DE1642878B2 - Verfahren zur Klärung einer Flüssigkeit mit darin schwebenden Verunreinigungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klärung einer Flüssigkeit mit darin schwebenden Verunreinigungen, insbesondere zur Klärung von Wasser, bei dem eine in einem Behälter befindliche Schicht körniger Teilchen von der zu reinigenden Flüssigkeit, welcher Klärmittel zugesetzt werden, von unten nach oben durchströmt wird, daß die Schicht in fließfähigem Zustand versetzt wird, wobei die Geschwindigkeit im oberen Behälterteil so reduziert wird, daß ein Mitreißen der körnigen Teilchen unterbleibt, und worauf die Flüssigkeit am oberen Ende des Behälters abgeleitet wird.

Es ist bereits bekannt, zur Reinigung von Abwasser in einem Behälter Aktivkohle zuzusetzen, wobei die Suspension aus Kohle und Wasser in dem Behälter ständig in Bewegung gehalten wird. Aus dem Behälter wird Kohlesuspension mittels einer Leitung so abgeleitet, daß die Suspension ständig im Fließen ist Dem Abwasser wird ein Fällungsmittel zugesetzt, so daß im Abwasser enthaltene Substanzen ausflocken, was durch die Kohle beschleunigt wird. Die Kohle wird später mittels eines Sandfilters abfiltriert (Bailleul »Aktivkohle«, 1948, Seite 108).

Bekannt ist außerdem, in einen Behälter eingebrachte Teilchen mit einem Gas oder einer Flüssigkeit in Kontakt zu bringen, die von unten in den Behälter eingeleitet wird und deren Geschwindigkeit entgegen der Schwerkraft so bernessen wird, daß die Teilchen mit dem aufwärts strömenden Medium eine sogenannte Wirbelschicht bilden, in der die Teilchen mit dem Kontaktmedium vermischt sind und sich die Mischung wie eine Flüssigkeit verhält Dabei können leichtere Teilchen mit dem Medium abgeführt werden (Beranek et al, »Wirbelschichttechnik«, Seiten 16,17).

Zum Stand der Technik gehört weiterhin ein Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten und zur Ausführung von Sorptionsreaktionen in Flüssigkeiten. Bei diesem Verfahren wird ein Behälter verwendet, der auf der Unterseite und auf der Oberseite einen Filterboden hat, wobei zwischen den Filterböden ein körniges Material vorgesehen ist. Die Flüssigkeit wird auf der Unterseite des Behälters mit einer Geschwindigkeit eingeführt, bei der der Hauptteil der körnigen Teilchen unterhalb des oberen Filterbodens gehalten wird und dort ein Filterbett bildet, dessen Dichte von oben nach unten abnimmt, wobei die im unteren Behälterteil verbleibenden Teilchen in einem Turbulenzstrom gehalten werden. Die Geschwindigkeit der einströmenden Flüssigkeit wird zunächst durch Querschnittserweiterung reduziert und anschließend durch Querschnittsverengung wieder erhöht (GB-PS 10 67 794).

Zur Fällung von Kolloiden in Oberflächenwasser mittels Eisenspänen ist es bekannt, das Rohwasser von

ίο unten nach oben durch ein Bett aus Eisenspänen mit einer Geschwindigkeit zu leiten, die so groß ist, daß die Eisenspäne eine Wirbelzone bilden, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Wassergeschwindigkeit nach dem Passieren des Eisenbettes so weit herabge setzt ist, daß vom Wasserstrom mitgeführte Eisenspäne wieder aus diesem abgeschieden werden. Erreicht wird dies mittels eines sich nach oben konisch erweiternden Behälters, in dem die Eisenspäne angeordnet sind und von dessen Unterseite her das Rohwasser eingeleitet wird, während das durch die Eisenspäne hindurchgegangene Wasser in einem Abstand oberhalb der Eisenspäne abgezogen wird. Der im Wasser enthaltene Sauerstoff genügt, um das für die Kolloidfällung erforderliche Eisenhydroxyd bereitzustellen (CH-PS 3 35 085).

In ähnlicher Weise wird Wasser mittels Kalkmilch entkarbonisiert Um dies zu erreichen, werden das Wasser und die Kalkmilch in einem zylindrischen Behälter, der im Bodenbereich mit einer Kontaktmasse gefüllt ist, gegen den Boden gerichtet mit einer solchen Geschwindigkeit eingeführt, daß das sich bildende Gemisch umgelenkt wird und mit einer Geschwindigkeit nach oben strömt, die ausreicht, die Kontaktmasse in der Schwebe zu halten. Diese Kontaktmasse bildet sich aus der Fällungsreaktion des Rohwassers mit der Kalkmilch. Um die Kontaktmenge innerhalb zulässiger Grenzen in dem Behälter zu halten, ist im unteren Behälterbereich ein Auslaß für das intermittierende Abführen von Kontaktmasse vorgesehen (CH-PS 3 14 337).

Schließlich ist noch bekannt, zur Reduzierung der Wasserhärte Wasser in einem sich nach oben konisch erweiternden Behälter im Bereich seines Bodens tangential einzuführen, so daß es in einer schraubenförmigen turbulenten Strömung im Behälter nach oben strömt, wobei es die im Behälter befindlichen Sandkörner in Suspension hält. Um den Sand von der Auslaßöffnung des Wassers im Behälter vor der Inbetriebnahme wegzuspülen, ist eine Zusatzleitung vorgesehen, die im Bereich der Auslaßöffnung mündet (GB-PS 5 52 336).

Diese zuletzt genannten bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß der Betrieb gestört werden kann, wenn in der Schicht körniger Teilchen ausgefällte Produkte Agglomerate bilden, die schnell eine Größe erreichen, die der der Teilchen entspricht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, das Verfahren so zu gestalten, daß die in fließfähigem Zustand versetzte Teilchenschicht von agglomerierten Verunreinigungen wirksam entlastet

60i wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man vom oberen Bereich und aus dem Inneren der in fließfähigen Zustand versetzten Schicht einen Teilstrom abzieht, die in diesem Teilstrom enthaltenen körnigen Teilchen und

es Verunreinigungen trennt und daß man die abgetrennten körnigen Teilchen wieder in das Innere der Schicht zurückführt Bei dem aus der DE-AS 12 25153 bekannten

kontinuierlichen Sorptionsverfahren zur Fraktionierung einer fließfähigen Mischung wird mittels einer aus mehreren ineinander mündenden Einzelbehältern bestehenden Kolonne ausgeführt Jeder F.inzelbehälter bildet eine Sorptionszone mit einem Sorbensbett in Form eines Poren aufweisenden Feststoffes, der ein Molekularsieb bildet. Mit einem solchen Molekularsieb sollen aus einem durch die Sorptionszonen hindurchgeführten Substanzgemisch Bestandteile sorbiert werden. Mittels in festgelegter Weise an die Auslässe der Sorptionszonenen anschließbarer Ableitungen wird ein Teil des nicht sorbierten Raffinates als Gemisch mit Trägerflüssigkeit abgezogen, während der Rest in das folgende Bett eintritt, in welchem die Konzentration des Raffinatbestandteils fortschreitend abnimmt, so daß sie am Auslaß annähernd null wird. An dieser Stelle wird ein Desorbens oder Verdrängungsmittel eingeführt Die fließende Mischung verdrängt aus dem Sorbens in der nächsten Zone den Bestandteil der Ausgangsmischung, der in einer vorangehenden Periode sorbiert worden ist

Anhand der Zeichnung, die schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, wird die Erfindung näher erläutert

In einen zylindrisch-konischen Behälter la wird am unteren Ende des trichterförmigen Teils durch Leitung 2 zu reinigendes Wasser zugeführt, dem über eine Pumpe 4a ein Klärmittel und über eine Pumpe Ab ein Hilfsmittel zugegeben wird. In dem Behälter la befindet sich körniges Material 5, das durch die durch die Leitung 2 eingeführte Flüssigkeit in einen fließfähigen Zustand versetzt wird.

In dem Maße, wie das Wasser in dem Behälter hochsteigt, verringert sich seine Durchflußgeschwindigkeit und hat unterhalb der Abflußleitung einen Grad erreicht, der ausreicht, um das körnige Material der Schicht 5 nicht mehr mitzureißen.

Um die sich innerhalb der fließfähigen Schicht zusammenballenden Agglomerate zur Aufrechterhaltung der Wirksamkeit der Schicht 5 abzuführen, ist ein Roh/ 7 in die Schicht 5 auf einer Höhe vorgesehen, die dem Niveau 6 näher als dem Boden des Behälters la liegt Durch die im Inneren der körnigen Masse angeordneten öffnung 8 des Rohres 7 wird in Richtung des Pfeils Fl mittels einer Pumpe 9 ein Teil der dort befindlichen Mischung angesaugt und einem Hydrozyklon 10 zugeführt, in welchem die aus der Schicht angelangten Körner von den Verunreinigungen getrennt werden; die Verunreinigungen werden durch die Leitung 11 abgeführt Die in dem Zyklon 10 abgetrennten Körner werden durch eine Leitung 12 in Richtung des Pfeils Fl ins Innere des Behälters an einer Stelle 13 wieder zugeführt werden, die sich im oberen Teil des Inneren der fließfähigen Masse 5 befindet

Beispielsweise wird durch die Leitung 2 in den Behälter la verunreinigtes Wasser zugeführt, dem durch die Pumpe 4a 60 g/m³ Eisenchlorür und durch die Pumpe 4b, 0,2 g/m³ Algensoda zugesetzt werden. Die Schicht 5 in dem Behälter la enthält Anthrazit mit einer mittleren Korngröße von 0,5 mm und einer spezifischen Oberfläche von 92 cm²/g. Das Wasser wird mit einer Geschwindigkeit eingeführt, daß sich in dem Behälter la eine durchströmbare Schicht 5 mit einer Dicke von 1 m bildet Die mittlere vertikale Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der Schicht 5 beträgt 12 m/h, in einem Abstand von 1 m oberhalb des Niveaus 6 ist diese Geschwindigkeit auf 6,5 m/h reduziert. Die Trübung des durch die Ausflußleitung 3 abgeführten Wassers beträgt nur noch ein Zehntel der Trübung des zugeführten Wassers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Klärung einer Flüssigkeit mit darin schwebenden Verunreinigungen, insbesondere zur !Gärung von Wasser, bei dem eine in einem Behälter befindliche Schicht körniger Teilchen von der zu reinigenden Flüssigkeit, welcher Klärmittel zugesetzt werden, von unten nach oben mit einer Geschwindigkeit durchströmt wird, daß die Schicht in fließfähigen Zustand versetzt wird, wobei die Geschwindigkeit im oberen Behälterteil so reduziert wird, daß ein Mitreißen der körnigen Teilchen unterbleibt, und worauf die Flüssigkeit am oberen Behälterende abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man vom oberen Bereich und aus dem Inneren der in fließfähigen Zustand versetzten Schicht einen Teilstrom abzieht, die in diesem Teilstrom enthaltenen körnigen Teilchen und Verunreinigungen trennt und daß man die abgetrennten körnigen Teilchen wieder in das Innere der Schicht zurückführt