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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten
mittels chemischer Mittel, bestehend aus einem Behälter
mit einem Flüssigkeitzulauf und einem Flüssigkeitablauf
und einer einen Siebboden aufweisenden Reaktionskammer zur Aufnahme
eines insbesondere granulatförmigen chemischen Mittels,
das von der aufzubereitenden Flüssigkeit durchströmt
wird.
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Der
Begriff „Aufbereitung" umfasst alle möglichen
Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten jedweder Art,
z. B. durch Absorption bzw. Adsorption, Neutralisation, Ausfällen
usw. der Verunreinigungen.
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Der
Begriff „chemische Mittel" steht stellvertretend für
alle Mittel in Form von Granulaten, Sand, Aktivkohle, Quarz, Torf
usw., die in der Lage zum Reinigen einer Flüssigkeit durch
Adsorption bzw. Absorption, Neutralisation, Ausfällen oder
sonstige chemische Umsetzungen von unerwünschten Stoffen sind,
die in der Flüssigkeit in irgendeiner Form enthalten sein
können.
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Die
Erfindung geht von bekannten Vorrichtungen aus, die zur Neutralisation
von sauren Verbrennungskondensaten dienen.
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Die
Abgase von gas- oder ölbetriebenen Heizanlagen kühlen
sich im Heizkessel und im Schornstein ab. Durch die Abkühlung
entsteht ein Kondensat, in dem Säure und Verbrennungsrückstände
enthalten sind. Bevor diese Kondensat z. B. in einen Kanalanschluss
geleitet werden können, müssen sie gereinigt und
neutralisiert werden.
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Bei
einer in der
EP 0 174
349 B1 beschriebenen Vorrichtung erfolgt der Flüssigkeitszulauf
seitlich durch den Boden in eine zylinderförmige Neutralisationskammer,
um das in der Neutralisationskammer befindliche Neutralisationsmittel
von unten nach oben zu durchströmen. Die Funktionsfähigkeit
der Vorrichtung wird sehr schnell dann in Frage gestellt, wenn es
im Zulaufbereich zu Verstopfungen, beispielsweise infolge von Schlammbildung,
Ausflockungen oder dergleichen, kommt. Gleiches gilt auch für
die in dieser Druckschrift behandelte Vorrichtung, die eine das
Neutralisationsmittel aufnehmende, liegende Neutralisationskammer
aufweist, deren Stirnwände die Zu- und Abläufe
für das Kondensat aufweisen.
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Eine
in der
DE 35 40 164
A1 beschriebene Vorrichtung zur Neutralisation saurer Kondensate aus
Abgasen von Heizungsanlagen enthält einen mittels eines
Deckels verschlossenen Behälter, in den eine Neutralisationskammer
zur Aufnahme des granulatförmigen Neutralisationsmittels
eingesetzt ist. Der Boden dieser Neutralisationskammer ist mit Sieböffnungen
versehen, derart, dass an der Oberseite des Behälters zulaufendes
Kondensat nach Durchströmen des Neutralisationsmittels
von oben nach unten durch den Siebboden austreten und durch einen
im Bereich des Behälterbodens angeordneten Abfluss abfließen
kann.
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Eine
in der
DE 93 11 083
U1 behandelte Neutralisationseinrichtung besteht aus mehreren
hintereinander geschalteten Neutralisationsbehältern, die
im unteren Bereich mit je einem Siebboden zur Lagerung von Neutralisationsmittel
versehen sind und von dem Kondensat mäanderförmig
durchströmt werden, und zwar zuerst von oben nach unten
in dem ersten Behälter, dann von unten nach oben in dem folgenden
Behälter, anschließend wieder von oben nach unten
in dem folgenden Behälter usw. Auch für diese
Neutralisationseinrichtung treten die oben beschriebenen Verschlammungs-
und Verstopfungsprobleme auf, die auch dazu führen, dass
das eingesetzte Neutralisationsmittel nur unzureichend oder in bestimmten
Teilen überhaupt nicht bei der Neutralisation des Flüssigkeitss
wirksam werden kann.
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Nachteilig
ist es häufig bei den bekannten Aufbereitungsanlagen, dass
der Wirkungsgrad (Ausnutzung des im Gerät befindlichen
Aufbereitungsmittels und der Aktivkohle) niedrig ist.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass Aufbereitungsanlagen sich
zusetzen oder verstopfen können. Bei bekannten Aufbereitungsanlagen
mit Labyrinth-Durchlauf findet der Übergang zur jeweils nächsten
Aufbereitungskammer wechselweise oben und unten statt. Ist eine
Kammer zugesetzt, muss die Flüssigkeit aufsteigen und über
einen Überlauf in die nächste Kammer fließen.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass die Aktivkohlefilter und das
Aufbereitungsmittel während des laufenden Betriebes nicht
ausgetauscht werden können. Die Geräte müssen
demontiert, gereinigt, gewartet, neu bestückt und anschließend
wieder zusammengebaut werden. Oftmals ist dazu Fachpersonal erforderlich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber
verbesserte Vorrichtung zur Aufbereitung und/oder Reinigung von
Flüssigkeiten auf chemischen Weg zu schaffen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Siebbodens mindestens
eine Absetzkammer z. B. für Schlamm angeordnet ist, und dass
der Flüssigkeitszulauf oberhalb des Siebbodens benachbart
zu diesem an der einen Behälterwand und der Flüssigkeitsablauf
an der gegenüberliegenden Behälterwand ebenfalls
direkt oberhalb des Siebbodens angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung
vorzugsweise mehrere Schlammabsetzkammern hintereinander angeordnet
sind.
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Während
des Durchflusses der Flüssigkeit durch das granulatförmige
Aufbereitungsmittel wird dieses unter Schlammbildung teilweise aufgelöst, und
der Schlamm sinkt durch den Siebboden in die Schlammabsetzkammer,
so dass ein Verschlammen im Bereich der Aufbereitungsmittelschicht
weitgehend ausgeschlossen ist. Bei mehreren in Flüssigkeitsströmungsrichtung
hintereinander angeordneten Schlammabsetzkammern werden diese in
Strömungsrichtung weitgehend hintereinander mit Schlamm
gefüllt, so dass die Funktionsfähigkeit der Anlage über
einen langen Zeitraum erhalten bleibt.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen behandelt
und deren vorteilhafte Auswirkungen sind in Verbindung mit der folgenden
Beschreibung erläutert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
isometrische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufbereitung und
Reinigung von Flüssigkeiten mit mehreren modulartig in
ein Gehäuse einsetzbaren Einzelkomponenten in Form von Aufbereitungsbehältern
und Aktivkohlefiltern.
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2 zeigt
im wesentlichen in isometrischer Darstellung eine Draufsicht auf
die erfindungsgemäße Vorrichtung bei abgenommenem
Deckel;
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3 zeigt
eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III
in 1;
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4 zeigt
in vereinfachter Darstellung eine Schnittansicht eines quaderförmigen
Aktivkohlefilters;
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5 zeigt
in vereinfachter Darstellung eine Schnittansicht einer zusätzlichen
quaderförmigen Vorkammer;
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6 zeigt
in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine abgewandelte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Aufbereitungsanlage;
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7 zeigt
einen Vertikalschnitt einer Aktivkohlefiltereinheit;
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7a zeigt
einen Horizontalschnitt der Aktivkohlefiltereinheit;
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8 zeigt
eine Trennwand im Bereich einer Aufbereitungskammer;
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9 zeigt
in schematisierter Darstellung eine Schnittdarstellung benachbarter
Aufbereitungskammern.
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Die
in 1 dargestellte Aufbereitungsanlage besteht aus
einem im wesentlichen quaderfömigen Gehäuse 1,
in das modulartig gestaltete Aufbereitungsbehälter 2 und gegebenenfalls
eine Aktivkohlefiltereinheit 3 gegeneinander austauschbar
einsetzbar sind. Eine in das Gehäuse 1 einsetzbare
Zwischenwand 4 dient in der anhand von 2 noch
zu beschreibenden Weise als Begrenzungswand für einen Flüssigkeitsrücklaufkanal.
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Gemäß 2 ist
das Außengehäuse 1 mit einer vorgeschalteten
Absetzkammer 30 ausgerüstet, in die eine Flüssigkeitseinlassleitung 31 mündet, die
zur Erzielung eines Siphoneffektes einen Leitungs- oder Rohransatz 32 aufweist,
der im unteren Bereich der Absetzkammer 30 ausmündet.
Die Wand 33 der Absetzkammer 30 hat in ihrem oberen
Wandbereich eine Öffnung 33.1 in Form eines Überlaufwehrs,
das in eine Zwischenkammer 34 mündet, die durch
eine Längswand 34.1 begrenzt ist. Diese Wand 34.1 bildet
gleichzeitig eine Begrenzungswand für einen daran anschließenden
Raum, in den gemäß den 1 und 2 die
vorzugsweise modulartig gestaltete Aktivkohlefiltereinheit 3 eingesetzt
werden kann. Diese Aktivkohlefiltereinheit 3 ist im Bodenbereich
ihrer Außenwand 3.1 (siehe 1) mit einer
Flüssigkeitseinlassöffnung 3.2 versehen,
die einer im unteren Bereich der Begrenzungswand 34 angebrachten Öffnung 34.2 gegenüber
liegt. Die Öffnung 3.2 mündet in eine
Vorkammer der Aktivkohleeinheit 3. Diese Kammer ist durch
die Außenwand 3.1 und eine Zwischenwand 3.4 begrenzt,
die in ihrem oberen Wandbereich eine Öffnung 3.5 in
Form eines Überlaufwehrs aufweist. Über dieses
Wehr 3.5 strömt zu reinigende Flüssigkeit
in die die beiden zylinderförmigen Aktivkohlefilter 36 aufnehmende
Kammer 37. Die Aktivkohlefilter 36 sind so durch
Trennwände 38 abgeschirmt, dass die aufzubreitende
Flüssigkeit unten in den ersten Filter eintritt und den
Filter nach oben durchströmt. Anschließend strömt
die Flüssigkeit durch eine im Bodenbereich der zweiten
Trennwand 38 befindliche Öffnung in den Bereich
des zweiten Filters, um diesen wiederum von unten nach oben zu durchströmen.
Die oben aus dem zweiten Filter 36 ausströmende
Flüssigkeit fließt anschließend über
eine Wand 138, deren Oberkante unterhalb des oberen Randes
des Außengehäuses 1 liegt, in eine weitere
Vorkammer 39. An diese Vorkammer 39 schließt
sich der Zulauf zu der eigentlichen Aufbereitungseinheit an.
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Gemäß den 2 und 3 enthält
die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung
von Flüssigkeiten mindestens einen einen Siebboden 5 aufweisenden
Aufbereitungsbehälter 2 zur Aufnahme eines granulatförmigen
Aufbereitungsmittels. Unter dem Siebboden liegt mindestens eine
Schlammabsetzkammer 6. Ein Flüssigkeitszulauf 7 ist
oberhalb des Siebbodens 5 benachbart zu diesem im Bereich
der einen Behälterwand 2.1 vorgesehen, während
die gegenüberliegende Behälterwand 2.2 einen Flüssigkeitsablauf 8 aufweist,
der ebenfalls oberhalb des Siebbodens 6 benachbart zu diesem
angeordnet ist. Die Flüssigkeitszu- und Flüssigkeitsabläufe 7, 8 sind
vorzugsweise sieb- bzw. gitterförmig gestaltet.
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Die
die Flüssigkeitszu- und abläufe 7, 8 aufweisenden
Seitenwände 2.1, 2.2 bilden die Behälterstirnwände
und sind kürzer als die in Flüssigkeitsströmungsrichtung – angedeutet
durch die Pfeile – verlaufenden Behälterlängswände.
Zwischen den Behälterlängswänden 2.3 bzw. 2.4 sind
Querwände 9 vorgesehen, deren untere Ränder
zur Bildung von Flüssigkeitsdurchflüssen oberhalb
des Siebbodens 5 liegen. Auf den Behälterlängswänden 2.3; 2.4 liegt
im wesentlichen abdichtend eine Deckelplatte 10 auf. Die
unteren Ränder der Querwände 9 liegen
mit Abstand oberhalb des Siebbodens 5, und die oberen Ränder
der Querwände 9 liegen mit Abstand unterhalb der
Deckelplatte 10. Die Behälterstirnwände 2.1 und 2.2 sind
im wesentlichen kammartig gestaltet, um damit mindestens eine Flüssigkeitsdurchflussöffnung
zu bilden.
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Der
den Flüssigkeitszulauf 7 aufweisenden Behälterstirnwand 2.1 ist
eine Flüssigkeitseinlasskammer 11 vorgeschaltet,
und der den Flüssigkeitsablauf 8 aufweisenden
Behälterstirnwand 2.2 ist eine Flüssigkeitsauslasskammer 12 nachgeschaltet.
Eine Wand der Einlasskammer 11 ist durch die zugeordnete
Seitenwand des Außengehäuses 1 gebildet, während
eine Wand der Auslasskammer 12 durch die Zwischenwand 4 gebildet
ist.
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Wenn
zu neutralisierendes Flüssigkeit durch den Zulauf 7 in
den mit granulatförmigem Aufbereitungsmittel gefüllten
Aufbereitungsbehälter 2 einströmt, erfolgt
bei gegebenenfalls gleichzeitiger Auflösung des Aufbereitungsmittels
eine Aufbereitung der Flüssigkeit. Dabei kann sich auch
in Abhängigkeit von der Korngröße des
Granulats ein Schlamm bilden, der sich durch den Siebboden 5 in
der darunter befindlichen Schlammabsetzkammer 6 ablagert,
so dass eine Schlammansammlung oberhalb des Siebbodens 5 weitgehend
unterbleibt. Die Schlammablagerung erfolgt gleichmäßig
und oder aufeinanderfolgend in den durch die Trennwände 6.1 voneinander getrennten,
aufeinanderfolgenden Schlammabsetzkammern 6. In Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen lässt sich jedoch auch nicht
immer eine den Zulauf 7 teilweise oder ganz verschließende
Schlammablagerung oberhalb des Siebbodens vermeiden, so dass dann
nach Füllung, d. h. nach Verstopfen, der Einlasskammer 11 mit
Schlamm die zu reinigende Flüssigkeit durch die oberhalb
der Behälterstirnwand 2.1 befindlichen Öffnungen
in den Aufbereitungsbehälter strömen kann.
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Für
den Fall eines Verstopfens der sich unterhalb der einzelnen Querwand 9 befindenden Durchflussöffnung 9.1 kann
die Flüssigkeit durch die oberhalb der Querwände 9 befindlichen
Durchflussöffnungen 9.2 jeweils in den nächsten
Behälterabschnitt fließen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Aufbereitungsbehälters 2 mit vorzugsweise
mehreren durch Querwände 9 abgegrenzten Aufbereitungskammern
bleibt selbst bei größerem Schlammanfall der einzelne
Aufbereitungsbehälter über lange Zeit funktionsfähig,
bevor er gegebenenfalls gegen einen mit frischem Aufbereitungsgranulat
gefüllten Aufbereitungsbehälter ausgetauscht werden
muss.
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Gemäß den 1 und 2 sind
mehrere parallel nebeneinander liegende Aufbereitungsbehälter 2 derart
einander zugeordnet, dass die Flüssigkeitsablaufseite eines
Aufbereitungsbehälters jeweils an die Flüssigkeitszulaufseite
eines folgenden Aufbereitungsbehälters angrenzt, wobei
die Flüssigkeitsauslasskammer 12 eines Aufbereitungsbehälters 2 jeweils
mit der Flüssigkeitseinlasskammer eines nachfolgenden Aufbereitungsbehälters
in Verbindung steht, und zwar vorzugsweise durch jeweils im unteren
Kammerbereich befindlichen Öffnungen 2.5, wie
sie in 1 angedeutet sind.
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An
die Flüssigkeitsauslasskammer 12 des letzten Aufbereitungsbehälters 2 schließt
ein zwischen der Behälterlängswand 2.4 und
der Außenwand des Außenbehälters 1 verlaufender
Sammelkanal 15 für gereinigte Flüssigkeit
an. An diesen Sammelkanal 15 schließt ein weiterer
Sammelkanal 16 an, der zwischen einer Außenwand
des Außengehäuses 1 und der Zwischenwand 4 verläuft.
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Die
Vorrichtung weist gemäß weiterer Erfindung einen
zusätzlichen mit Aufbereitungsmittel auffüllbaren
Aufbereitungsbehälter 50 mit einem Siebboden 51 auf,
der oberhalb von dem Boden 50.1 dieses zusätzlichen
Behälters 50 liegt. Dieser zusätzliche
Behälter hat an seiner Oberseite einen durch den Pfeil 52 repräsentierten
Flüssigkeitszulauf; an der diesem Flüssigkeitszulauf 52 gegenüberliegenden Behälterseite
ist ein Flüssigkeitsablauf 53 vorgesehen, der
unterhalb des Siebbodens 51 liegt.
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In
dem zusätzlichen Aufbereitungsbehälter, der vorzugsweise
auch anstelle eines Aktivkohlefilters in das Außengehäuse 1 eingesetzt
werden kann, sind Schlammanhäufungen a, b, c andeutungsweise eingezeichnet,
die verdeutlichen, wie beim Aufbau von solchen Schlammanhäufungen
ein freier Durchfluss der Flüssigkeit durch den mit Aufbereitungsgranulat
gefüllten Behälter 50 erhalten bleibt.
Dieser zusätzliche Aufbereitungsbehälter bildet
eine erste Aufbereitungsstufe und kann, wenn er z. B. durch Schlammablagerungen
verstopft ist, aus dem Gehäuse 1 herausgenommen,
gereinigt und nach Befüllen mit neuem Aufbereitungsmittel
wieder in das Gehäuse 1 eingesetzt werden.
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Zur
besseren Raumausnutzung im Bereich der Aktivkohlefiltereinheit können
an Stelle von zylinderförmigen Aktivkohlefilter 36 quaderförmige
Aktivkohlefilter verwendet werden, wie sie schematisch in 3 dargestellt
sind. Der einzelne Aktivkohlefilter 60 hat ein im wesentlichen
quaderförmiges Gehäuse mit einer durch ein Sieb
oder Gitter 61 verschlossenen, unteren Einlauföffnung
und einer ebenfalls durch ein Sieb 62 verschlossenen, oberen
Auslauföffnung. Im Inneren des mit Aktivkohle befüllten
Behälters sind mehrere, im vorliegenden Fall zwei Trennwände 60.1 und 60.2 derart
angeordnet, dass die hindurchströmende Flüssigkeit
mäanderförmig durch das Gehäuse strömt.
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Die
eigentliche Aufbereitungseinheit hat zwischen dem Zulauf und dem
Ablauf eine Länge in der Größenordnung
von z. B. etwa 240 bis 280 mm bei einer Breite von z. B. ca. 90
mm.
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Die
in den 6, 7, 7a, 8 und 9 dargestellten
Konstruktionselemente werden im folgenden anhand ihrer Funktionsweise
beschrieben.
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Gemäß 6 fließt
die Flüssigkeit durch den Zulauf 71.3 in die Absetzkammer 71.1,
in der sich in der Flüssigkeit enthaltene Schwebeteilchen
auf dem Behälterboden 71.4 absetzen. Über
den Absetzkammerüberlauf 71.2 fließt
die Flüssigkeit in die Aktivkohlefiltereinheit 72.1 und
dann durch die darin enthaltenen Aktivkohlefilter 72.2 und
Filtergehäuse 72.3.
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Die 7 und 7a zeigen
einen Aktivkohlefilter 72.2 in dem Filtergehäuse 72.3.
Das Filtergehäuse 72.3 ist so aufgebaut, dass
die Flüssigkeit den Aktivkohlefilter 72.2 von
unten nach oben durchströmt. Das Filtergehäuse 72.3 hat
eine kreisförmige Außenwand und ist so gebaut,
dass die Flüssigkeit unten durch die Aussparung 72.3.1 einströmt
und oben über die Aussparung 72.3.2 abfließt.
In das Filtergehäuse 72.3 wird der Aktivkohlefilter
eingesetzt und mit einer Schraube 72.4 gesichert. Zur Abdichtung
zwischen der Filtergehäuse-Innenwand 72.5 und
der Aktivkohlefilter-Außenwand 72.6 wird ein O-Ring 72.7 verwendet.
Auf den ersten Aktivkohlefilter 72.2 folgt ein weiterer
Aktivkohlefilter 72.2 mit Filtergehäuse 72.3,
und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich. Wenn ein Aktivkohlefilter 72.2 verstopft ist,
kann die Flüssigkeit über den Überlauf 72.8 des
Filtergehäuses 72.3 fließen, und der
nächste Aktivkohlefilter 72.2 übernimmt
dann die Aufgabe des ersten Aktivkohlefilters 72.2, sodass
das Gerät weitgehend wartungsfrei weiter arbeitet.
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Zum
Austauschen des Aktivkohlefilters 72.2 wird die Schraube 72.4 entfernt
und der Aktivkohlefilter 72.2 kann nach oben entnommen
werden. Ein neuer Aktivkohlefilter 72.2 kann dann in umgekehrter Richtung
eingesetzt werden.
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Die
Flüssigkeit strömt anschließend durch eine
schematisiert dargestellte Aussparung bzw. Öffnung 74.1 der
die Aktivkohleeinheit begrenzenden Trennwand 74 in einen Übergangskanal 75,
an den sich die Aufbereitungskammern 73.2 der Aufbereitungseinheit 73.1 anschließen.
In diese Aufbereitungskammern 73.2 wird das Aufbereitungsgranulat entweder
direkt eingefüllt oder es werden Patronen (o. Abb.) eingesetzt,
die das Aufbereitungsmittel enthalten. Der Zufluss die Flüssigkeit
erfolgt von unten durch eine Öffnung 73.4 unterhalb
der Trennwand 73.3. In der Aufbereitungskammer kann eine
Verwirbelung 73.7 der Flüssigkeit stattfinden.
Dadurch wird das Aufbereitungsgranulat optimal durchströmt
und verbraucht. Sollte sich eine Aufbereitungskammer 73.2 zusetzen,
kann die Flüssigkeit über den Überlauf 73.5 in
die nächste Neutralisationskammer 73.2 fließen
usw. Der Ausfall einer Aufbereitungskammer beeinträchtigt
damit nicht die gesamte Aufbereitungseinheit 73.1. Nach
der letzten Trennwand fließt die Flüssigkeit gereinigt
und neutralisisert durch den Ablauf 73.6 ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0174349
B1 [0006]
- - DE 3540164 A1 [0007]
- - DE 9311083 U1 [0008]