DE2112401B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wasser, insbesondere Meerwasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Reinigen von mit organischen Stoffen und/oder Schwermetallionen 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 angereicherte Schaum in einem an das Expansionsgefäß angeschlossenen Schaumrohr aufsteigt und durch einen Schaum- "'■ ablauf am oberen Ende des Schaumrohres abfließt, während das entsprechend gereinigte Wasser aus dem Expansionsgefäßt austritt.

Derartige Rotationsverfahren und Einrichtungen der Durchführung sind bereits bekannt. Dabei handelt es '■■ sich im wesentlichen um das beispielsweise in der Erzverhüttung seit längerem bekannte Flotationsprinzip, bei dem in einer Lösung in geringer Konzentration vorhandene Stoffe in einer bestimmten Phase angereichert werden. Allerdings ist der Zweck eines Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung nicht die Gewinnung der Verunreinigungsstoffe, wie bei den Flotationsverfahren in der Erzverhüttung, sondern lediglich das Ausscheiden der Verunreinigungen aus dem Wasser. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Meerwasser geeigenet ist, da hierbei ein Zusatz von Flotationsmitteln unnötig ist, da infolge des Salzgehaltes von Meerwasser dieses bereits bei geringen Verunreinigungen genügend stark »aufschäumt«, 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 Luftzumischvorrichtung gedrückt, in der große Mengen innig mit Wasser durchwirbelt werden. Eiweißkörper, insbesondere Verdauungsprodukte, sowie Rückstände von abgestorbenen Tieren und Pflanzen erfahren hierbei eine teilweise Denaturierung und Aminosäuren werden aufgeschlossen. Im Expansionsrohr erfolgt die Trennung des Wasser-Luft-Gemisches. Auch im absolut reinen Meerwasser entsteht aufgrund des Salzgehaltes des Meerwassers eine kleine Schaumsäule im Schaumrohr, die jedoch im Zusammenhang mit dem genannten mittels Abschäumung arbeitenden Flotationsverfahren immer noch als wäßrige Phase bezeichnet werden kann. Liegen — wenn auch nur in Spuren — großmolekulare Verbindungen oder Schwermetallionen vor, wobei gerade letztere, wie z. B. Kupfer, häufig bereits in geringen Konzentrationen für die Meerestiere Gifte darstellen, so entsteht auf diestr normalen Schaumschicht ein mehr oder weniger schmutziger Schaum, der sich ständig anreichert und schließlich durch den Schaumablauf 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 irgenwie gestört werden. Die Wassermenge, die angesaugte Luftmenge, die Düsenbohrung in der Luftzumischvorrichtung, der Fließdruck, der Aufstau am Wasserablauf des Expansionsgefäßes 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 Ansprechempfindlichkeit der Reinigungseinrichtung einzuhalten, wobei unter Ansprechempfindlichkeit diejenige Minimalmenge an im zu reinigenden Wasser vorhandenen Verunreinigungen verstanden wird, bei der das Verfahren funktioniert, 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 Werten verschoben wurde, was

bedeutete, daß das Wasser ständig weniger gereinigt werden konnte und immer mehr Mengen der zu entfernenden Stoffe zurückblieben.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das genannte bekannte Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dahingehend zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Betrieb einer so arbeitenden Reinigungsanlage bei kontrollierbarer konstanter Ansprechempfindlichkeit möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art 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 Redoxwerte an der Schaumrohrinnenwand und dem Schaum eindeutig herausgestellt hai, daß es lediglich auf die Aufreehierhaltung eines negativen Ladungsüberschbases an der Schaumrohrinnenwand gegenüber dem Sdiaum ankommt Dabei spielt es auch keine Rolle, wenn bei der genannten Verwirklichung des Lösungsprinzips, bei der die Schaumrohrinnenwandung mit einer entsprechenden Lösung bespült wird, die Lösung an der Schaumrohrinnenwand von oben nach unten abläuft, während man zunächst denken könnte, daß diese gegenläufige Bespielung das Aufsteigen des Schaums verhindern oder wenigstens hindern würde.

Infolge der Tatsache, daß der mit den verunreinigenden Gegenständen angereicherte Schaum stets saurer ist, als das zu reinigende Meerwasser ergibt sich eine besonders elegante Methode zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß man die Innenwand des Schaumrohres einfach mit einem Teilstrom des zu reinigenden Wassers selbst bespült. Man braucht also lediglich bei einer nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitenden Einrichtung vor der Luftzumischvorrichtung einen Teil 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 dabei nicht auf eine etwaige Reinigungswirkung der Innenwand des Schaumrohres ankommt, ergibt sich aus der Tatsache, daß ein Bespülen der Schaumrohrinnenwand mit einer Lösung, die saurer ist, ab 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 Weise vorhanden wäre, wie bei einer gegenüber dem Schaum basischen Spülflüssigkeit.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend ein Expansionsgefäß, einen Wasserzulauf zu dem Expansionsgefäß, eine Luftzumischvorrichtung in dem Wasserzulauf, einen Wasserablauf von dem Expansionsgefäß und ein sich über dem Expansionsgefäß 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 Bespülungsvorrichtung soll vorteilhafterweise die Innenwand nahe dem oberen Ende des Schaumrohres unterhalb dem Schaumablauf treffen, um die erforderlichen Ladungsverhältnisse bei gesamter Ausdehnune des Schaumrohres zu erzielen, und kann in

einfacher Weise einen rotierenden 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 einem an eine Antriebseinrichtung angeschlossenen axialen Rohrabschnitt und einem auf die Innenwand hin gerichteten radialen Rohrabschnitt aufweist, wobei der axiale Rohrabschnitt eine mit einem Lösungszulauf verbundene Anschlußkammer innerhalb des Lagers durchsetzt und im Bereich dieser Anschlußkammer mindestens eine Anschlußöffnung aufweist

Die Luftzumischvorrichtung enthält eine mit der Atmosphäre verbundene Wasserstrahlpumpe.

Anhand des in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Reinigungseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung unter Weglassung der Spülvorrichtung; und

Fig.2 das obere Ende des Schaumrohres der Anordnung nach Fig. 1 mit einer Spülvorrichtung zum Bespülen der Innenwand des Glasrohrs.

In F i g. 1 ist mit 1 das Expansionsgefäß bezeichnet, und mit 2 der Wasserzulauf, in dessen Zug eine als Wasserstrahlpumpe ausgebildete Luftzumischvorrichtung 3 vorgesehen 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 Behälter 7 gelangt und 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 öffcung des Lufteinlaßrohres 4 und damit der Menge der zugeiiiisditen Luft sowie schließlich der Düsenöffnung des V/assereinlaßkanals 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 iO ein Schaumrohr 11 angeschlossen, dessen oberes Ende in einen Schaumablauf übergeht. Zur Vereinfachung dieser Prinzipzeichnung, die auch eine Vorrichtung zur Durchführung des bislang bekannten Verfahrens darstellen würde, ist eine Einrichtung zuni Bespülen der Innenwand des Schaumrohres 11 in der F i g. 1 nicht mit eingezeichnet worden.

^Rine beispielsweise Ausführung einer derartigen Anordnung zum Bespülen der Innenwand des Schaumrohres 11 zeigt ^ig. 2. Zu 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 ladial gerichteten Rohrabschnitt 17 übergeht, dessen freies Ende in der Nähe der Innenwand des Schaumrohrs endet. Der axiale Rohrabschnitt 16 ist an seinem oberen Ende über eine Weile 19 mit einem Getriebemctor 20 verbunden, und weist im Bereich einer durch die Lager abgedichteten Anschlußkamnier 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 Schaumrohres 11 bespülen

kann. Die Zuleitung 22 ist mit dem Wasserzulauf 2 vor der Wasserstrahlpumpe 3 verbunden und zweigt einen Teil des zu reinigenden Wasserstroms ab, um damit die Innenwand des Schaumrohrs zu bespülen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es insbesondere nicht notwendig, die Bespülung der Innenwand des Schaum rohrs mit Hilfe einer Vorrichtung nach Fig.; vorzunehmen, sondern es wäre auch jede anderi Vorrichtung geeignet, mit Hilfe derer es möglich ist, dii Innenwand des Schaumrohres 11 kontinuierlich mi einer Flüssigkeit zu bespülen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von mit organischen Stoffen und/oder Schwermetallionen 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 angereicherte Schaum in einem an das Expansionsgefäß angeschlossenen Schaumrohr aufsteigt und durch einen Schaumablauf am oberen Ende des Schaumrohrs abläuft, während das entsprechend gereinigte Wasser aus dem Expansionsgefäß austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Schaumrohrs fortlaufend mit einer Lösung von gegenüber dem Schaum relativ höherem pH-Wert bespült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Schaumrohrs mit einem TeiHtrom des zu reinigenden Wassers bespült wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, umfassend ein Expansionsgefäß, einen Wasserzulauf zu dem Expansionsgefäß, eine Luftzumischvorrichtung in dem Wasserzulauf, einen Wasserablauf von dem Expansionsgefäß und ein sich über dem Expansionsgefäß erhebendes Schaumrohr mit einem Schaumablauf am oder nahe seinem oberen Ende, gekennzeichnet durch eine Bespülungsvorrichtung w für die Innenwand des Schaumrohrs (11).

4. Einrichtung nach Ansp^ich 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bespülungsvorrichtung die Innenwand nahe dem oberen iinde '-es Schaumrohrs (11) unterhalb des Schaumablaufs (12) trifft und einen s~> rotierenden Spülkopf (16, 17) umfaßt, der ein in einem Lager (15) an einer Schaumrohrdeckwand (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 ein.im Lösungszulauf (22) verbundene Anschlußkammer (18) innerhalb des Lagers (15) durchsetzt und im Bereich dieser Anschlußkammer (18) mindestens ·»< eine Anschlußöffnung (21) aufweist.