DE1642432C3 - Klär- und Filteranlage - Google Patents

Description

Aufbau

* Die Anlage weist einen einzigen Behälter I mit einer Vorderwand 2, einer Rückwand 3, einem unteren schrägen Boden 4 bowie nicht gezeigten Seitenwänden auf. Zwischen einem Fallschacht 12 und einem Steigschacht 13 ist eine Trennwand 5 angeordnet Der Steigschacht 13 wird außerdem durch eine Stützwand6 begrenzt. Der obere Teil der Anlage besteht aus dem Flotationsbecken Ί, unter dem sich ein Filter8 mit Sand als Filtermittel, auf einem Filterbett 10 ruhend, befindet, das mit einer großen AnzaW Öffnungen 11 versehen ist. Der Raum zwischen dem Filterbett 1β und dem schrägen Boden 4 dient als Reinoder Klarwassersumpf 9. Zum Oberteil des Fallschachtes 12 is\ eine Zuleitung 14 für verunreinigtes oder ausgeflocktes Wasser angeschlossen, und in seinem unteren Teil eine Zuleitung 15 für Flotationsniittel, deren Mündung 16 in einem gewissen Abstand von der Trennwände so angeordnet ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Flotationsmitteis an der Wand gedämpft wird. Das Flotationsmittel kann beispielsweise aus einer Luft-Wasser-Dispersion bestehen. Statt dessen oder zusätzlich kann in dem Übergang zwischen dem Fallschacht 12 und dem Steigschacht 13 ein Flotationsmittelsprüher angebracht werden, und zwar in Form einer Düse 18, die an eine Leitung 17 für Flotationsmittel angeschlossen ist.

Auf der entgegengesetzten Seite der Anlage, an der Rückwand 3, befindet sich der Klarwassei auslauf 19, der über ein Regelventil 21 an eine Abflußleitung 20 angeschlossen ist. Um den für die Reinigung des Filters 8 erforderlichen Gegendruck zu erreichen, ist eine Druckleitung 22 an das Reglerventil 21 angeschlossen. Der Druck kann mit einer nicht gezeigten Pumpe erzielt werden.

In zwei Lagen übereinander ist eine Anzahl Rohre mit einer großen Anzahl Öffnungen 42 in ihren Mantelflächen angeordnet, die als Sprüher 40, 41 dienen, wie deutlicher aus F i g. 2 hervorgeht. Die untere Rohrlage, die Sprüher 40, sind teilweise im Filter 8 eingebettet, während sich die obere Lage, die Sprüher 41, ein wenig oberhalb der Oberfläche des Filters 8 befinden.

Der Flüssigkeitsstand 26 wird mit einem Schwimmer 23 oder einem anderen Niveauregler abgetastet, der über einen Flüssigkeitsstand-Signalumformer 24 den Wert des augenblicklichen Flüssigkeitsniveaus 26 wiedergibt, dessen Größe als Signal über die Leitung 27 IM einer Steuereinheit 25 geleitet wird. Die Steuereinheit 25 beinhaltet Vorrichtungen zur Regelung des Ventils, welches zum Teil von der Höhe des Niveaus 26, zum Teil von einer Programmsteuerung abhängig ist. Außerdem beinhaltet die Steuereinheit 25 eine Vorrichtung zur Schließung eines Ventils 21 sowie zum Anschalten der nicht gezeigten, druckerzeugenden Pumpe in dem Augenblick, in dem das Flüssigkeitsniveau 26 zwecks Abscheidung des Außenschlammes angehoben und das Filter 8 gereinigt werden soll. Auch diese Zeitpunkte können von der in der Steuereinheit 25 angeordneten- Programmsteuerung festgelegt werden. Zu Übertragung von Befehlen an das Regelventil 21 ist eine Befehlsleitung 28 angebracht und zur Übertragung von Befehlen an die nicht gezeigte, druckerzeugende Pumpe die Befehlsleitung 29.

Der obere Teil der Rückwand 3 ist in bezug auf die übrigen Wände des Behälters 1 etwas abgesenkt, so daß ein Ausschnitt 36 für den Oberflächenschlamm entsteht L'nter diesem Aasschniti befindet sich eine Rinne 31 zur Aufnahme des Schlammes. Statt eines solchen Ausschnittes 30 und einer Rinne 31 kann eine Schlamm- und Spülrinne 32 mit einer Öffnung 33 über dem Flüssigkeitsspiegel 26 angebracht werden.

Schließlich isl eine Ableitung 34 zum Ablassen

ίο von flotiertem. aber noch nichi filtriertem Wasser eingebaut Diese kann benutzt werden, wenn allein die Flotation auszureichen scheint um die Forderungen an den Reinheitsgrad zu erfüllen, so daß das Filter 8 nicht benutzt werden muß. Gegebenenfalls kann auch, wenn das Filter 8 für hochgradige Reinigung benutzt wird, die Ableitung 34 für Zwecke, fur die keine hochgradige Reinigung erforderlich ist. zum Ablassen dienen.

Arbeitsweise

Die Anlage arbeitet in folgender Weise: Durch die Leitung 14 kommt das zu reinigende Wasser durch den Fallschacht 12 herein. Die Verunreinigungen werden dabei ausgcflockt, indem dem Wasser ein

as Ausflockungsmittel zugesetzt wird. Das Schmutzwasser strömt durch den Fallschacht 12 nach unten und trifft in dessen Unterteil auf das Flotationsmittel, welches durch die Mündung 16 strömt. Durch Anpassung des Abstands zwischen der Mündung 16 der Dispersionsleitung und der Trennwand 5 wird die Geschwindigkeit des Dispersionsmittels an der Trennwand 5 gedämpft, so daß danach wenigstens ein Teil an dieser Trennwand 5 herauffließt und sich allmählich mit dem herunterströmenden Schmutzwasser innig vermengt. Statt dessen oder zusätzlich kann das Flotationsmittel durch die Düse 18 zugeführt werden.

Auf dem Wege durch den Steigschacht 13 geht die im Wasser gelöste Luft, welche durch die Dispersion

zugeführt wurde, infolge der Druckminderung in kleine Luftblasen über. Diese haben die Neigung, sich an den im Wasser befindlichen Schmutzteilchen zu bilden, sich daran festzuhalten und ihnen dadurch einen Auftrieb zur Oberfläche zu verleihen. Wenn sich die Flüssigkeit im Flotationsbecken 7 zum entfernteren Teil hinbewegt d.h. in der F'g. 1 nach rechts, und die ausgeflockten Verunreinigungen durch die Luftbläschen einen Auftrieb zur Oberfläche bekommen, sammelt sich allmählich eine Schicht von

Verunreinigungen an der Flüssigkeitsoberfläche 26. vorzugsweise im entfernteren Teil des Flotationsbekkens7.

Die auf diese Weise gereinigte Flüssigkeit wird dadurch einem weiteren Reinigungsprozeß unterzogen.

daß sie durch das Filter 8 gefiltert wird. Hierdurch wird sie von den Verunreinigungen befreit, die beim Flotationsprozeß noch nicht entfernt wurden. Das gereinigte Wasser wird im Klarwassersumpf 9 gesammelt, von wo es durch den rohrförmigen Auslauf 19 abgezapft wird und über das Reglerventil 21 und die Abflußleitung 20 zum Verbraucher gelangt.

Das Flüssigkeitsniveaü 26 ist, außer wenn die auf der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen entfernt werden sollen, auf gleichbleibender Höhe zu

halten, Dieses kann dadurch erreicht Werden, daß das Regelventil 21 so eingestellt wird, daß die Öffnung zwischen den Leitungen 19 und 20 dein Flüssigkeitsstand angepaßt ist. Hierzu dient ein Niveau-

Fühler (der Schwimmer 23), der über geeignete auf fänger ablaufen können. Der Schlamm führt na-Ubertragungsvorriclnungcn die Ventilöffnungen ab- türlich auch eine gewisse Menge Flüssigkeit zu den hängig von besagtem Flüssigkeitsniveau steuert. Die Schlammauffängern. Diese Flüssigkeit kann jedoch i'ibertragungsvorrichtungen- " können beispielsweise in einer Scdimcnuerungsanlage oder mit einem Filter mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elek- 5 grob gereinigt werden, wonach die Flüssigkeit wieder Irisch ausgeführt sein. Hier überträgt der Flüssigr dam zu reinigenden Schmutzwasser zugeführt wird. kcitsstand-Signälumformcr 24 über die Leitung 27 Die Sprüher 40, 41 sowohl in der unteren Lage als

zur Steuereinheit 25 ein Signal proportional dem aueh in der oberen Lage enthalten üblicherweise ein augenblicklichen Flüssigkeitsnivcaü 26. In der Gas-Flüssigkciisgcmisch 43 ,unter verhältnismäßig Steuereinheit wird dieses Signal in einen Befehl um- io hohem Druck, wobei das Gas, welches hauptsächlich gewandelt, der über die Bcfehlsleilung 28 das Steuer- aus Luft besteht, in der Flüssigkeit gelöst ist, die oder Rcplerventil 21 so einstellt, daß eine passende zwcckmaßigerwcisc aus reinem Wasser besteht, öffnung zwischen den Leitungen 19 und 20 entsteht. Wenn das Gas-FIüssigkeits-Gemisch 43 die Sprü-

Zu gewissen Zeiten wird der auf dem Flüssigkeits- her 40, 41 durch die öffnungen 42 verläßt, geht die niveau 26 angestaute Obcrflächcnschlamm entfernt. 15 Druckenergie in Bewegungsenergie über, wodurch Diese Zeiten werden von einer in der Steuereinheit das Gemisch 43 mit ziemlicher Geschwindigkeit aus-25 angebrachten Programmsteuerung festgelegt. Zu strömt. Die Richtung ist in Fig.2 mit Pfeilen angedcn Zeiten, die also von der besagten Programm- deutet. Nach und nach wird jedoch die Geschwindigsleuerung festgelegt werden, gibt die Steuereinheit 25 kcit geringer, wobei die gelösten Gase in kleine BIasomit einen Befehl, der über die Befehlsleitung 28 ao sen übergehen, die sich vorzugsweise an den im Bekdas Regelventil 21 so beeinflußt, daß die Verbindung ken 7 befindlichen Flocken bilden sowie auch daran zwischen den Leitungen 19 und 20 ganz unterbunden haften, wodurch diese einen Auftrieb zur Oberfläche wird. Die Schmutzwasserzufuhr geht inzwischen wei- erhalten. Die Stoffe, die wenig oder nur sehr schwer tcr. wodurch das Flüssigkeitsniveau 26 über die flotiert werden können, sinken dagegen nach unten Höhe des Ausschnittes 30 oder bis zur Höhe der Off- as auf das Filter 8. Beim Durchgang durch das Rohrbett nung 33 der Schlammrinne 32 ansteigt. Infolge des bzw. Sprühersystem werden jedoch die sich absetzenhydrostatischen Druckes der Oberflächenschicht den Stoffe der starken Flüssigkeitsströmung von den fließt dadurch der angesammelte Schlamm zusam- Öffnungen 42 ausgesetzt, wodurch die Sedimentiemen mit einer gewissen Menge Flüssigkeit zu den rung erschwert wird. In Wirklichkeit wird die ganze hierfür vorgesehenen, schlammsammelndcn Vorrich- 30 Oberschicht des Filters 8 von dem ausströmenden tungcn, den Rinnen 31 oder 32. ab. Gas-Flüssigkeits-Gcmisch 43 bearbeitet, wodurch

Wie schon erwähnt, setzt sich das Filter 8 nach den in der Oberschicht sich ansammelnden Verunrei- und nach mit sich sammelnden Verunreinigungen zu nigungen durch die von der Strömung verursachte und muß daher von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Bewegung eine Möglichkeit gegeben wird, tiefer in Bei der F.rfindung ist eine Möglichkeit gegeben, den 35 das Sandlager einzudringen. 'Dies ist im besonderen erforderlichen Rcinigungsvorgang mit dem Ab- der Fall, wenn die Sprüher 40 etwas tiefer angeschncidcn des Oberflächenschlammes zu verbinden. bracht werden, als in der Zeichnung gezeigt ist. Die Zeitpunkte, zu welchen das Filter 8 gereinigt und Durch die Bewegung ist es auch den für die Flotieder Obcrflächenschlamm entfernt werden soll, wer- rung weniger geeigneten, leicht sedimentierenden den durch die Programmsteuerung in der Steuerein- 40 Stoffen möglich. Flocken, die an die Oberfläche flohcit 25 festgelegt, die dabei über die Befehlsleitung ticrt werden, mitzuführen.

28 einen Befehl an das Regelventil 21 gibt, so daß Unter gewissen Umständen ist es auch möglich,

Die Verbindung zwischen den Leitungen 19 und 20 beispielsweise wenn die Sprüher 40 vollständig von unterbrochen und die ■ Verbindung zwischen der Sedimenten bedeckt sind, den Druck in den Rohrlei-Druckleitung 22 und der Leitung 19 geöffnet wird. 45 tungcn stark heraufzusetzen, um damit eine heftige Gleichzeitig wird ein Befehl über die Leitung 29 an Bewegung auszulösen, wodurch der Wasserdurchdic druckentwickelnde Vorrichtung abgegeben, die gang durch das Riter 8 wieder in Gang gebracht wird, eine Pumpe sein kann und hierbei anläuft. Die Im Rahmen der Erfindung kann natürlich eine

druckentwickelnde Vorrichtung preßt hierdurch Vielzahl von Ergänzungen und Modifikationen der Wasser durch die Leitungen Ϊ2 und 19 rückwärts in 50 gezeigten Vorrichtungen vorgenommen werden. So den Klanvassersumpf 9 und von diesem durch die sind zum Beispiel die Steuer- und Regelvorrichtunklcinen Öffnungen 11 im Filterbett 10 durch den gen nur schematisch gezeigt. Es ist offensichtlich, Sand des Filters 8 hoch, so daß dieses von den ange- daß diese Einzelheiten von einem Fachmann mit sammelten Verunreinigungen befreit wird. Hilfe von innerhalb der Regelungstechnik allgemein

Dadurch, daß Wasser durch das Filter 8 gedruckt 55 bekannten Grundsätzen leicht vervollständigt werden wird, steigt das Flüssigkeitsniveau 26 schnell. Ob- können. Weiter kann zum Beispiel den Sprühvorrichwohl dieses relativ rasch geschieht, entstehen trotz- hingen für das Gas-Flüssigkeits-Gemisch 43 eine andern keine unerwünschten Strömungen oder Wirbel dere Form als die Rohrform gegeben werden. Weiim Flotationsteil, welche den Flotationsvorgang stö- terhin können diese anders angeordnet werden, als in ren könnten, was daran liegt, daß sich die gesamte 60 der Zeichnung gezeigt ist. Beispielsweise können die im Flotationsteil befindliche Flüssigkeitsmenge unteren Sprüher 40 bedeutend tiefer angebracht wergleichmäßtg in ihrer ganzen Breite hebt. Auf diese den, um dadurch eine heftigere Bewegung'der Ober-Weise entsteht schnell und ohne schädliche Strömun- fläche zu erreichen. Es ist auch möglich, die Sprühgen eine erhebliche Anhebung des Flüssigkeitsniveaus vorrichtungen in mehr als zwei Lagen anzubringen, 26, so daß eine sehr wirkungsvolle Entfernung Ss wobei man beispielsweise die eine Lage, vorzugsder Oberschicht möglich wird, dadurch, daß diese weise die untere, intermittierend arbeiten läßt, d.h., zusammen mit dem an der Oberfläche angesammel- daß man diese nur bei bestimmten Anessen unter ten Schlamm in die hierfür vorgesehenen Schlamm- Druck setzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 642 432 ί 2 geringeren Gewichts, da solche Schinutzteilchen Patentansprüche: . zweckmäßigerweise an leichte Gasblasen gekoppek sind.

1. In einem Behälter eingebaute Klär- und FiI- Darüber hinaus sind auch Filterverfahren bekannt teranlage zur hochgradigen Reinigung von Was- 5 (britische Patentschrift 9748, sowjetische Patentser mittels eines seriengeschalteten Flotations- schrift 124147, USA.-Patentschrift 2948400 and und Filtrierverfahrens, welche ein Flotationsbek- deutsche Patentschrift 215 047 und 334 113), die auf ken und ein Filter, insbesondere Sandfilter, ein- die verschiedenartigsten Weisen durchgeführt werschließt, dadurch gekennzeichnet, daß den.

der Boden des Flotationsbeckens (7) aus einem io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einFilter (8) besteht und daß unmittelbar oberhalb gangs genannte Klär- and Filteranlage sowohl konder Oberfläche des Filters (8) Gas-Flü&sigkeits- struktiv zu vereinfachen als auch in ihrer Wirkung zu sprüher (40,41) angeordnet sind. verbessern. Dadurch können sowohl die Anlageko-

2. Anlage gemäß Patentanspruch 1, dadurch sten als auch die Betriebskosten vermindert werden, gekennzeichnet, daß die Sprüher (40, 41) in min- 15 Die Erfindung besteht darin, daß der Boden des destens zwei Lagen angeordnet sind, wobei sich Flotationsbeckens aus einem Filter besteht und daß zumindest die obere Lage oberhalb der Ober- unmittelbar oberhalb der Oberfläche des Filters fläche des Filters (8) befindet. Gas-Flüssigkeitssprüher angeordnet sind.

3. Anlage gemäß Patentanspruch 1 oder 2, da- Die Erfindung iost die genannte Aufgabe, da das durch gekennzeichnet, daß die Sprüher (40, 41) so Flotationsbecken und das Filter nicht nur zu einer aus Rohren bestehen, die mit einer großen An- Baueinheit vereint sind, sondern auch auf einfache zahl von Öffnungen (42) versehen sind. konstruktive Weise auch über große Flächenausdehnung ohne allzu große Bauhöhe realisierbar sind. Darüber hinaus kann in verhältnismäßig kurzer Zeit

25 durch sogenanntes Rückspülverfahren die Filterschicht gereinigt werden, da sie nicht von einer hohen Flüssigkeitssäule, d. h. von einem großen hydro-Die F.rfindung betrifft eine in einen Behälter ein- statischen Druck, belastet ist und auch keine zu Ver-,gebaute Klär- und Filteranlage zur hochgradigen wirbelungen Anlaß gebenden und viele Knickstellen Reinigung von Wasser mittels eines seriengeschalte- 30 aufweisenden Rückströmungswege vorhanden sind, ten Flotations- und Filtrierverfahrens, welche ein die das echte Reinigen erschweren bzw. dazu führen, Flotationsbecken und ein Filter, insbesondere Sand- daß das Filter sehr rasch wieder verunreinigt wird, filter, einschließt. da die aus diesem herausgespülten Verunreinigungen Es ist bereits eine derartige Anlage bekannt (briti- nicht wirklich abgeführt, sondern nur in die darüber sehe Patentschrift 1 059 658), bei der aus der ver- 35 liegende Flüssigkeitsschicht geleitet würden, aus der schmutzten Flüssigkeit zuerst in einem Flotations- sie bei Wiederbeginn des Filterbetriebs sofort wieder becken die Schmutzstoffe getrennt werden, die sich in das Filter gelangen.

an der Oberfläche des Flotationsbeckens ansammeln. Wird «:in solches Rückspülen entgegengesetzt zu

Danach ist die durch eine unterhalb des Flotations- dem sonstigen Flüssigkeitsstrom durchgeführt, dann

beckens befindliche, von einem durchbrochenen FiI- 40 wird nicht nur das Filter von angesammelten Verun-

terbett abgestützte Filterschicht aus beispielsweise reinigungen gereinigt, sondern kann gleichzeitig der

Sand in ein Klarbecken fließende, geklärte und gefil- Flüssigkeitsspiegel im Flotationsbecken so gehoben

terte Flüssigkeit entnehmbar. Um für das Filtern werden, daß der auf der Oberfläche durch die Flota-

einen großen hydrostatischen Druck zur Verfügung tion angesammelte Schlamm zum Ablaufen kommt,

zu haben, wird über der Filterschicht dadurch eine 45 Es empfiehlt sich, die Gas-Flüssigkeitssprüher in

große Wassersäule hergestellt, daß die aus dem FIo- mindestens zwei Lagen anzuordnen, wobei sich min-

tationsbecken oben überfließende Flüssigkeit erst ge- destens die obere Lage oberhalb der Oberfläche des

sammelt und über Verbindungsrohre mit der über Filters befindet. Es empfiehlt sich, die Sprüher aus

der Filterschicht befindlichen Flüssigkeit derart in Rohren zu bilden, die mit einer großen Anzahl von

Verbindung gebracht wird, daß diese gesamte Flüs- 50 öffnungen versehen sind. Der konstruktive Aufwand

sigkeitssaule für den hydrostatischen Druck ausnutz- wird dadurch gering gehalten, und dem zu reinigen-

bar ist. Der Nachteil dieser Anlage besteht darin, daß den Wasser wird beim Filtern nur ein verhältnismä-

das Reinigen der Filterschicht durch den großen hy- ßig geringer Widerstand entgegengesetzt,

drostatischen Druck sehr erschwert wird und daß vor Wird die oberste Schicht des Filters kontinuierlich

allem eine höchst komplizierte Vorrichtung verwen- 55 oder intermittierend in Bewegung gehalten, so kann

det werden muß, die überdies auch aus räumlichen der Ansammlung von Verunreinigungen in der

Gründen praktisch nur bei Kleinanlagen verwendet · Außenschicht entgegengewirkt oder diese vollständig

werden kann. verhindert werden. Die Intervalle zwischen den Ge-

Darüber hinaus sind Flotationsverfahren bekannt samtreinigungsoperationen, beispielsweise durch

(USA.-Patentschrift 3 314 880), bei denen dafür ge- 60 Rückspulen, können hierdurch vergrößert werden,

sorgt wird, daß soviel Schmutzstoffe wie möglich aus d.h., daß sich dadurch die effektive Betriebszeit der

der verschmutzten Flüssigkeit an deren Oberfläche Anlage vergrößern läßt'

getrieben werden, ohne daß eine ausgesprochene Ein Beispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung

Flüssigkeitsströmung stattfindet. Die im Flotations- schematisch dargestellt Barin zeigt

becken befindliche Flüssigkeit ist verhältnismäßiges Fig. 1 einen Schnitt einer bevorzugten Ausbildung

stationär, und die »Ausflockung« der Schmutzteil- der Erfindung und

chen erfolgt im wesentlichen durch das Höchsteigen F i g. 2 einen Teilschnitt aus F i g. 1 in vergrößerter

derselben auf Grund ihres gegenüber der Flüssigkeit Darstellung.