DE19521835C2 - Flockungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung von Flocken in einer Fremdstoffe enthaltendenden Flüssigkeit (Suspension) insbesondere Wasser, mit Hilfe eines Flockungsmittels, mit einem Erweiterungsabschnitt, der an die die Suspension mit zugemischtem Flockungsmittel führende Leitung angeschlossen ist und in einen Flockungsbehälter mündet, dessen Querschnitt dem Austrittsquerschnitt des Erweiterungsabschnitts gleicht, und mit einem Rührwerk mit um eine in Strömungsrichtung der Suspension liegende Achse umlaufenden Rührflügeln, die der Strömung eine Radialkomponente aufzwingen.

Flockungsanlagen werden z. B. bei der Reinigung von Wasser benötigt, um unerwünschte Fremdstoffe abzusondern. Dazu gibt man dem Wasser ein Flockungsmittel bei, welches mit dem oder den auszufällenden Fremdstoff(en) im Wasser unter Bildung von Flocken reagiert, die dann leichter aus dem Wasser abfiltriert werden als die suspendierten Fremdstoffe.

Solche Flockungsanlagen bestehen in der Regel aus einer Flockungsmitteldosierstelle, nachfolgenden Behälter(n) für die Realisierung einer Reaktionszeit und eines Energieeintrages und einem sich daran anschließenden Absetzbehälter oder Filter. Die DE-OS 26 04 391 offenbart ein hydrodynamisches Trennverfahren, bei dem aus einer laminaren Strömung der Suspension die suspendierten Teilchen am Ende des Strömungsrohrs aus der Flüssigkeit abgetrennt werden. Bei dem aus der DE-OS 28 48 960 bekannten Verfahren wird das mit dem Flockungsmittel versetzte Wasser unmittelbar dem Absetzbehälter zugeführt.

Den bisher bekannt gewordenen Verfahren haftet der entscheidende Nachteil an, daß ein beachtlicher Teil suspendierter Stoffe in Kleinstpartikelgröße die Flockungsanlage passiert und damit dem nachfolgenden Abtrennverfahren entgeht. Entweder verringern Kurzschlußströmungen und ungleichmäßige Fließgeschwindigkeitsprofile die Reaktionszeit, um genügend große Flocken zu erzeugen, oder die großen Flocken werden auf ihrem weiteren Weg zum Absetzbecken oder Filter wieder zerschlagen.

Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen und eine Vorrichtung angeben, die gewährleistet, daß ausreichend große Flocken gebildet werden, die ein optimales Abtrennen aus der Flüssigkeit ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Bildung von Flocken aus in Flüssigkeiten suspendierten Fremdstoffen mit Hilfe eines Flockungsmittels vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rührwerk in dem rohr- oder wannenförmigen Flockungsbehälter liegt und eine die Flockungsreaktion begünstigende Energie in die Suspension einträgt und daß durch die Querschnittsausbildung des Flockungsbehälters die axiale Fließgeschwindigkeits­ komponente des Fluids im Flockungsbehälter keine Umlenkung erfährt, nicht größer und nicht wesentlich vermindert wird. Die axiale Geschwindigkeitskomponente des Fluids bleibt im wesentlichen unverändert und wird nur durch Reibungsverluste vermindert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die gestellte Aufgabe. In dem Erweiterungsabschnitt wird die Strömung der mit Flockungsmitteln versehenen Suspension verlangsamt und beruhigt und gelangt durch Strömungseinbauten gleichgerichet in einen besonderen Flockungsbehälter, welcher dem Absetzbecken oder Filter vorgeschaltet ist und in dieser Form bei Anlagen dieser Art nicht vorhanden war. In dem Flockungsbehälter ist ein Rührwerk eingesetzt, welches der Strömung eine Bewegungskomponente in einer Ebene senkrecht zur Fließrichtung aufzwingt. Aus der Addition der Strömungsvektoren ergibt sich dann eine schraubenförmige Bewegung der Suspension durch den Abschnitt der Flockungsanlage, in dem gerührt wird. Das Rührwerk, insbesondere ein Gitterrührwerk, muß so ausgelegt und betrieben werden, daß die Fließgeschwindigkeit in Achsrichtung des Rührwerks nicht wesentlich vermindert wird. Die wesentliche Funktion, die das Rührwerk ausübt, ist das Eintragen von Energie in die strömende Suspension, um den Flockungsprozeß, d. h. die Bildung von Flocken, zu begünstigen.

Wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Flockungsbehälter noch eine Öffnung für das Einbringen eines Flockungshilfsmittels vorgesehen ist, sollte diese zwischen dem letzten und vorletzten Abschnitt des Rührwerks liegen, und es sollte sich hinter dem letzten Rührwerksabschnitt noch ein Behälterabschnitt anschließen, in dem eine Reaktion mit dem Flockungshilfsmittel stattfinden kann, bevor die Suspension in den anschließenden Absetzbehälter oder Filter übergeben wird.

Der Flockungsbehälter kann rohrförmig sein mit rundem, vorzugsweise kreisrundem Querschnitt. Er kann aber auch wannenförmig und oben offen ausgebildet sein.

In dem Behälterabschnitt, der sich an den Flockungsbehälter anschließt, an dem das Rührwerk angeordnet ist, sollen sich durch die Unterstützung des Flockungshilfsmittels Makroflocken ausbilden. Durch den Verzicht auf irgendwelche Strömungsumleitungen während der Flockenbildung wird erreicht, daß bereits gebildete größere Flocken nicht zerschlagen werden. Das Ausfiltern von Makroflocken ist naturgemäß erheblich einfacher, und es wird sichergestellt, daß in der Suspension enthaltene Fremdstoffe möglichst vollständig ausgefällt und ausfiltriert werden können.

Das Rührwerk kann einen oder mehrere Rührflügel enthalten, die hintereinander auf einer drehbar gelagerten und angetriebenen Welle angeordnet sind, deren Achse in der Strömungsrichtung und Längsachse des Flockungsbehälters liegt. Die Drehrichtung der Rührflügel kann gleich sein. Es ist aber auch möglich, daß sich die Rührflügel in entgegengesetzte Richtungen drehen, zumal, wenn zwischen dem letzten und vorletzten Rührflügel zusätzlich noch ein Flockungshilfsmittel in die strömende Suspension eingetragen wird.

Wenn die Suspension den Flockungsbehälter nicht auf seinem vollen Querschnitt verläßt, sondern z. B. über einen Überlauf, kann es zur Vermeidung von Toträumen zweckmäßig sein, am Austragende des Flockungsbehälters eine Voute (Schrägfläche) anzuordnen, welche die strömende Suspension zum Überlauf leitet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Flockungsbehälters und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführung eines Flockungsbehälters gemäß der Erfindung.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 hat der Flockungsbehälter 3 einen runden, insbesondere kreisrunden, Querschnitt und ist über eine in Strömungsrichtung (in der Zeichnung von links nach rechts) sich erweiternden Abschnitt 2 mit der die Suspension führenden Leitung 1 verbunden. In der Station 0 wird Flockungsmittel in die Suspension eingemischt. Beim Austritt der mit dem Flockungsmittel versehenen Suspension aus der Leitung 1 in den Erweiterungsabschnitt 2 verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömung wird gleichzeitig beruhigt. Durch strömungsleitende Einbauten 4 an der Übergangsstelle von dem Erweiterungsabschnitt 2 zu dem Flockungsbehälter 3 wird die Strömung gleichgerichtet in dem Sinne, daß die Strömungsgeschwindigkeit auf dem gesamten Querschnitt des Flockungsbehälters 3 gleich ist.

In dem Flockungsbehälter 3 ist das Rührwerk 5 angeordnet, dessen Drehachse A in der Achse des Flockungsbehälters 3, die parallel zur Strömungsrichtung der Suspension liegt. Das Rührwerk besteht aus vier Rührflügeln 7 vom Gittertyp. Die Rührflügel 7 sollen der Strömung eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung auf zwingen. Die Vektoren in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Flockungsbehälters 3 setzen sich dann zu einer schraubenförmigen Bewegung der Suspensionsströmung zusammen. Die durch die Rührflügel 7 in die Strömung eingebrachte Energie fördert die Bildung von Flocken.

Die den Flockungsbehälter 3 verlassende Suspension gelangt dann in ein nicht dargestelltes Filter- oder Absetzbecken, in dem die Flocken aus der Suspension ausfiltriert werden oder sich absetzen.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Der Flockungsbehälter 3 ist hier wannenförmig und oben offen ausgebildet. Der Erweiterungsabschnitt 2 ist entsprechend geformt und hat einen sich an die Leitung 1 anschließenden runden Einlauf und einen dem Querschnitt des Flockungsbehälters entsprechend geformten Auslauf. Die strömungsleitenden Einbauten 4 bestehen aus senkrechten beabstandeten Stäben, zwischen denen die Suspension gleichgerichtet und verteilt aus dem Erweiterungsabschnitt 2 in den Flockungsbehälter 3 übertritt. Die durch das Rührwerk 5 erzeugte Querbewegung ist durch Pfeile R angedeutet. Die Strömung ist in dem vom Rührwerk 5 besetzten Abschnitt 6 des Flockungsbehälters 3 schraubenförmig. In dem sich daran anschließenden Behälterabschnitt 9 kann die Radialbewegung zum Teil wieder kompensiert werden. Die axiale Geschwindigkeitskomponente 8 mindert sich während der Passage des Flockungsbeckens 3 nur unwesentlich. Durch das in axialer Richtung über den gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilte Strömungsprofil entsteht eine günstige Raumausnutzung für die erforderliche Reaktionszeit der Flocken. Das Fluid tritt an dessen Ende in einen im einzelnen nicht dargestellten Filter 11 über. Zur Strömungsleitung an diesem Austragende ist eine Voute 10 vorgesehen, also eine Abschrägung am Boden des wannenförmigen Flockungsbehälters 3.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch andere Ausführungen, welche die in den Ansprüchen gekennzeichneten erfindungswesentlichen Merkmale aufweisen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Bildung von Flocken in einer Fremdstoffe enthaltendenden Flüssigkeit (Suspension), insbesondere Wasser, mit Hilfe eines Flockungsmittels, mit einem Erweiterungsabschnitt (2), der an die die Suspension mit zugemischtem Flockungsmittel führende Leitung (1) angeschlossen ist und in einen Flockungsbehälter (3) mündet, dessen Querschnitt dem Austrittsquerschnitt des Erweiterungsabschnitts (2) gleicht, und mit einem Rührwerk (5) mit um eine in Strömungsrichtung der Suspension liegende Achse (A) umlaufenden Rührflügeln (7), die der Strömung eine Radialkomponente (R) aufzwingen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (5) in dem rohr- oder wannenförmigen Flockungsbehälter (6) liegt und eine die Flockungsreaktion begünstigende Energie in die Suspension einträgt und daß durch die Querschnittsausbildung des Flockungsbehälters (3) die axiale Fließgeschwindigkeits­ komponente des Fluids im Flockungsbehälter (3) keine Umlenkung erfährt, nicht größer und nicht wesentlich vermindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eintrittsöffnung des Flockungsbehälters (3) strömungsleitende Einbauten (4) zur Gleichrichtung und Gleichverteilung der Strömung der Suspension angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (5) vom Gittertyp ist mit rahmenartigen Flügeln (7).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (5) mehrere Flügel (7) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorletzten und letzten Rührflügel (7) die entgegengerichtet drehen, eine Eintragöffnung für ein Flockungshilfsmittel vorgesehen ist, und daß sich hinter dem letzten Rührflügel (7) ein Behälterabschnitt (9) für die Bildung von Makroflocken anschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Austragende des Flockungsbehälters (3) eine Schrägfläche (10) vorgesehen ist.