DE2136035A1

DE2136035A1 - Verfahren zum entfernen kolloidaler stoffe aus einer fluessigkeit und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens, insbesondere bei der abwasserreinigung

Info

Publication number: DE2136035A1
Application number: DE2136035A
Authority: DE
Inventors: Rolf C Carlson
Original assignee: International Waterpure Corp
Current assignee: International Waterpure Corp
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-07-19
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3594313A

Description

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München, den 19.JuIi 1971

International Waterpure Corporation fallsington,Pa», V»St_eA_s

Verfahren sum Entfernen kolloidaler Stoffe aus einer Flüssigkeit und Vorrichtung zur !Durchführung des Verfahrene, insbesondere bei dir Abwasserreinigung

Die Erfindung betrifft ein Eeinigungasystem für Verunreinigungen strömenden Flüssigkeiten» insbesondere ein Verfahren mir

ngJvYäesriger Systeme, die mit Abwässern, Industrieabfällen oder dergleichen verunreinigt sind.

Eines der Hauptprobleme der modernen Gesellschaft igt die Reinigung von Flüssigkeiten Eur Verminderung oder Entfernung darin befind·» lieher Verunreinigungen. Ea wurden bisher viele verschiedene Behandlung» we is en durchgeführt, von denen die einen zufriedenstellender arbeiten als andere. Es war jedoch bisher nioht möglich, eine wirksame Behandlung ohne Anwendung ausgeklügelter , technisch komplexer und aufwendiger Systeme durchzuführen, die die Anwendung vieler Vorrichtungen und einer grossen Landfläche erfordern» die sonst für nüteliohere Zwecke verwendet werden könnte.

Die Behandlung von Abfällen von Haushaltsabwässern oder Industrieabwässern muss derart vorgenommen werden, daß sie den örtlichen Bestimmungen Über Verunreinigungen entspricht, die von den verschiedenen Ländern erlassen worden sind und allgemein von der Bundesregierung überwacht werden* Obwohl die Bestimmungen etwas voneinander abweichen, gilt die "Daumenregel", daß die Abwasserreinigung 35 jC des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB) umfassen soll.

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Sauerstoff ist das beste in der Natur vorkommende Reinigungsmittel. In Abwässern hält Sauerstoff die aeroben Bakterien sra Leben. Diese aeroben Bakterien loben von organischen Abfällen und wirken hierdurch als Abfallentferner. Me Säuerst off menge, die erforderlich ist , um eine ausreichende Menge aerober Bakterien im Abwasser am Leben zu halten, bezeichnet man als biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB). Somit muss umso mehr BSB entfernt werden, je größer die Verunreinigung durch organische Stoffe"ist. Demzufolge ist der Verbrauch von gelöstem Sauerstoff , der für das Überleben von aquatisehen Lebensformen und zur Beibehaltung einer Wasserversorgung hoher Qualität lebenswichtig ist, umso größer.

Sine übliche Abwasseraufbereitungsanlage kostet im allgemeinen für einen Wasserdurchstrom von 3 780 000 Liter/Tag etwa 350 bis 400 000 * und erfordert etwa 0,4 ha Land. Eine mittelgroße Anlage hat eine Kapazität von 37 800 000 Liter/Tag (4 ha und 3,5 Millionen $), während viele Anlagen 3ine Kapazität von 190 Millionen Liter/Dag übersteigen. Wenn daher eine neue Abwasserreinigungsanlage geplant wird, muß zunächst eine große Menge .. .'. Kapital und Land zur Verfügung gestellt werden, die bei den gegenwärtigen wirtschaftlichen Verhältnissen teuer sind. -

Bine übliche Abwasseraufbereitun^gsanlage besteht im allgemeinen aus vorgeschalteten Siebanlagen für Gröbstoffe (Rechen) und Kiessammelbecken (Sandfängern) , verschiedenen, primären Absetzbecken, die derart angeordnet sind, daß eine Strömung mit vorbestimmter Geschwindigkeit bei einer vorbestimmten Verweilzeit erreicht wird, einer sekundären Behandlungsvorrichtung, die aus einem Rieselfilter oder Belüftungsteich besteht, in welchem die Wirltung der Bakterien durch Oxidation dengrößten Teil der organischen Abfallstoffe verbrauchen soll , sowie ein oder mehrere sekundäre Absetzbecken, aus denen das gereinigte Abwasser schließlich in einen Vorfluter abgelassen wird. In manchen Fällen sind primäre und sekundäre Ausflockungsbecken vorgesehen, wobei das eine vor den primären Absetzbecken und ein weiterßs vor den sekundären Absetzbecken vorgesehen sind. Der Schlamm, der aus den primären

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und sekundären Absetzbecken entfernt wird, geht in eine Belebungsanlage, eine Kontakt- Stabilisierungsanlage oder eine Kombination von beiden oder in eine anaerobe Abbauanlage für die weitere Behandlung und Entfernung..

Ohne Rücksicht auf die Art des verwendeten Systems oder der verwendeten Systsmkombination zur Erzielung des Endergebnisses hat das gesamte Verfahren nur ein Ziel, nämlich die Entfernung von teilchenförmigen Stoffen, die im Wasser enthalten sind. Diese bestehen aus suspendierten festen Stoffen, gelösten festen Stoffen und kolloiden Stoffen, die zur Färbung, dem Geruch und Geschmack des Wassers beitragen. Alle diese Stoffe sollen ausgefällt und/ oder abgeschwemmt und aus dem wässrigen Medium durch geeignete physikalisch-chemische Maßnahmen entfernt werden. Es scheint daher vernünftig, daß die Belastung dann erheblich in den anschließenden Verfahrensschritten vermindert und sogar insgesamt vermieden werden könnte, wenn die maximale Stoffmenge in der ersten Stufe einer Abwasserreinigungsanlage entfernt wird. Eine derartige Verminderung der Behandlungsstufen würde eine enorme Ersparnis von Kapital und Land sowie von Betriebspersonal ergeben. Dies kann jedoch nicht durch eine einfache Sedimentation erreicht werden, ohne Rücksicht auf die Größe der Fläche für die Primärbehandlung, weil einige Kolloide dauernd in Suspension zurückbleiben. Dies kann auch nicht durch eine gewöhnliche Behandlung mit anorganischen Chemikalien erreicht werden, die , wenn sie überhaupt Erfolg hat, nur die schwereren festen Stoffe absitzen läßt. In dieser Hinsicht ist es allgemein relativ einfach, die Hauptmenge der festen Stoffe zu entfernen, jedoch ist der restliche Teil, der die Kolloide mit einschließt, viel schwieriger zu entfernen und stellt das Hauptproblem bei dem Reinigungsverfahren dar.

Es ist daher Ziel der Erfindung, die Kapazität von Abwasserreinigungsanlagen zu erhöhen und gleichzeitig die Größe und Zahl der Behandlungsanlagen und die benötigte Landfläehe zu vermindern.

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Weiteres. Ziel der Erfindung ist die erhebliche Verminderung der Gesamtkoeten für die Wasseraufbereitung, während ein Wasöer höherer Qualität durch Entfernung der maxima}, möglichen Menge von Verunreinigungsstoffen in den Primärstufen der Behandlungsanlage entfernt wird.

Weiteres Ziel der Erfindung ist die Entfernung der Schwierigkeiten verursachenden Kolloide zu Beginn der Behandlungsstufen und die; Verwendung von polyelefctrolytisch wirkenden Ausflockungsmitfteln und Koagulierungsmitteln unter automatisch geregelten Bedingungen, wodurch es möglich ist, eine Abwasserreinigungs- · anlage unter optimalen Bedingungen und mit einem maximalen Wirkungsgrad zu jeder Zeit zu betreiben.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die wirksame Entfernung von Kolloiden in einem einzigen Verfahr&nsschritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung kolloidaler Stoffe aus einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere aus Abwässern, ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Zeta-Potential der Flüssigkeit an einer vorbestimmten Stelle im Strömungsweg der Flüssigkeit mißt, in unmittelbarer Nähe dieser Stelle in die Flüssigkeit chemische Zusätze , durch die die kolloidalen Teilchen in der Flüssigkeit ausgeflockt«und koaguliert werden, in einer solchen Menge einbringt, daß das Zeta-Potential der Flüssigkeir bis auf einen vofbestimmten Wert gebracht wird, bei der von der MeßstelJe abfließenden Flüssigkeit Zeta-Potentialänderungen mißt und die Menge der chemischen Zusätze , die in die Flüssigkeit eingebracht werden, entsprechend άνη Abweichungen des Zeta-Potentials von dem vorgestimmten Wert ändert.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen näher erläuterte

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Es zeigen

Figur leine schematische Ansicht eines Systems, das eine ' AuefUhrungsform der Erfindung darstellt und

Figur 2 eine Aufsioht auf eine Ausflockungskammer bei einer Vorrichtung und Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der.primäre Behandlungsabschnitt, der zur Entfernung der Hauptmenge der festen Stoffe verwendet wird, macht allgemein nur einen relativ kleinen Anteil der Gesämtkosteh und - fläche der Anlage aus. Erfindungsgemäß wird die Kapazität zur Feststoffentfernung dieses, primären Abschnitts der Reinigungsanlage erheblich erhöht und die Kosten und die Größe der restlichen Anlage werdeyadurch erheblich vermindert, ohne daß die Baugröße der primären Behandlungsfläche erhöht wird. Dies wird erreicht durch Entfernung der die Schwierigkeiten verursachenden Kolloide» die gewöhnlich im Abfluß aus der Primärstufe vorhanden sind» bevor der Abfluß der biologischen oder sekundären Behandlungsstufe zugeführt wird. Hierbei wird von der Satsache Gebraouh gemacht, daß das Volumen der abströmenden Flüssigkeit und nicht die Menge der abgesetzten Feststoffe zur unerwünschten Größe einer Wasserreinigungsanlage beiträgt.

Es ist allgemein bekannt, daß alle kolloidalen Teilchen in einem wässrigen Medium gewöhnlich eine negative Ladung oder ein Zeta-Potential (ZP) besitzen. Dieses ZP hält durch die Abstoßwirkung glichsinniger Ladungen die kolloidalen Teilchen in wässriger Dispersion voneinander entfernt und verhindert ein Absitzen diener Teilchen« Wenn dieses ZP neutralisiert und auf den Wert Null, den Ausflockungspunkt gebracht werden könnte, würden die natürlichen Van Der Waals'- Kräfte überwunden werden und es würden Ausflockungen höherer Dichte gebildet werden und

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diese Ausflockungen könnten leichter koaguliert und in der ersten Stufe ausgefällt werden, ohne daß eine Nachbehandlung erforderlich ist. Bei richtiger Auswahl der anorganischen Chemikalien und / oder organischen langkettigen Polymeren kann ein optimales ZP für Ausflockungszwecke und in zweiter Linie für die Koagulation erzielt werden. Dieses Verfahren ist ohne Rücksicht auf die Seilchengröße anwendbar.

Wenn die Hauptparameter, wie das ZP , der pH-Wert, die Strömungsgeschwindigkeit, die Leitfähigkeit, die kolorimetrischen Werte und die Trübung automatisch gesteuert werden, können entsprechende Änderungen im Einspeisungssystem für die Chemikalien gemächt und optimale Bedingungen wieder eingestellt werden, wenn diese optimalen Bedingungen bei der Abwasserbehandlung nach der Einstellung gestört werden. Diese optimalen Bedingungen können jedoch nur für einen Augenblick hergestellt werden. Bisher konnten diese Änderungen nur periodisch vorgenommen werden, wonach das System über den größten Teil der Behandlungsdauer ungesteuert verblieb·

Um zu jeder Zeit optimale Spitzenleistungen einzustellen, brauchen nur drei Faktoren automatisch gesteuert werden, nämlich das ZP, der pH-Wert und die Strömungsgeschwindigkeit. Wenn dies vorgenommen wird, wird die Bedeutung der anderen Faktoren automatisch vermindert. Da der pH-Wert eine relativ einfach zu beherrschende Regelgröße ist, verbleibt die Regelung des ZP und die Möglichkeit, daß ein Sp&ißungssyetem für die Chemikalien richtig auf Strömungsänderungen reagiert. Erfindungsgemäß wird daher ein Regelsystem geschaffen, wobei eine Abtastvorrichtung oder ein Monitor, der standardisiert und durch den sogenannten "Zetaraeter" kel^ibH®:rt, ist, kontinuierlich Proben entnimmt und die Ladunge&islitt) 6&r Kolloide as einen Regler übermittelt,der bei Überschreitimg bestimmter vorher eingestellter Bereiche ein Signal an Einspeise-

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pumpen für Chemikalien weitergibt ,des die Strömungsgeschwindigkeit von einer oder von mehreren Chemikalien ändert und das ZP in einen annehmbaren Bereich zurückbringt. Wenn die einzustellenden Variablen unter vollständiger Kontrolle sind, wird eine maximale Entfernung von Kolloiden kontinuierlich erreicht.

Das "Zeta-Meter" ist ein handelsübliches genormtes Instrument der Firma Zeta-Meter, Inc., New York, New York, U.S.Ae und wird zur Bestimmung des ZP einer aus dem System entnommenen bestimmten Probe verwendet. Das "Zeta-Meter*¹ selbst kann nicht in einem automatischen System verwendet werden, da es eine manuelle Handhabung und die Bestimmung einer diskreten Flüssigkeitsprobe erfordert. Es ist jedoch ein integraler Bestandteil des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrens, da es verwendet wird, um das gewünschte ZP zu bestimmen und dadurch die Kalibrierung des automatischen Systems gestattet. Sas ·'Zeta-Meter" ist in dem "Katalog Nr. 5" der genannten Firma Zeta-Meter, Inc.beschrieben.

Die Bestimmung des ZP besteht darin, daß die durchschnittliche elektrokinetische Ladung bestimmt wird und festgestellt wird, welche Ladung erforderlich ist, um die Stabilisierung des gewünschten Systeme bei einem optimalen Stand zu erzielen. Das gewünschte Endergebnis kann entweder in einer Ausflockung, einer Koagulierung, dem Filtrieren, einer Dispersion oder einer Stabilisierung bestehen. Das ZP und das gewünschte Endergebnis sind die bestimmenden Faktoren ebenso wie die allgemeine Klasse von chemischen Zusätzen, die zur Erzielung der gewünschten Stabilisierung ausgewählt werden sollen. Diese kann durch Verwendung von organischen oder anorganischen kationischen Elektrolyten geschehen, einschließlich anorganischen Chemikalien, wie Eisen-HI« Chlorid, Aluminiumhydroxid und dergleichen und synthetischen organischen Polyelektrolyten, die entweder kationisch, anionisch oder nicht ionisch und Polymere verschiedener Kettenlänge sein

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können. Die Organischen Polyelektrolyten umfassen u.a. _f Polymere, wie kationische. Polyalkylenimine und nicht -ionische oder anionische; Polyacrylamide, wobei die letztgenannten besonders zur chemischen "Brückenbildung¹· zwischen Teilchen geeignet sind. Die auszuwählenden bestimmten Polyektrolyten können nach Bedarf ,' und Eignung ausgewählt werden und bilden als solche keinen Teil der vorliegenden Erfindung außer daß sie-bei dem Verfahren Verwendung finden. . _:

Wenn.die Kategorie der Chemikalien festgestellt ist, kann das "Zeta-Meter". dazu beitragen festzustellen, welche Stoffe verwendet werden sollen. Die kationischen Stoffe wirken in Richtung einer Verminderung des negativen ZP auf den Ausflockungs-Nullpunkt für eine maximale Ausflockung hin und die langkettigen Poly- . elektrolyten, wie die Polyacrylamide, koagulieren die gebildeten Flocken zur Bewirkung eines schnellen Absetzens.

Wenn die zu untersuchende Probe mit Hilfe des "Zeta-Meters" ausgewertet ist und das System manuell mit Chemikalien eingestellt ist auf Grund der Ablesungen des "Zeta-Meters" bis hin zu einem optimalen ZP wird das Wasser durch einen in die Strömung eingeschalteten Detektor durongeleitet, von welohem kontinuierliche Ablesungen abgenommen werden. Diese Ablesungen werden dann die ZP-Steuerung des Systeme mit einem eingebauten minimalen und maximalen Bereich, um ein ständiges Suchen auf einem Hegler, der nachfolgend, beschrieben wird und an den Detektor angeschlossen - ist, zu vermeiden, Dieser Regler gibt die Messungen des Detektors wieder und betätigt automatisch, wenn ein vorbestimmter minimaler oder maximaler ZP-Wert wiedergegeben wird, die Ausflußmenge von zwei oder mehreren Pumpen, die daran angeschlossen sind« Diese Pumpen sind an einen Vorrat eines kationischen Stoffes, der zur Senkung dee negativen ZP-Wert es bzw. an einen Vorrat. eines anionischen Stoffes, der zur Erhöhung des negativen ZP~Wertes verwendet wird, angeschlossen«

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Ein im Regler eingebauter "Totbandbereioh" verhindert Regeleohvankungen und erlaubt eine vorbestiamte zulässige Schwankung dee ZP iitt Syatea. Unterhalb dieses Bereichs veranlasst ein Anstieg des negativen ZP die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der einen Pumpe durch den Regler und ein Abfall des negativen ZP ändert die Strömungsgeschwindigkeit der anderen Pumpe. Bei der Durchführung des Verfahrens können beide Pumpen so angeordnet sein, daä ihre Strömungsgeschwindigkeiten gleichzeitig geändert werden, wobei erreicht wird, daß bei Erhöhung oder Senkung der Strömungegeschwindigkeit der einen Pumpe die Betätigung der anderen in umgekehrter Richtung gleiohseitig erfolgt.

Zusammenfassend mist das "Zeta-Meter" das ZP oder die Ladung von Teilohenmaterial im System _t hilft bei der Auswahl der entepreohenden Chemikalien sur Ersielung einer vorbestimmten ionischen Stabilität und bestimmt die Menge und die Art der Zusätze, die erforderlich sind, um optimale Ergebnisse su erreichen. Das automatische System wird auf der Basis dieser Werte kalibriert und Übernimmt von diesem Punkt ab die Eine teilung der Verfahreneschritte.

Da das "Zeta-Meter* nicht sur kontinuierlichen Probeentnahme sjufr dem System verwendet werden kann, wird der Detektor» der die Fähigkeit der Probeentnahme hat, derart kalibriert, daß Meßwerte entsprechend denen des "Zeta-Meters" erhalten werden. Jede erhebliohe Änderung bei dieser Ablesung, die durch Änderungen des VerunreiMigungsgehalts der Flüssigkeit verursacht ist, kann durch elektronische Impulse korrigiert werden, die eine entsprechend« Einspeisepumpe für Chemikalien steuert.

Zn dem gewöhnlichen System strömt die Flüssigkeit duroh mehrere nacheinander angeordnete Klärbecken. Diese stellen offene Becken dar, in denen die Flüssigkeit über längere Zeitspannen von swei

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bis vier Stunden oder darüber verbleibt, wobei die festen Stoffe absitzen gelassen werden. Die Flüssigkeit wird anschließend in das sekundäre System zur Belüftung und biologischen Oxydation eingepumpt» wonach sie in zusätzliche Klärbecken abfließt.

Die Notwendigkeit, viele Klärbecken in dem obengenannten System zu verwenden, ist auf die Unfähigkeit des Systems zurückzuführen, die Kolloide wirksam auszuflocken und zu koagulieren, so daß sie durch Ausfällung gleichseitig mit der Entfernung der anderen feststoffe entfernt werden können·

Nach dem erfindvmgsgemäßen System tritt das verunreinigte Wasser in das Reinigungssystem ein und fließt im allgemeinen zuerst durch einen Kiesfang (nicht dargestellt), in welchem große Teilchen von Kies, Steinen usw. entfernt werden. Die Verwendung eines Kiesfangs ist üblich und bildet keinen Teil der Erfindung·

Das Wasser fließt dann gewöhnlich durch eine Zerkleinerungskanaer (nicht dargestellt), in welcher Papier, Lumpen und der-: gleichen zerkleinert und entfernt werden. Diese Kammer bildet ebenfalle keinen Teil der Erfindung.

Aue de*⁰ Zerkleinerungskammer strömt das Wasser durch die Leitung 10 in einen.Ausflookungsbehälter 12.j Dieser Ausflookungsbehälter 12 besteht aus einem offenen Tank, der in mehrere Becken durch TrennwändeH unterteilt ist. Die Trennwände sind abwechselnd im Abstand von dem einen Ende von der gegenüberliegenden Wand des Tanks angeordnet, wobei eine abwechselnde Anordnung von Trennwänden von der einen Wand im Abstand angeordnet ist und die angrenzenden Trennwände von der gegenüberliegenden Wand im Abstand angeordnet sind, so daß ein gewundener Weg für den Wasserstrom geschaffen wird.

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Jedes Becken ist mit MischrUhrern 16 ausgerüstet, die Umfangsgeschwindigkeiten besitzen, die gleichmäßig von etwa 26m/min im ersten Becken auf etwa 10,8m/niin im letzten Becken abfallen. Biese Paddelrührer dienen dazu, daß die Feststoffe im Abwasser aufeinandertreffen und eine ε-usgeflockte Masse aufbauen.

Das Wasser, das die ausgeflockte Hasse enthält, wird anschließend durch eine Leitung 18 in ein Klärbecken oder Absitzbecken 20 geleitet. Hier läßt man die ausgeflockte Masse absitzen oder ausfällen und der Niederschlag wird entfernt. Das geklärte Wasser wird danach durch Leitungen 22 in ein Belüftungsbecken zur Oxydation und gegebenenfalls zur Einwirkung von Bakterien geleitet, in welchem die organischen Abfallstoffe , die im Wasser verbleiben_fdurchssrobe3akterien, die darauf leben, abgebaut werden. Das gereinigte Wasser fließt dann durch die Leitung 26 in den Vorfluter.

Wenn das verunreinigte Wasser aus dem Klärbecken 20 ausfließt, wird eine Probe entnommen und auf das ZP geprüft. Dieser Test wird mit Hilfe des genannten "Zeta-Jteters" durchgeführt, das mit 28 bezeichnet ist. Das "Zeta-Meter" bestimmt die elektrophoretisch^ Beweglichkeit der Kolloide, die in der Flüssigkeit suspendiert sind. Aus dem erhaltenen Wert der elektrophoretischen Beweglichkeit kann das ZP der Teilchen leicht mit Hilfe einer graphischen Darstellung, die auf der einfachen Gleichung nach Helmholtz-Smoluchowski basiert, eingeengt werden. Das "Zeta-Meter" selbst besteht aus einer Elektrophorese-Zelle, einer verspiegelten Zellenbasis und einem Zellenhalter, einer klappmesserartigen Zellenbeleuchtung, einer Gleichstrom-Kraftquelle mit variabler Spannung, die mit einem Präzisionsvoltmeter ausgerüstet ist, einem Mikroamperemeter mit dreifachem Nebenschluß, einer Anschlußleitung für die Zellenbeleuchtung , einem

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elektrischen Verzögerer und einem modifizierten stereoskopischen Mikroskop,

Nach der Bestimmung des ZP wird die Probe durch Zugabe bestimmter Zusatzstoffe behandelt, bis dps ZP auf den Ausflockungs-Nullpunkt für die maximale Ausflockung eingestellt ist. Bei wässrigen Systemen ist dieses ZP allgemein negativ und die verwendeten Zusätze sind kationischer Natur. Solche Zusätze können anorganische Elektrolyse sein, wie Eisen-III-chlorid, Aluminiumhydroxid oder dergleichen oder synthetische organische Polymere, wie Polyäthylenimin. Langkettige organische Polyelektrolyten, wie langkettige Polyacrylamide, werden ebenfalls vorzugsweise zugesetzt um Brücken zu bilden, wodurch die gebildete ausgeflockte Masse zur schnellen Absetzung koaguliert wird.

Auf Grund der durch das "Zeta-Meter" erhaltenen Informationen läßt man die ermittelte Art und Menge der Zusatzstoffe in vorbestimmter Menge und Geschwindigkeit in den Ausflockungsbehälter 12 einfließen. Diese Zusätze, die aus Ausflockungsmitteln und Polyelektrolyt-Brückenbildnem bestehen, regulieren die Ausflockung und Koagulierung in dem Behälter 12 dadurch, daß der ZP-Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufrechterhalten wird, wodurch die erhaltenen Teilchen nach dem Eintritt in das Klärbecken ausgefällt und zusammen mit den anderen festen Stoffen entfernt werden.

In die Ausflußleitung 22 ist ein Detektor 30 für strömende Flüssigkeiten eingesetzt, der dazu dient, die Flüssigkeit abzutasten, die aus dem Behälter 20 ausströmt, und jede erhebliche Änderung des ZP des Materials im Behälter 12 festzustellen. Der Detektor 30 ist vorzugsweise ein handelsübliches Instrument "Hydroscan", das von der Firma Leeds & Northrup Company hergestellt wird. Diesee Instrument besteht aus zwei Hauptbauteilen,

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einem Probenentnahmeteil und einem Indikator. Der Probenentnahmeteil besteht (a) aus einem Zylinder mit geschlossenem Ende und Elektroden, (b) einem Kolben, (c) einem Synchronmotor, (d) einem Bimetallstreifen, (e) einem Reed-Schalter, (f) einem Festkörperverstärker, (g) einer Energiezufuhr und (h) einer Abschirmung aus rostfreiem Stahl mit gegenüberliegenden Teilen, durch die die Flüssigkeit fließt. Der Indikator ist ein Mikroamperemeter-Nullgerät mit einer Skala von -10 bis 0 bis +10 in beliebigen Einheiten und Auswahl- und Dämpfungeeinstellknöpfen· Die vom Indikator abgegebenen elektrischen Meßsignale werden in den nachfolgend beschriebenen Regler eingespeist. Diese "Hydroeoari"-Einheit ist in einem Merkblatt D2.5001—1969 der Firma Leeds & Northrup Company mit dem Titel "LAB Hydroscan Streaming-Current Detector⁴ beschrieben.

Wenn die Flüssigkeit durch die "Hydrosoan" - Einheit durchströmt, verteilen sich die aufgeladenen kolloidalen Teilchen auf der Oberfläche des Kolbens und der Zylinderbohrung· Der Synchronmotor treibt den Kolben an, der mit vier Hertz in dem Zylinder mit dem geschlossenen Ende hin- und hersohwingt. Der Kolben ist looker im Zylinder befestigt und seine Auf- und Abwärtsbewegung schafft eine laminare Strömung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand, durch die die Gegenionen von 4en unbeweglich gemachten absorbierten Teibhen einer Schwerkraft unterworfen werden. Silberelektroden, die am Zylinderende befestigt sind, fühlen die Strömung der Gegenionen, ab.,, die sich., mit konstanter. Frequenz.im ringförmigen Bereioh bewegen.

Die durch die Strömung erzeugte Spannung der Frequenz von 4 Herts, die in der genannten Weise erzeugt wird, wird verstärkt, wobei der Eingang in den Verstärker kapazitiv gekoppelt ist, um eine Diskriminierung des Hauschens zu erzeugen, und der Ausgang mit eine» Transformator gekoppelt ist, um eine Isolierung zu erreichen.

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Sin Magnet und ein Bimetallstreifen, die mit dem Kolbenantrieb verbunden sind, betreiben ein/Seed-Schalter, der in einem Empfänger-Signalumsetzer zur Gleichrichtung des Stroms von 4 Herts arbeitet· Das abgegebene Gleichstromsignal stellt die durchschnittliche Ladungsdichte dar. Das Signal wird durch das Mikroamperemeter als Nullinstrument gedämpft und wiedergegeben ^;.

Mit Hilfe der genannten "Hydrosoan¹¹-Einheit wird jede erhebliche Änderung des ZF der Flüssigkeit im Becken 20 wiedergegeben, die gegebenenfalls auftritt, wonach diese Einheit 30 den Regler 32 betätigt. Dieser betätigt wiederum ein Pumpensystem, das nachfolgend beschrieben wird, wodurch die jeweiligen Mengen der Zusätze, die in den Behälter 12 strömen, verändert werden.

Der Regler 32 besteht ebenfalls aus einer handelsüblichen genormten Vorrichtung in Form eines Systems der Firma Leeds & Northrup, das als P.A.P.-Regler bezeichnet wird. Dieses System besteht aus (a) einem Primärteil, der auf die veränderliche zu regelnde Menge anspricht, (b) einem Wiedergabegerät oder Anzeigegerät, das die am Ausgang des Primärteils auftretenden Werte mißt und ein Einstellgerät für Regelgrößen umfaßt, das dem Regler Signale gibt, wenn die variabeln Regelgrößen vom Einst ellwert abweichen, (o) einem Regler, der automatisch eine Stellung des Antriebs hervorbringt, die den Anforderungen der Eingabe des geregelten Verfahrens entspricht und eine Proportionalwirkung , eine Wirkung in der Ruhelage, einem differenzierend wirkenden Einfluss und eine Näherungswirkung ausübt, um das richtige Ansprechen der Steuerventile für die Pumpeneinheiten einzustellen, (d) einem elektrischen Antrieb, der sich in beiden Richtungen dreht je nach den Reglersignalen und der mechanisch ait dan. Reglerendteil gekoppelt ist und (e) _ein Steuerventil , das als Endglied der Regelkette dient.

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Der genannte P.A.T. - Regle * ist in einer Firmenechrift der Firma Leeds & Northrup "Ser.es 80-3-Action P.A.T. controller, Directions-177529, Series 1¹ beschrieben»

Der P.A.T.-Regler 32 1st mi; einer Hegeleinrichtung 34 für die Pumpen verbunden, die s aktiv wenigstens zwei Pumpen 36 und 33 betätigt. Diese Pump in sind jeweils an die entsprechenden Vorratsbehälter für die chemischen Zusätze (nicht dargestellt) durch die Leitungen 40 und 42 angeschlossen. Die Pumpe 36 ist durch die Leitung 44 mit einem Einlaß 46 im Behälter 12 zur Einspeisung von kationiuehen Stoffen verbunden« während die Pumpe 38 durch die Leitung 43 mit einem Einlaß 50 im Behälter 12 zur Einspeisung von anionis?hen Stoffen verbunden ist.

Es kann jede geeignete Regeleinrichtungα oke seifOTiV*die Pumpen 36 und 43 entsprechend den aus dem P.A.T.-Regler abgegebenen Signalen betätigen kann. Im vorliegenden Fall ist bevorzugt, eine handelsübliche Vorrichtung zu verwenden, die in der Firmenschrift der Firma Leeds & Nirthrup "10675 Sequence Control Units; 177554» Issue 1" beschriebe.! ist.

Diese Folgeregeleinheit 10675 treibt einen Kurbelarm an, der mit dem Kolben der einen Pu;ape verbunden ist, bis zur Grenze

dessen Bewegung in der einen Richtung, und der Antrieb wird . anschließend automatisch auf einen Hebelarm übertragen, der mit-dem..Kolben, der anderen Pumpe verbunden ist. Der elektrische Punkt, bei welchem dieser Übergang stattfindet, ist einstellbar. Der Hub der Pumpen kann dahsr geändert oder vollständig ausgeschaltet werden, wenn eich lie Polgeregeleinheit bewegt. Es ist manchmal zweckmäßig, daß der Übergang des Antriebs von einer Pumpe auf die andere Pumpe stattfindet, bevor die Pumpe, die den einen oder den anderen Zusatz steuert, vollständig abgeschaltet wird, so daß immer eine gewisse Menge von beiden Zusätzen in den Ausflockungsbehälter 12 eingegeben wird.

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Sie Pumpen können von jeder zweckmäßigen und geeigneten Bauart sein. Ein geeigneter Pumpentyp ist z.B. eine Pumpe, die von der Firma MR Company, Philadelphia, Pennsylvania, U.S.A. unter der Bezeichnung "Milroyal controlled Volume Pumpe vertrieben wird, Diese Pumpe ist in.der Firmenschrift Nr. 35»OO1 vom Juli 1965 dieser Firma beschrieben.

Der Detektor, der Regler und der^Mechanismus für den Pumpenbetrieb, die oben erwähnt sind, sind nicht notwendigerweise auf bestimmte handelsübliche Geräte, wie sie genannt wurden, beschränkt. Diese Geräte sind lediglich besondere Beispiele derartiger Geräte, jedoch können auch andere Geräte verwendet werden,, die die gleichen Funktionen ausüben. Die Erfindung liegt somit nicht in einer bestimmten verwendeten Ausrüstung, sondern in der allgemeinen Kombination von Elementen, die das vollständige System zur Regulierung des ZP der Anfangsstufe der Wasseraufbereitung bilden.

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Claims

- 17 -Patentansprüche r

1. Verfahren zum Entfernen kolloidaler Stoffe aus einer strömenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichne t, daß man das Zetapotential der Flüssigkeit an einer vorbestimmten Stelle im Strömungsweg der Flüssigkeit mißt, in unmittelbarer Nähe dieser Stelle in die Flüssigkeit chemische Zusätze, durch welche die kolloidalen Teilchen in der Flüssigkeit ausgeflockt und koaguliert werden, in einer solchen Menge einbringt, daß das Zetapotential der Flüssigkeit bis auf einen vorbestinmten Wert gebracht wird, bei der von der Meßetelle abfliegenden Flüssigkeit Zetapotentialänderungen mißt und die Menge der chemischen Zusätze, die in die Flessigkeit eingebracht werden, entsprechend den Abweichungen des Zetapotentials von dem vorbestimmten Wert ändert.

2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennze i c h η e t, . daft man die Behandlung bei einer Flüseigkeit durchführt, die durch tine Reinigungsanlage strömt, die ein Ausflockungsbecken und ein Klärbecken im Anschluß an den Einleitungeteil der Reinigungean age umfaßt und wobei die vorbestimmte Stelle an das Klärbecken angrenzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung an Abwasser durchführt· '

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e k e η nzeichnet, daß man als chemie ehe Zusätze ionische anorganische oder organische Verbindungen verwendet. "

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η nzeichnet, daß man die Flüssigkeit anschließend durch ein Belüftungsbecken zur Oxidation strömen läßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Teil jedes Zusatzes fortwährend einströmen läßt.

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7# Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere zur Abwasserreinigung, bestehend aus einem Ausflockungsbecken, einem Klärbecken und einer Belüftungsflache für die Flüssigkeit, die miteinander in Verbindung stehen, sowie einem Einlaß in das Ausflockungsbecken, dadurch g e, k e η v^ ζ effi h η e t, daß der Einlaß (10) über die Flüssigkeit in Verbindung mit Vorratsbehaitern für chemische Zusätze, die das Zeta-» poteii^iait der Flüssige it regeln, und mit Vorrichtungen zur Einstellung der relativen Mengen u ad Strömungsgeschwindigkeiteil dieser Zusätze steht, daß eine Abtastvorrichtung (30) in den Ötrömüngsweg zwischen dem Klärbecken (20) und der Belüftungsanlage (24) eingeschaltet ist, die derart aufgebaut und angeordnet ist, daß sie das Zetapotential der aus dem Klärbecken (20) abfließenden Flüssigkeit mißt, und daß eine RegelVorrichtung, die von der Abtastvorrichtung (30) bei einer Abweichung des Zetapotentials von einem vorbestimmten Wert betätigt wi?d, mit wenigstens einem der Vorratsbehälter für chemische Zusätze in Verbindung steht, die derart aufgebaut und angeordnet ist, daß sie die Strömungsgeschwindigkeit und Menge der Zusätze gemäß den Messungen der Abtastvorrichtung (30) ändert'·- ^: '"'■ ' " "■ ■ ■ ' ■■"■-.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich-

n β t, daß die Regelvorrichtung aus einem Kegler (32), der mit der Abtastvorrichtung (30) elektrisch verbunden ist, und wenigstens einer Pumpe (36 bzw.38) besteht, die durch den Regler (32) derart betätigt wird, daß der Regler (32) den Kolbenhub des Pumpenkolbens entsprechend dein von der Abtastvorrichtung (30) empfangenen elektrischen Signalen ändert, und daß die Pumpe (36 bzw»38) außerdem zwischen den Einlaß (10) und den Vorratsbehältern für die Zusätze eingeschaltet ist«,

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn ζ e lehnet, daß wenigstens zwei Vorratsbehälter für Zusätze vorgesehen sind, die jeweils mit einer Pumpe (36,38) und einem Regelventil (34) •verbunden sind,

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