DE2112401A1

DE2112401A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wasser,insbesondere Meerwasser

Info

Publication number: DE2112401A1
Application number: DE19712112401
Authority: DE
Inventors: Guido Hueckstedt
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1972-09-21
Also published as: DE2112401B2; DE2112401C3; US3772192A

Description

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

tiax-Planck-Gesellschaf t zur Förderung der Wissenschaften e.V., Göttingen, Bunsenstraße 10

Verfahren und Torrichtung zum Reinigen von Wasser,

insbesondere Meerwasser

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sum Durchführen dea Verfahrens aum Reinigen von mit organischen Stoffen und/oder Schwerinete,llionen verunreinigtem Wasser, insbesondere Meerwasser, bei dem in einem Durchlaufsystem das zu reinigende Wasser mit

Luft gemischt und einem Expansionsgefäß zugeführt und ·

dabei aufgeschäumt wird, wobei der mit Verunreinigungen angereicherieSchaum in einem an das Expansionsgefäß

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angeschlossenen Schaumrohr aufsteigt und durch einen φ

Schaumablauf am oberen Ende des Schaumrohres abfließt, während das entsprechend gereinigte Wasser aus dem Expansionsgefäß austritt.

Derartige Hotationsverfahren und Einrichtungen der Durchführung sind bereits bekannt. Dabei handelt es sich im wesentlichen um das beispielsweise in dor Eraverhtittung aeit längerem bekannte Plotationsprinaip, bei dem in einer

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Lösung in geringer Konzentration vorhandene Stoffe in einer bestimmten Phase angereichert werden. Allerdings ist der Zweck eines Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung n.icht die Gewinnung der Verunreinigungsstoffe_} wie bei den Flotationsverfahren in der- Erzverhütbung, sondern lediglich das Ausscheiden der Verunreinigungen aus dem Wasser. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgeraäß-e Verfahren insbesondere für Meerwasser geeignet ist, da hierbei ein Zusatz von Plotationsmitteln unnötig ist, da infolge des Salzgehaltes von Meerwasser dieses bereits bei geringen "Verunreinigungen genügend stark "aufschäumt'S während bei der Reinigung von Süsswasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Zusatz von Flotationsmitteln notwendig wäre, da normales Süsswasser ansonsten erst bei sehr hohen Verunreinigungen einen Schaum von geeigneter Konsistenz und Beständigkeit für die Durchführung eines FlotationsVerfahrens ergibt.

Eine Vorrichtung zur- Durchführung des eingangs genannten Verfahrens arbeitet im Prinzip folgendermaßen. Das zu reinigende Meerwasser wird mit einer Druckpumpe durch eine Luftaumischvorrichtung gedruckt, in der große Mengen innig mit Wasser durchwirbelt werden. Eiwdißkörper, insbesondere Verdauungsprodukte, sowie Rückstände von abgestorbenen Eieren und Pflanzen erfahren hierbei eine teilweise Denaturierung und Aminosäuren werden aufgeschlossen. Im Expansionarohr erfolgt die Trennung des Wasser-Luft-Gemisches, Auch im absolut reinen Meerwasser entsteht aufgrund des Salzgehaltes des Meerwasser^ eine kleine Schaumsäule im Schaumrohr, die jedoch im Zusammenhang mit dem genannten mittels Abschäumung arbeitenden S¹Io ta ti ons verfahren immer noch als wässrige Phase bezeichnet werden kann« Liegen - wenn auch nur in Spuren -

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großmolekulare Verbindungen oder Schwermetallionen vor, wobei gerade letztere, wie z.B. Kupfer, häufig "bereits in geringen Konzentrationen für die Meerestier© Gifte darstellen, so entsteht auf dieser normalen Schaumschicht ein mehr 'oder weniger schmutziger Schaum, der sich ständig anreichert und schließlich durch den Schaum~ablauf ausgestoßen wird. Die Anreicherung der genannten Verunreinigungen an der Phasengrenze Luft gegen Wasser ist eine bekannte Adsorptionserscheinung. Es sei lediglich noch darauf verwiesen, daß ein Anreicherungseffekt nur dann eintritt, wenn die Grenzflächen Wasser gegen Luft nicht zerschlagen oder sonst irgendwie gestört werden. Die Wassermenge, die angesaugte Luftmenge, die Düsenbohrung in der Luftzumischvorrichtung, der Fließdruck, der Aufstau am Wasserablauf des JExpansionsgefässes für das gereinigte Wasser und der Durchmesser sowie die Höhe des Schaumrohrs müssen daher genau aufeinander abgestimmt werden. Trotzdem ergeben sich bei den nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Einrichtungen außerordentlich starke Störungen im Betrieb* die es praktisch unmöglich machen, in einem'kontinuierlichen Reinigungsprozess eine bestimmte ■A-nsprech/empfindlichkeit der Reinigungseinrichtung einzuhalten, wobei unter Ansprechempfindlichkeit diejenige Miniinalmenge an im zu reinigenden Wasser vorhandenen Verunreinigungen verstanden \-iird, bei der das Verfahren funk~ tioniert, d.h. bei der ein geeigneter Schaum entsteht. Es hat sich vielmehr im Betrieb derartiger Anlagen ständig gezeigt, daß es unmöglich war, die Ansprechempfindlichkeit auch nur annähernd zu halten, sondern daß diese bereits nach sehr kurzer Zeit immer weiter zu höheren Vierten ver~ schoben wurde, was bedeutete, daß das Wasser ständig weniger gereinigt werden konnte und immer mehr Mengen der zu entfernenden Stoffe zurückbliebcn.

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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, öas genannte bekannte Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dahingehend zu verbessern^ daß ein kontinuierlicher Setrieb einer so arbeitenden Reinigungsanlage bei kontrollierbarer konstanter An-sprechempfindlichkeit möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß auf der Innenwand des Schaumrohres durch fortwährenden äußeren Eingriff ein negativer LadungsÜberschuß gegenüber dem Schaum aufrecht erhalten wird.^Zu diesem Zweck ist in Weiterbildung derErfindung vorgesehen, daß die Innenwand des Schaumrohrs fortlaufend mit einer Lösung von gegenüber dem Schaum relativ höheren pH-Wert bespült wird»

Diese durch umfangreiche Versuche ermittelte Lösung darf keinesfalls mit einem irgendwie gearteten Reinigungseffekt der Innenwand des Schaumrohrs in Verbindung gebracht werden, da es sich aus genauen Messungen der pH- und der •f

Redoxwerte an der Schaumrohrinnenwand und dem Schaum eindeutig herausgestellt hat, daß es lediglich auf die Aufrechterhaltung eines negativen Ladungsüberschusses an der Schaumrohrinnenwand gegenüber dem Schaum ankommt. Dabei spielt es auch keine Rolle, wenn bei der genannten Verwirklichung des lösungsprinsips, bei der die Schaumrohrinnenwandung mit einer entsprechenden Lösung bespült wird,, die Lösung ao der Schaumrohrinnenwand von oben nach unten abläuft, während man zunächst denken könnte, daß diese gegenläufige Bespielung das Aufstei~ gen des Schaums verhindern oder wenigstens hindern würde.

Infolge der iDatsache, daß der mit den verunreinigenden Gegenständen angereicherte i; cha tun stets saurer ist, a Io

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das zu reinigende Meerwasser ergibt sich eine "besonders 'elegante Methode zur Ausgestaltung des erfindungsgeinäßen Verfahrens dadurch, daß man die Innenwand des Schaumrohres einfach mit einem leilstrom des zu reinigenden Wassers selbst bespült. Man braucht also lediglich bei einer nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitenden Einrichtung vor der Luftzumisehvorriehtung einen Seil des zu reinigenden Wassers abzuzweigen und dafür zu sorgen, daß dieses so in das Schaumrohr eingebracht wird, daß es dessen gesamte Innenfläche benetzt. Daß es dabd nicht auf eine etwaige Reinigungswirkung der Innenwand des Schraumrohrs ankommt, ergibt sich aus der Tatsache, daß ein Bespülen der Schaumrohrinnenwand mit einer Lösung, die saurer ist, als der aufsteigende Schaum, die Schaumsäule ziemlich rasch zusammenfällt und somit die Anordnung nicht mehr arbeitet, während ersichtlich bei einer derartigen Lösung eine etwaige Reinigungswirkung in gleicher V/eise vorhanden wäre, wie bei einer gegenüber dem Schaum basischen Spülflüssigkeit.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfinclungsgemäSen Verfahrens, umfassend ein Expansionsgefäß, einen Wasserzulauf zu dem Expan3ionsgefäß, eine Luftzumischvorrichtung in dem Wasserzulauf, einen Wasserablauf von dem Expansionsgefäß und ein sich Über dem Expansionsgefaß erhebendes Schaumrohr mit einem Schaumablauf am oder nahe seinem oberen Ende ist somit gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Bespülungsvorrichtung für die Innenwand des Schaumrohrs.

Diese Bgspülungsvorrichtung soll vorteilhafterweise die Innenwand nahe dem oberen Ende des Schaurarohr& unterhalb dem Schaumablauf treffen, um die erforderlichen La-

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dungs Verhältnisse bei gesamter Ausdehnung des Schaumrohre-s zu erzielen, und kann in einfacher Weise einen ro- _._.,*

tierenden Spülkopf umfassen. ' ~* ··

Bei einer solchen Einrichtung mit einem rotierenden Spülkopf ist vorgesehen, daß dieser ein in einem Lager an einer Schaumrohrdeckwand drehbar gelagertes Spülrohr mit

ein

einem an eine Antriebiprichtung angeschlossenen axialen Rohrabschnitt und einem auf die Innenwand hin gerichteten radialen Rohrabschnitt aufweist* wobei der axiale Rohrabschnitt eine mit einem .^b'sungsaulauf verbundene Anisol! lußkammer innerhalb des Lagers durchsetzt und im Bereich dieser Anschlußkammer mindestens eine AnschlußÖffnung aufweist«

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, äaß die Iiuftzumischvorriclitung eioe mit übt? Atmosphäre verbundene ¥asserstrahlpumpe enthält.

J,Dliaad dee iß den Figuren äe^ Zeichnung schema tie oh dargestellten -lasführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend näher ex läutest werden«, Dabei zeigt ί \

,- 1 eiae-Heinigungseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung unter Weglassung der Spülvorrichtung; und

. 2 das obere loäe des Schaumrohres der Anordnung nach Figo 1 mit einer Spülvorrichtung zum Bespülen der Innenwand das Glasrohre·

2 des Wasser zulauf _v in ö@sseti 2ug eine als Wassertrahlpumpe aasgafeiMate Luftaumisohvorrichtung" 3 vorge

sehen ist. Das von rechts in die Wasserstrahlpumpe 3 durch eine Düse eingepreßte Wasser reißt über den mit der Atmosphäre kommunizierenden Lufteinlaßstutzen 4 Luft mit sich, die mit dem Wasser innig verwirbelt in das Expansionsgefäß eintritt. Am unteren Ende des Expansionsgefäßes 1 geht eine Wasserablaufeinleitung 5 ab, durch deren oberes Ende 6 das Wasser in einen Behalter 7 gelangturid von dort durch einen Auslaßstutzen 8 ausläuft. Wie in der Figur dargestellt ist, läßt sich die Höhe des oberen Endes 6 des Wasserablaufrohres durch eine Spindel einstellen, um im Zusammenhang mit der Einstellung der Einströmgeschwindigkeit des Wassers sowie der Öffnung des Lufteinlaßrohres 4· und damit der Menge der zugemischten Luft sowie schließlich der Düsenöffnung des Wassereinlaßkanals in der Wasserstrahlpumpe dafür zu sorgen, daß die optimalen Bedingungen für die Entstehung eines für ein Flotationsverfahren geeigneten Stroms gegeben sind. Am oberen Ende des Expansionsgefäßes 1 ist über Flanschverbindungen 9 und 10 ein Schaumrohr 11 angeschlossen, dessen oberes Ende in einen Schaut».-ablauf übergeht. Zur Vereinfachung dieser Prinzipzeichnung, die auch : · eine Vorrichtung zur Durchführung des bislang bekannten Verfahrens darstellen würde, ist eine Einrichtung zum Bespülen der Innenwand des Schaumrohres 11 in eier Fig. 1 nicht mit eingezeichnet worden.

Eine beispielsweise Ausführung einer derartigen Anordnung zum Bespülen der Innenwand des Schaumrohrs 11 zeigt Fig. 2. 2u diesem Zweck ist auf einer Deckwand 13 in einem Zylinder 14 über dichte Drehlager 15 ein axiales Rohrstück 16 drehbar gelagert, welches an seinem unteren Ende in einen im wesentlichen radial gerichteten Rohrab*. .

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schnitt 17 übergeht, dessen freies Ende in der Bähe "der Innenwand des Schaumrohrs endet. Der axiale Rohrabschnitt 16 ist an seinem oberen Ende über eine Welle 19 mit einem Getriebemotor 20 verbunden, und weist im Bereich einer durch die Lager abgedichteten Ans chlußkanimer 18 wenigstens eine Anschlußöffnung 21 auf, durch die von einer Leitung 22 zugeführte Flüssigkeit durch den axialen Rohrabschnitt 16 und den radialen Rohrabschnitt 17 die Innenwand des Schaumrohrs 11 bespülen kann. Die Zuleitung 22 ist mit dem V/ass er zulauf 2 vor der Wasserstrahlpumpe 3 verbunden und zweigt ^veinen l'eil des zu reinigenden Wasse?.?stroms ab, um damit die Innenwand des Schaumrohrs zu bespülen„

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsfceispiel beschränkt. So ist es insbesondere nicht notv/enäig, die Bespülung der Innenwand des Schaumrohrü mit Hilfe einer Torrichtung nach JFig_e 2 vorzunehmen, sondern es wäre auch jede andere Torrichtung geeignet, .mit Hilfe derer ee möglich ist j äie- Innenwand des öchaumrohres 11 kontinuierlich mit einer Flüssigkeit zu bespülen»

- Ansprüche

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Reinigen von mit organischen Stoffen und /oder Schv.'errnetallionen verunreinigtem vfesser, insbesotvdere MeerwaBser, "bei dem in einem Durchlaufsystem aas zu reinigende Wasser mit Luft gemischt und einem Expanaionagefäß augeführt und dabei aufgeschäumt wird, v/o-'bei der mit Verunreinigungen angereicherte Schaum in einem an das Expansionsgafüß angeschlossenen Sehaumrohr aufsteigt und durch einen Schaumablauf am oberen Ende clep Schaumrohra abläuft, während das entsprechend gereinigte Wasser aus dem Expansionsgefäß austritt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der innenwand des Schaurarohis durch fortwährenden äußeren Eingriff ein negativer Ladungsüberschuß gegenüber dem Schaum aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeauzeichn-st, daß die Innenwand des Schaumrohrs fortlaufend mit einer Lösung- von gegenüber dem Schaum relativ höherem pH-Wert bespült wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß die Innenwand des Schaumrohrs mit einem Teilstrom des zu reinigenden Vfessers bespült wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3_f da umfassend ein Expansionsgefäß, einen ϊ/asoerzulauf zu dem iocparisionsjgofäß, eine Luftzumischvorrichtung in dem Waaserzulauf, einen Wasserablauf von dem ExpansionsgefUß und ein sich über dem χΰχ-paneionogefäß erhebendes Sohuumrohr niiü einem Schaumablauf am oder nahe seinem oberem Jindo, gekonuxoiolinet· durch eirio BespülungsVorrichtung (16, 17» 10, 22) für din

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Innenwand des Schaumrohrs (11).

5ο Einrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Beüpiilungsvorrichtung die Innenwand nahe dem oberen Ende des Schauinrohrs (11) unterhalb des Schaumablaufs (12) trifft.

6«, Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeich~ netj daß die Bespiilungs vorrichtung einen rotierenden Spüikopf (16, 17) umfaßt»

7. Einrichtung nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Spülkopf ein in einem lager (15) an einer Schaunrohrdeckwand (13) drehbar gelagertes Spülrohr mit einem an eine Antriebsvorrichtung (20) angeschlossenen axialen Rohrabschnitt (16) und einem auf die Innenwand hin gerichteten radialen Rohrabschnitt (17) aufweist, wobei der axiale Rohrabschnitt (16) eine mit einem Lösungsaulauf (20) verbundene Anschlußkaminer (18) innerhalb des Lagers (15) durchsetst und im Bereich dieser Anschlußkammer (18) mindestens eine Anschlußöffnung (21) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaumischvorrichtung eine mit der Atmosphäre verbundene Wasserstrahlpumpe (3) enthält.

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