DE19622348C1 - Vorrichtung zum Reinigen von Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Was­ ser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 12 05 918 C1 be­ kannt, bei der ein Behälter mit einer im wesentlichen konischen Behäl­ tersohle vorgesehen ist, in dem eine zentrale, eine Umwälzeinrichtung aufweisende, unten und oben offene, eine Mischzone begrenzende Mischkam­ mer mit einem doppeltkonischen Eintrittsbereich und eine an dessen Un­ terseite mündende Rohwassereinspeisung angeordnet ist. Ferner ist in dem Behälter eine einen äußeren Ringraum von einer Klärzone trennende Ring­ tauchwand angeordnet, die über radiale Rohre mit der zentralen Mischkam­ mer verbunden ist. Dem äußeren Ringraum zugeführtes, Schlammteilchen enthaltendes Wasser wird über eine zwischen dem unteren Ende der Ring­ tauchwand und dem Behälter gebildeten Ringdüse der Klärzone zugeführt, die nach oben durch ein auf einem Siebboden aufliegendes Kiesbettfilter begrenzt wird. Die Schlammteilchen sinken nach unten und gelangen bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes in eine den doppeltkonischen Ein­ trittsbereich der Mischkammer umgebende Schlammtasche, aus der der Schlamm abgeführt wird. Dies führt aber dazu, daß sich Schlammablagerun­ gen besonders bei relativ geringer Umwälzgeschwindigkeit und schwereren Feststoffteilchen am Boden des Behälters ausbilden. Zur Rückspülung des Filters ist im Bereich der Klärzone eine ventilierte, ringförmige Luft­ glocke vorgesehen, deren schlagartige Entlüftung dazu führt, daß das Reinwasser durch das Filterbett nach unten gesaugt wird. Zwar wird das Filterbett hierdurch gespült, aber nicht aufgelockert, so daß die durch das Spülen erreichten Anfangsfilterwiderstände nicht reproduzierbar sind. Abgesehen davon ist der Betrieb der Vorrichtung während des Spü­ lens kurzzeitig unterbrochen.

Aus DE-Z "Umwelt" 21 (1991), Nr. 7/8, S. 423-424 ist es be­ kannt, mittels Schaumstoffgranulat, das von Bakterien bewachsen wird, Wasser biologisch zu behandeln.

Aus P. Winkel, "Wasser und Abwasser", 2. Auflage, E. G. Leuze Verlag, Saalgau/Württ., 1992, S. 337 ist es bekannt, Wasser im Gegen­ strom zu regenerieren, wobei ein Harzbett verwendet wird, von dem ein Teil im Schwebezustand gehalten wird, während ein anderer darüber be­ findlicher Teil ein Festbett bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht, ohne Betriebsun­ terbrechung das Filterbett aufzulockern und Schlammablagerungen zu ver­ meiden.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß als Filter ein unterhalb des Filterbodens ange­ ordnetes Schwimmkornfilter vorgesehen ist, eine Luftglocke den doppelt­ konischen Eintrittsbereich einer zentralen Mischkammer unmittelbar um­ gibt und außerhalb der Mischkammer bis zu einem äußeren Ringraum eine Unterteilung in mehrere vertikale Segmente vorgenommen ist, wobei jedes Segment einer Luftglocke mit einem Entlüftungsventil versehen, während der Schlammsammelraum unterhalb der konischen Behältersohle angeordnet ist, wird erreicht, daß das Schwimmkornfilter eines Teils der Segmente durch schlagartiges Entlüften der entsprechenden Segmente der Luftglocke beim Spülen expandiert und damit aufgelockert wird, ohne daß der Betrieb der anderen Segmente unterbrochen wird, während der Schlamm zur tiefsten Stelle des Behälters absinkt, dort sedimentierend eindickt und abgeführt werden kann, ohne daß sich ansonsten Schlammablagerungen bilden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung zum Reinigen von Was­ ser.

Fig. 2 zeigt ausschnittweise zwei modifizierte Ausführungsfor­ men der Vorrichtung von Fig. 1 im Schnitt.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung von Fig. 2 in Draufsicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen zylindri­ schen Behälter 1 mit einer konischen Behältersohle 2, an deren tiefster Stelle ein sich hiervon nach unten erstreckender Schlammsammelraum 3 an­ geordnet ist. Der Schlammsammelraum 3, in dem sich Schlamm sammelt und eindickt, ist mit einer Schlammabführung 4 versehen.

Im Behälter 1 ist eine zentrale Mischkammer 5 vorgesehen, die unten und oben offen ist und aus einem zylindrischen Abschnitt 5a und ei­ nem doppeltkonischen Eintrittsabschnitt 5b besteht. Die zentrale Misch­ kammer 5 ist über Stützen 5c auf der Behältersohle 2 abgestützt und mit Abstand zu dieser angeordnet. Im Bereich des Eintrittsabschnitts 5b mün­ det eine Rohwassereinspeisung 6. Die Mischkammer 5 begrenzt eine Misch­ zone 7 und beherbergt eine Umwälzeinrichtung 8 zum Verwirbeln des Roh­ wassers gegebenenfalls mit zugesetzten Chemikalien.

Die Umwälzeinrichtung 8 ist im dargestellten Ausführungsbei­ spiel als Propellerpumpe ausgebildet, deren Propeller 9 im Bereich des engsten Abschnitts des doppeltkonischen Eintrittsabschnitts 5b angeord­ net und über eine Welle 10 mit einem auf einer Brücke 11 über dem Behäl­ ter 1 befindlichen Antriebsmotor 12 verbunden ist.

In dem Behälter 1 ist ferner eine Ringtauchwand 13 mit Abstand zur zylindrischen Behälterwand angeordnet, um einen nach oben geschlos­ senen, äußeren Ringraum 14 von einer Klärzone 15 zwischen zentraler Mischkammer 5 und der Ringtauchwand 13 zu trennen. Der Ringraum 14 kann über Entlüftungsöffnungen in Mannlochdeckeln 14a entlüftet werden. Die Ringtauchwand 13 bildet an ihrem unteren Ende eine ringförmige Düse 16, um zu klärendes Wasser aus dem Ringraum 14 in die Klärzone 15 einzudü­ sen.

Die zentrale Mischkammer 5 ist mit dem Ringraum 14 über radia­ le Rohre 17 verbunden, die im wesentlichen tangential in den Ringraum 14 einmünden (vgl. Fig. 3), um eine entsprechende verwirbelnde Strömung mit relativ langer Aufenthaltsdauer des zu behandelndes Wassers im Ringraum 14 zu erzeugen.

Im Bereich der Klärzone 15 befindet sich zwischen der zentra­ len Mischkammer 5 und der Ringtauchwand 13 ein horizontaler Filterboden 18, der ein Schwimmkornfilter 19 nach oben hin abstützt. Letzteres kann beispielsweise aus einem Schaumstoffgranulat mit zerklüfteter, aber ge­ schlossener Oberfläche sein und eine Körnung im Bereich von etwa 2 bis 4 mm haben.

Gegebenenfalls kann der Filterboden zusätzlich auf seiner Oberseite ein Filterbett 20 beispielsweise aus Aktivkohle oder Jurakalk tragen.

Eine Reinwasserabführung 21 mündet oberhalb des Filterbodens 18 bzw. des Filterbetts 20. Aus Sicherheitsgründen ist ferner ein höher mündender Überlauf 22 vorgesehen.

Den doppeltkonischen Eintrittsabschnitt 5b der Mischkammer 5 umgibt unmittelbar eine ventilierte, ringförmige Luftglocke 23, die die Verengung des doppeltkonischen Eintrittsabschnitts 5b nutzt und zweck­ mäßigerweise nach außen hin durch einen oberen konischen Abschnitt 23a und einen unteren zylindrischen Abschnitt 23b begrenzt ist. Das Volumen der Luftglocke 23 entspricht vorzugsweise etwa 16 bis 80% des Volumens des Schwimmkornfilters 19. Die Unterkante der Luftglocke 23 befindet sich zweckmäßigerweise etwa auf der Höhe der Unterkante der Ringtauch­ wand 13.

Durch vertikale, durchgehende Trennwände 24 sind die Klärzone 15, das Filter 19 und die Luftglocke 23 in mehrere Segmente A, B, C, D unterteilt. Im dargestellten Fall sind vier Segmente vorgesehen, es kön­ nen aber auch weniger oder mehr sein. Die Trennwände 24 reichen von der Oberkante des Behälters 1 bis zur Unterkante der Ringtauchwand 13.

Jedes Segment der Luftglocke 23 ist über eine Leitung 25 mit einem Be- und Entlüftungsventil 26 verbunden, dessen Belüftungsseite mit einer nicht dargestellten Druckluftleitung verbunden ist.

Während des Klärbetriebs werden die Segmente der Luftglocke 23 allmählich mit Luft gefüllt (vgl. rechte Seite von Fig. 1). Zum Spülen des Schwimmkornfilters 19 wird die Entlüftungsseite des Be- und Entlüf­ tungsventils 26 eines Teils der Segmente der Luftglocke 23 schlagartig geöffnet. Hierdurch füllt sich dieser Teil der Segmente der Luftglocke 23 mit Wasser aus der Klärzone 15, wodurch Reinwasser aus dem Bereich oberhalb des Schwimmkornfilters 19 durch dieses hindurch gesaugt wird und zu einer entsprechenden Expansion des Schwimmkornfilters 19 führt (vgl. linke Seite von Fig. 1), wodurch eine entsprechende Abführung der abfiltrierten Stoffe ermöglicht wird. Der normale Klärbetrieb der ande­ ren Segmente wird hierdurch nicht unterbrochen. Nach dem Spülen wird das entsprechende Segment der Luftglocke 23 allmählich wieder mit Luft ge­ füllt.

Während des Spülvorgangs werden zur Kurzschlußvermeidung die Rohre 17 verschlossen. Dies geschieht über Membranventile 27, die ent­ sprechend angesteuert werden. Außerdem wird zweckmäßigerweise die Pro­ pellerpumpe auf eine entsprechend niedrige Drehzahl eingestellt.

Zur Auslösung des Spülvorgangs kann die Wasserspiegeldifferenz zwischen der zentralen Mischkammer 5 und dem jeweiligen Segment A, B, C. D verwendet werden, die bei überschreiten eines vorbestimmten Wertes ei­ nen automatische Spülvorgang im entsprechenden Segment auslösen kann.

Die Dauer des Spülvorgangs läßt sich beispielweise im Bereich zwischen 60 und 120 sec über das Be- und Entlüftungsventil 26 einstel­ len.

Zusätzlich kann die zentrale Mischkammer 5 mit Biofilmträgern 28, etwa in Form von Einbauten aus Kunststoff, versehen sein, die vor­ zugsweise den zylindrischen Abschnitt 5a ausfüllen, wie auf der linken Seite von Fig. 2 angedeutet ist. Hierbei werden ferner in den Rohren 17 an eine entsprechende Quelle angeschlossene Belüftungskerzen 29 angeord­ net, über die dem durch die Rohre 17 strömenden Wasser ein Gas wie Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zugesetzt wird.

Sich sammelndes Gas am Ende der Rohre 17 wird über einen oder mehrere Verdichter 30 einer Ringleitung 31 zugeführt, die sich im unte­ ren Bereich des äußeren Ringraums 14 befindet. Diese Ringleitung 31 ist wiederum in Abständen mit Belüftungskerzen 32 versehen, so daß der Strö­ mungsrichtung des Wassers im äußeren Ringraum 14 entgegen Luft bzw. Sau­ erstoff eingeführt wird und in dem Ringraum 14 aufsteigt. Durch diese Feinbelüftung kann beispielsweise ein Teildenitrifikation des Wassers in diesem Bereich erfolgen, während die weitere Denitrifikation im Bereich des Schwimmkornfilters 19 vorgenommen wird.

Außerdem kann, wie auf der rechten Seite von Fig. 2 darge­ stellt ist, die in diesem Fall abgedeckte, zentrale Mischkammer 5 vor­ zugsweise am unteren Ende ihres zylindrischen Abschnitts 5a mit einem zum Durchgang von zu behandelndem Wasser dienenden, rohrartigen Injekto­ ren 33 tragenden Boden 34 versehen sein. Luft bzw. Sauerstoff wird in die Mischkammer 5 eingedrückt und löst sich im Wasser zur Belebung von Bioflocken. Überschüssiges Gas und Kohlendioxid sammeln sich über dem Wasserspiegel und werden über eine Leitung 35 dem Verdichter 30 zuge­ führt, der hiermit die Ringleitung 31 zur sekundären Feinbelüftung im Ringraum 14 speist, wo die Nitrifikation erfolgt, die sich im Schwimm­ kornfilter 19 fortsetzt und anoxisch in die Denitrifikation übergeht.

Letzteres kann auch mit den Biofilmträgern 28 kombiniert sein.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Wasser mit einem zylindri­ schen, eine konische Behältersohle (2) aufweisenden Behälter (1), in dem eine zentrale, eine Umwälzeinrichtung (8) aufweisende, unten und oben offene, eine Mischzone (7) begrenzende Mischkammer (5) mit einem dop­ peltkonischen Eintrittsabschnitt (5b) mit einer an dessen Unterseite mündenden Rohwassereinspeisung (6) sowie eine mit dem Behälter (1) einen äußeren Ringraum (14) von einer Klärzone (15) trennende Ringtauchwand (13) angeordnet ist, die unterseitig mit dem Behälter (1) eine ringför­ mige Düse (16) bildet, wobei die zentrale Mischkammer (5) über radiale Rohre (17) mit dem äußeren Ringraum (14) verbunden ist, die Klärzone (15) mit einem einen Filterboden (18) aufweisenden Filter (19), über dem eine Reinwasserabführung (21) vorgesehen ist, versehen ist, im Bereich der Klärzone (15) eine ventilierte, ringförmige Luftglocke (23) zur Rückspülung des Filters (19) und ein mit einer Schlammabführung (4) ver­ sehener Schlammsammelraum (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (19) ein unterhalb des Fil­ terbodens (18) angeordnetes Schwimmkornfilter ist, die Luftglocke (23) den doppeltkonischen Eintrittsabschnitt (5b) umgibt und die Klärzone (15), das Filter (19) und die Luftglocke (23) gemeinsam in mehrere ver­ tikale Segmente (A, B, C, D) unterteilt sind, wobei jedes Segment der Luftglocke (23) mit einem Entlüftungsventil (26) versehen ist, während der Schlammsammelraum (3) unterhalb der konischen Behältersohle (2) an­ geordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der Luftglocke (23) ein Volumen aufweisen, das 60 bis 80% des Volumens der Segmente des Filters (19) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (5) Biofilmträger (28) angeordnet sind, während in den Rohren (17) eine Einrichtung zur Begasung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Begasung Belüftungskerzen (29) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Mischkammer (5) ein Boden (34) mit Injektoren (33) zur Begasung vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Bereich des Ringraums (14) eine Einrichtung zur Feinbegasung des zu behandelnden Wassers vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Feinbegasung aus einer mit Belüftungskerzen (32) versehenen Ringleitung (31) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Feinbegasung über wenigstens einen Verdichter (30) versorgt wird, der aus einer vorherigen Begasung gesammeltes Gas aufnimmt.