Das Rohwasser wird in die Misch- und Reaktionskammer 50 durch eine Zuleitung 65 eingeführt. Vom Boden der Klärkammer 51 wird Schlamm durch ein Rückführungsrohr 66, beispielsweise mittels einer Pumpe oder eines mit Rohwasser betriebenen Ejektors 67 in die Misch- und Reaktionskammer 50 zurückgeführt. Die Fällungsmittel werden durch ein Rohr 63 in die Schlamm-

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rüekführungsleitung 66 eingeführt, so daß der rückgeführte Schlamm und das Fällungsmittel gemeinsam in die Kammer 50 eintreten, wo sie mit dem Rohwasser durch die Rotation des Rührers 61 gemischt werden. Die Mischung gelangt dann durch die Öffnungen 58 in die Flockungskammer 57. Flockungsmittel, beispielsweise Separan, wird durch eine'Leitung 69 in die Kammer 57 zugeführt und dort in der behandelten Flüssigkeitsschlammischung durch die Rotation des Flockungsrührers 62 verteilt. Die gefleckte Mischung gelangt nunmehr durch die Leitung 59 in den Klärbehalter 51, Der Schlamm setzt sich am Boden des Klärbehälters ab, während die behandelte, geklärte Flüssigkeit aufwärts in die Sammelleitung 70 gelangt und aus dieser durch einen Ablauf 71 entnommen wird. Der Sählamm wird durch einen Rührer 75, welcher auf der von einem Motor mit Reduziergetriebe 77 mit geeigneter Geschwindigkeit angetriebenen Welle befestigt ist, in einer für die Rückführung in die Misch- und Reaktionskaromer genügend flüssigen Beschaffenheit gehalten.

Diese Ausführungsform der Erfindung kann in gleicher Weise und mit denselben Mitteln wie die Anlage gemäß Abbildung 1 nach dem Leitfähigkeitsverhältnis im .Rohwasser und in der Misch- und Reaktionskammer gesteuert werden.

Es zeigt sich, daß die an Magnesium und/oder Aluminium reichen Schlämme, die gemäß- der Erfindung hergestellt werden, eine wesentlich größere Dichte haben als ähnliche Schlämme, die durch bekannte Methoden hergestellt werden.

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Die Absitzgeschwindigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schlämme ist etwa 5mal größer als diejenige von Schlämmen, die mit den gleichen Zusätzen in den bekannten Kontaktanlagen erhalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht allein auf magnesium- und aluminiumhäitige Schlämme anwendbar, sondern kann auch mit großem Vorteil dazu verwendet werden, die scheinbare Dichte reiner Kalziumkarbonatschlämme auf einen Wert zu erhöhen, der weit über dem durch die bekannten Fällungsmethoden erreichbaren liegt.

Der im wesentlichen lineare Anstieg des Gewichts der Trockensubstanz je Liter Schlamm ohne Zunahme des Schlammvolumens läßt erwarten, daß weitere Rückführungen die scheinbare Dichte des Ab sitz Schlammes stetig weiter über, das bis jetzt erreichte Maß hinaus erhöhen werden. Dieses sehr erwünschte Resultat mit allen damit verbundenen Vorteilen wird in einfacher und wirtschaftlicher Weise erreicht. Wenn die Flockung auch für die besten Arbeitsbedingungen nützlich ist, so kann der Prozeß auch unter gewissen günstigen Bedingungen ohne Flockung ausgeführt werden. In solch einem Fall können die Flockungskammer und der Flockungsrührer weggelassen werden. In verhältnismäßig großen Behältern kann die Misch- und Reaktionskammer im unteren Teil des Behälters und die Klärkammer im oberen Teil des Behälters angeordnet werden, was in Anbetracht des hohen Gewichtes des Inhaltes der Misch- und Reaktionskammer von Vorteil sein kann.

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Patentansprüche

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Claims

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i. Verfahren stur Herstellung eines Schlammes von gewünschter Dichte aus einem Schlamm von geringerer Dichte, der durch chemische Fällungereaktionen in der Belrandlung von Flüssigkeiten anfällt, dadurch gekennzeichnet» dafi ein Schlamm geringerer pichte kontinuierlich in einem Kreislauf geführt wird und daß während jedes Umlaufes diesem üchlaium ein Fftllungsmittel und zusätzlich rohe Flüssigkeit angefügt und danach behandelte Flüssigkeit entnommen v;erden und daß der gesamte Schlamm in dem Kreislauf zurück

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göii&lten wird, bie di« gewünschte hohe Schlammdichte erreicht ist worauf aus dem Prozeß der zur Einhaltung der hohen Schlammdichte nicht erforder liehe Sciilaminanteil abgezogen wird. ,

g. Verfahren nach Anspruch* 1-. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm VOTi geringerer Dichte durch -'chemische Fällung von Feststoffen aus der SU behandelnden Flüssigkeit gewonnen wird.

3, Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der üchlamin geringerer Dicht© durch eine Fällungereaktion aus Lösungen hoher Konzentration■■ gewonnen.-wird.

Each /uiepruefe 1, dadurch gekennzeichaet. daß dem im Kreislauf gehaltenen Schlamm Flockungsmittel asugeeetst trerden.

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5. Verfahren nech den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,, dall al« rohe Flüssigkeit ein Wasser verwendet wird, welches leicht« und volumiwB·* Niederschläge bildende Mineralstoffe, wie Magnesium - und/oder Aluminium verbindungen, enthält,

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennseichnet, daß

das Verhältnis des Gewichtes von im Kreislauf geführtem. Schlamm asu dem des in jedem Umlaut zusätzlich gefällten Schlammes etwa 10 ; 1 beträgt,

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß als Auegangsmaterial ein verhältnismäßig dichter Schlamm hergestellt wird, indem die konzentrierte Lösung «Ines Mineralstoffe*, der bei der Fällung einen leichten und voluminösen Schlamm ergibt, mit einem genügend konzentrierten Fällungemittel vollständig gefällt wird und daß die Dichte dieses Ausgangsmaterials durch Kreislaufftthrctng und Zugabe von Fällung» mittel und roher zu behandelnder Flüssigkeit in jedem Uralauf weiter er höht wird, das die Schlammfifiseigkeitsmiechung geflockt wird, und da a die behandelte Flüssigkeit von dem Schlamm abgetrennt λ ird.

Ö. Verfahren nach Anspruch ?. dadurch gekennzeichnet, daß aus einer kon

ssestrierten Lösung von Aluminiumsulfat mit einem konzentrierten Fällungsmittei Aluminiumhydroxyd vollständig gefällt wird, dall der resultierende

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Aluminiumhydroüydsichlanim geflockt wird, daß der geflockte Schlamm zur Verdichtung im Kreislauf geführt wird «ad daß w&hrend jedes eine verhäitfiiemißig kleine Menge der konzentrierten Lösung von Aluminiumsulfat und eine größere Menge von Rohwaeaer von einer für die FftUimg des Aluminiumsulfate genügenden Alkalitat zugegeben wird, und d»8 die Flüssigkeit von dieeem Schlamm abgetrennt wird und daß die Kreielaufführußg fortgesetzt wird, um die gewünechte SchUmmdichte zu erreichen und asu erhalten. ■'■-■■

9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrene nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Misch- und Reaktionskamnier, eine Flockungekammer und eine Klärkammer/ die gegeneinander begrenzt sind und untereinander in hydraulischer Verbindung stehen, durch Zuführungen für zu behandelnde Flüssigkeit und für Fällungsmittel in die Misch- und fieaktionskammer, durch eine Ableitung der geklärten -Flüssigkeit-au* aer Klarkammer, durch eine Leitung für die.kontinuierliche Bückführung von am Boden der Klärkammer absitzendem Schlamm aus der Klärkammer in die Misch- und Reaktionskammer, durch eine Zuleitung für das Flockungsmittel in die Flookungekammer, durch ein Mischwerk zur Mischung der Fällungsmittel und des zurückgeführten Schlammes mit dem Rohwaaeer in der Misch- und Eeaktionekammer, und zur Mischung des Flockungsmittels mit der Schlamm iiüsaigkeitsmiechung in der Flockungskaninier, und aus einer Ableitung des Überechußschlammee aus der Kltrkammer,

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10, Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) und ein axial darin angeordnetes itohr (15)» das mit der Behälterwand einen Ringraum bildet und von einer Hüne über dem normalen Flüssigkeitsspiegel abwärts bis zu einer Höhe im Abstand über dem Tankboden (12) reicht, durch eine horizontale Trennwand (16) in dem ilingraum zwischen avr oberen Misch* und Heaktionekammer (18) und der unteren Klärkamxuer (19), wobei die Misch« und Reaktionskammer und die Klärkammer durch das Innere des Rohres (15) hydraulisch in Verbindung stehen, durch ein Mischwerk (23, 24, ü.5) in der Misch- und Reaktionskammer, durch einen Flockungerührer (^ 7) in der unteren Hälfte des Rohres (15) und einen Üchlsmmrübrer (28) über dem Behälterboden, die auf der gemeinsamen WeUe (20) befestigt sind.

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