DE2112401C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wasser, insbesondere Meerwasser - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wasser, insbesondere MeerwasserInfo
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Description
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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- mi
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 h-,
sich im wesentlichen um das beispielsweise in der Er/vcrhütlung 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 d'eser Stelle
sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Meerwasser geeyenet 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 Flot°.tionsverfahrens 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 Schwernietallionen vor, wobei
gerade letztere, wie z. B. Kupfer, häufig bereits in geringen Konzentrationen für dir. Meerestiere Gifte
darstellen, so entsteht auf dieser 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 im 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 Änsprechempfindlichkeit 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 Beirieb derartiger
Anlagen ständig gezeigt, dnß es unmöglich war, die Änsprechempfindlichkeit 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
Reiniguiigseffekt 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 hat, daß es lediglich auf die Aufrechierhaltung eines negativen Ladungsüberschusses an der
Schaumrohrinnenwand gegenüber dem Schaum 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 jo
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 -40
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 ;'er Innenwand des Schaumrohres ankommt, ergibt sich aus der Tatsache,
daß ein Bespülen der Schaumrohrinnenwand mit einer Lösung, die saurer ist, als der aufsteigende Schaum, die
Schaumsäule ziemlich ;-asch zusammenfällt und somit
die Anordnung nicht mehr arbeitet, während ersichtlich bei einer derartigen Lös'ing 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, 5ί
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 SchäUmablaüf am öder nahe seinem oberen Ende Mi
ist somit gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Be.spülungsvorrichtung für die Innenwand des
Schaumrohrs.
Diese Bespülungsvorrichlung soll vorteilhafterweise
die Innenwand nahe dom oberen Ende des Schaumroh- b">
res unterhalb dem Schaumablauf treffen, um die erforderlichen Ladiingsverhältnisse bei gesamter Ausdehnung
des Scnaumrohres 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
Fig. 1 eine Reinigungseinrichtung gemäß vorliegender
Erfindung unter Weglassung der Spülvorrichtung; und
F i g. 2 das obere Ende des ichaumrohres der Anordnung nach Fig. 1 mit einer Spülvorrichtung zum
Bespülen der Innenwand des Glasrohrs.
In Fig. 1 ist mit 1 das Expansionsgefäß bezeichnet, und mit 2 der Wasserzulauf, in dessen Zug eine als
Wassfcistrahlpumpe 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 Öffnung des Lufteinlaßrohres 4 und damit der Menge der zugemischten
Luft sowie schließlich der Düsenöffnung des WassereinSaßkanals 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 Schaumablauf 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 der F i g. 1 nicht mit
eingezeichnet worden.
Line beispielsweise Ausführung einer derartigen Anordnung zum Bespülen der Innenwand des Scbaumrohres
11 zeigt Fig.2. Zu diesem Zweck hi auf einer
Deckwand 13 in einem Zylinder 14 über dichte Drehlager 15 ein axiales Rohrstück 16 drehbar gelagert,
welches an beinern unteren Ende in einen im wesentlichen radial gerichteten Rohrabschnitt 17
tibergeht, dessen freies Ende in der Nähe der Innenwand
des Schaumrohrs endet. Der axiale Rohrabcchititt 16 ist
an seinen; oberen Ende über eine Welle 19 mit einem Getriebemotor 20 verbunden, und weist im Bereich
einer durch die Lrger abgedichteten Anschlußkammer 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 bespüieri
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 Schaumrohrs mit Hilfe einer Vorrichtung npch Fig. 2
vorzunehmen, sondern es wäre auch jede andere Vorrichtung geeignet, mit Hilfe derer es möglich ist, die
innenwand des Schaumrohres 11 kontinuierlich mit einer Flüssigkeit zu bespülen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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, -diß die Innenwand des Schaumrohrs mit
einem Telistrom 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
für die Innenwand des Schaumrohrs (11).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bespuluagsvornchtung die Innenwand
nahe dem oberen Ende ^es Schaumrohrs (11)
unterhalb des Schaumablaufs (12) trifft und einen 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 einem
Lösungszulauf (22) verbundene Anschlußkammer (18) innerhalb des Lagers (15) durchsetzt und im
Bereich dieser Anschlußkammer (18) mindestens eine Anschlußöffnung(21) aufweist.
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