DE2246628A1

DE2246628A1 - Vorrichtung zur behandlung von abwasser

Info

Publication number: DE2246628A1
Application number: DE19722246628
Authority: DE
Inventors: Donald F Prof Othmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1974-03-28

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von häuslichen oder anderen Abwässern.
Die Abwasserbehandlung wird entweder unter Anwendung der Sedimentat ion oder unter Anwendung einer Oxydation oder unter Anwendung bei-der Behandlungsarten durchgeführt. Die korrespondierende Patentanmeldung ... vom ... beschreibt ein Verfahren, bei welchem ein Schmutzwasser mit Hilfe einer Pumpe, die saugseitig Luft oder Sauerstoff mit ansaugt, durch einen Hochdruckoxydationsreaktor geführt wird, um eine Steigerung der Oxydationsgeschwindigkeit, mit der organische Verunreinigungen in den gelösten oder in Schwebe gehaltenen organischen Verschmutzungen abgebaut werden zu erzielen, indem eine höhere Konzentration des in der flüssigen Phase verfügbaren Sauerstoffes ausgenutzt wird, welche sich daraus ergibt, daß Sauerstoff bei höherem Druck eine größere Löslichkeit in Wasser aufweist.
Die Oxydation kann vollständig durchgeführt werden, so daß als Endprodukt Kohlendioxyd entsteht oder sie kann nur als Teiloxydation vollzogen werden, um unlösliche Feststoffe zu erzeugen, die aus den Stoffen ausgefällt werden, die vorher Lösungen oder Suspensionen von Kolloiden und anderen großen organischen Molekülen und Molekülkomplexen waren.
Die vorliegende ERfindung betrifft eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der einige Merkmale der in der korrespondierenden Patentanmeldung offenbarten Erfindung angewendet werden können einschließlich der Sedimentation, die sowohl zugleich mit als auch vor oder nach einer Oxydation durchgeführt werden kann.
Diese Behandlung kann sowohl bei atmosphärischem Druck oder bei den in der korrespondierenden Patentanmeldung erwähnten Druckwerten von bis zu 10 oder mehr Atmosphären Überdruck erfolgen.
Ein steigender Druck wird auf die Passagierschiffreedereien der Binnenwasser- als auch der Seeschiffahrt ausgeübt, um zu erreichen, daß eine Verbesserung der Behandlung der Abwässer durchgeführt wird, die bisher normalerweise einfach über Bord gepumpt werden.
Speziell Touristenschiffe verunreinigen die Häfen von Erholungsstädten, an denen sie anlegen oder die Piers, an denen sie für mehrere Tage oder länger längsseits gehen, erheblich Mehrere solcher Schiffe mit jeweils ein- oder zweitausend Passagieren versetzen die Häfen solcher Urlaubsplätze, zu denen die Passagiere eigentlich zur Erholung anreisen, in einen mehr als unschönen Zustand.
Bisher wurden entweder nur sehr geringe oder gar keine Versuche gemacht, solche Abwässer zu behandeln, denn die Wässer wurden entweder nur einfach längsseite entleert oder im besten Falle in Tanks unter Deck gesammelt, bis das Schiff wieder auf offener See war und die Abwässer dann in das Mehr gepumpt wurden. Das zunehmende Bewußtwerden der Gefahren und Unannehmlichkeiten der Verschmutzung hat zu einer Steigerung der Forderung nach der Entwicklung und Anwendung von Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern an Bord von Schiffen geführt. Die Entwicklung von Verfahren und Vorrichtungen für solche Behandlungen wurde aber durch die gegebenen Raumgrenzen behindert, durch die gegebenen Gewichtsbeschränkungen und insbesondere auch noch durch die besonderen Stabilitätsprobleme an Bord von Schiffen, denn ein Schiff rollt und schlingert. Diese Schwierigkeiten werden aber durch die vorliegende Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die sogar noch einfacher, wirkungsvoller und wirtschaftlicher arbeitet als die herkömmlichen an Land arbeitenden Vorrichtungen, wobei zusätzlich für den speziellen Einsatz auf Schiffen noch besondere Vorteile erzielt werden.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist vollständig geschlossen ausgebildet, sie kann also keinerlei Flüssigkeit durch überlaufen infolge der Schiffsbewegungen verlieren noch können unangenehme Gase aus dem umschlossenen Raum entweichen.
Sie wird außerdem so installiert, daß sie nahezu frei von den durch das Schlingern und Rollen des Schiffes verursachten Bewegungen ist, was für die einwandfreie Durchführung der Sedimentation notwendig ist.
Der erste und fundamentale Verfahrensschritt in jedem Abwasserbehandlungsverfahren ist die Sedimentation, die von der Stabilität des Absetzgefäßes abhängt. Diese Stabilität ist an Bord von Schiffen mit den herkömmlichen schweren Anlagen, die eine mehrstündige Behandlungszeit bei Anwendung der bekannten Verfahren erforderlich machen, nur schwer zu erreichen. Dabei ist nicht nur die große Masse dieser Anlagen ein Hindernis für deren Einsatz auf Schiffen, sondern die Bewegung des Schiffes macht solche Anlagen unwirksam.
Es wurde aber gefunden, daß eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern, die nach dem neuen Verfahren der Sedimentation und Oxydation von Schmutzwassern arbeitet, das in der bereits erwähnten korrespondierenden Patentanmeldung offenbart ist, befriedigend betrieben werden kann, wenn die Achse-des Behandlungsbehälters auf einer Lotlinie zwischen dem Auftriebszentrum und dem Metazentrum des beladenen Schiffes angeordnet wird.
Vorteilhafterweise sollte der Schwerpunkt des Behandlungsbehälters in der Nähe des Auftriebszentrums des Schiffes liegen.
Auf diese Weise erreicht man ein Minimum an Schiffsbewegung, die geeignet wäre, die Sedimentation zu stören. Das ist besonders dann der Fall, wenn der Sedimentationsbehälter in eine#r Kardanaufhängung gehalten ist, die eine Pendelbewegung des Behandlungsbehälters ermöglicht und auf diese Weise automatisch dafür sorgt, daß die Roll- und Schlingerbewegungen des Schiffes ausgeglichen oder kompensiert werden. Die relativ geringe Zeit, die als Verweil- oder Aufenthaltszeit der Schmutzflüssigkeit im Behandlungsgefäß benötigt wird, um das beschriebene Verfahren wirkungsgemäß durchzuführen, ist auch die Voraussetzung dafür, daß mit verhältnismäßig kleinen Einheiten gearbeitet werden kann, die auch im gefüllten Zustand nur ein geringes Gewicht aufweisen, was besonders praktisch und zweckmäßig ist, wenn es sich um die Anordnung und Unterhaltung dieser Vorrichtungen an Schiffen handelt. Die Achse des Behandlungsbehälters ist vorzugsweise auf der Linie angeordnet, die zwischen dem Metazentrum und dem Auftrieb zentrum des Schiffes oder wenn das unpraktisch oder unmöglich ist, auf einer Lotebene liegt, die durch das Metazentrum, das Heck und den Bug des Schiffes verläuft.
Zur Vermeidung dieser Nachteile kennzeichnet sich die einleitend genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß a) Mittel (3) vorgesehen sind, um das einfließende Schmutzwasser auf einen Überdruck im Clarifier (10) zu bringen; b) Mittel (4) vorgesehen sind, um in das unter atmosphärischem Überdruck zum Clarifier (10) fließende Schmutzwasser sauerstoffhaltiges Gas einzuleiten und Konzentration des Sauerstoffes im Schmutzwasser zu erhöhen und die chemische Reaktionsfähigkeit des Sauerstoffes mit den Schmutz anteilen zu steigern; c) Mittel (8, 9) zum Abziehen und Entspannen von Schmutzwasser mit geringerem Schmutzgehalt vorgesehen sind; d) Mittel zum Herauslösen und Abziehen der Gase vorgesehen sind, um Gas getrennt vom Schmutzwasser mit geringerem Schmutzgehalt abzuziehen; e) Mittel zur Rückführung von wenigstens einem Teil des abgezogenen, geringer verunreinigten Schmutzwassers aus dem Bereich des niedrigen Druckes in den Überdruck des Clarifiers vorgesehen sind, um erneut sauerstoffhaltiges Gas einzubringen und unter uberatmosphärischen Druck in der Flüssigkeit zu lösen die für eine 2- bis 5Omalige-Umwälzunq des Wassers ausgelegt sind.
Unter anderem wird mit der Erfindung# eine Verbesserung und Perfektion folgender Einzelheiten erreicht.
Die Schaffung einer einfachen kompakten Vorrichtung, die im Vergleich zu den herkömmlichen Anlagen zur Behandlung städtischer.
Abwässer klein ausgebildet ist und die Durchführung des- Oxydationsverfahrens gemäß der korrespondierenden-Patentanmeldung und/oder die Durchführung anderer Sedimentationsverfahren gestattet, bei denen die verschiedensten Koagulations-, Flockungs- und Sedimentationszusätze zur Unterstützung des Klärvorganges benutzt werden.
Die Schaffung einer Vorrichtung zur Behandlung von Abwassern, bei der die -Sedimentation an Bord von Schiffen durchgeführt werden kann und dabei von der normalen Schlinger- und Rollbewegung des Schiffes aufgrund der besonderen Aufhängung und Abstützung sowie der besonderen Lage in bezug auf die Geometrie des Schiffes unbeeinflußt bleibt.
Die Schaffung einer einfachen Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser an Bord von Schiffen, die nur wenig Raum in Anspruch nimmt und bei Anwendung ein sehr gut gereinigtes abfließendes Wasser abgibt, wenn sich das Schiff in Häfen befindet und die in etwas abgewandelter Form betrieben werden kann, wenn sich das Schiff auf hoher See befindet, um bei dieser abweichenden Betriebsweise den während des Hafenaufenthaltes angesammelten Schlamm zu behandeln.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
Figur 1 zeigt eine Schemaschnittansicht einer erfindungsgeiaß ausgebildeten Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser an Bord von Schiffen, die auch in vereinfachter Form zur Verwendung an Land geeignet ist.
Figur 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen inneren Schacht und weitere Einbauten bei längs der Linie A-A in Figur 1 verlaufender Schnittebene.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht in teilweise geschnittener Darstellung, die eine Alternativausführung des oberen Lagers der Hohlwelle darstellt.
Figur 4 zeigt ein unmaßstäbliches Diagramm einer Schnittansicht der kardanischen Aufhängung der Vorrichtung.
Die erfindungsgemäß ausgebildete, in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist um einen Behälter 10 herum aufgebaut, in welchem sich mittig ein Schacht 26 befindet, der innerhalb eines im Behälter angeordneten Kegels 21 angeordnet ist, während im oberen Bereich des Behälters 10 eine innere Überströmrinne 8 angeordnet ist, die sich um den Behälterumfang erstreckt und zur Ableitung des gereinigten abfließenden Wassers dient. Eine hohl ausgebildete Welle 7, die zur Zuführung des zufließenden zu reinigenden Wassers dient, trägt eine Reihe von Kratzern, die von Kratzerrahmen 30 gehalten werden, die ihrerseits, wie an sich bekannt, in der Mitte angelenkt sein können, um bei Hindernissen nach oben ausweichen zu können.
Rohschmutzwasser, das zuvor gesiebt worden ist, um Teilchen die über 38 mm groß sind zu entfernen, wird anschließend einer Zerkleinerungsbehandlung zugeführt, um die Teilchengröße auf unter 6 mm zu reduzieren. Das zufließende Wasser tritt durch ein Rohr 1 ein, welches mit einem Drosselventil 2 ausgerüstet ist, das sich auf der Saugseite einer Pumpe 3 befindet, die von einet Motor 39 aus angetrieben-ist. Durch das Drosselventil wird an der Saugseite ein Unterdruck als Vorlast erzeugt. Diese Unterdruckwirkung führt dazu, daß Luft durch .eine Rohrleitung 4, die mit einem Ventil ausgerüstet ist, eingezogen wird und in der Pumpe 3 innig mit dem Wasser vermischt wird. Es wird hier zwar von Luft gesprochen, aber handelsüblicher Sauerstoff mit 90 oder sogar 99#%fger Reinheit kann verwendet werden oder an seiner Stelle auch mit Sauerstoff angereicherte Luft, um die Vorteile der Verfahrensdurchführung zu erreichen, die in der korrespondierenden Patentanmeldung beschrieben sind. Eine wesentliche Menge an Flüssigkeit aus vorhergehenden Behandlungen kann durch Vermischen mit der einströmenden Flüssigkeit und durch Einziehen weiterer Luft beim Passieren der Pumpe 3 zurückgeführt und erneut durch die Behandlung geleitet werden. Alternativ dazu kann die Pumpe 3 aber auch dann, wenn sie nicht be#nötigt wird, durch ein*Ventil vom Behandlungssystem getrennt und ausschließlich eine Sedimentation ohne Einführung von Luft durchgeführt werden, wobei eine mit einem Ventil ausgerüstete Einspeisungsleitung 11 benutzt wird.
Sowohl bei einem Arbeiten mit oder ohne Pumpe 3 können Hilfsstoffe zur Verbesserung der Koagulation, Flockung und Sedimentation durch Leitungen 38 oder 380 zugeführt werden. Es können die herkömmlichen Zusätze, wie Eisenchlorid oder Alaun verwendet werden oder die besonderen Materialien, die in einem Klärsystem zu besseren Ergebnissen führen, wie sie in den US-Patenten Nr. 3 338 828 und 3 388 060 erwähnt sind, wobei es sich um Polyelektrolyte, mit Säuren behandelte Flugasche handelt und wobei auch hinreichend Kalkmilch hinzugefügt-werden kann, um den pH-Wert auf einen Bereich von 10,5 oder 11 einzustellen.
Die mit Luft angereicherte und mit eventuellen Zusätzen versehene Flüssigkeit fließt im Inneren der Welle 7 (in Seitenansicht dargestellt) nach unten-und tritt durch eine Anzahl von Düsen 28 aus, die so geformt sind, daß sich die hydraulische Reaktionswirkung eines Düsenausstoßes. ergibt. Diese Einzelheit ist ausführlicher in Figur 2 erläutert, wobei die Düsenstrahlen der einfließenden Flüssigkeit auf Winkeleisen oder Leitbleche 27 treffen, die am zentralen Schacht 26 befestigt sind und zur Folge haben, daß die Welle umgekehrt zur Austrittsrichtung der Düsenstrahlen gedreht wird.
Zusätzlich zu dieser Wirkung eines Gewinns hydraulischer Energie ergibt sich eine ausgezeichnete Mischung der einströmenden Flüssigkeiten mit Schlammanteilen, die sich bereits im unteren Teil des Behälters 10 gesammelt hatten.
Eine zusätzliche leicht ansteigend gekrümmte Ausbildung der Düsen 28 gemäß Figur 1 fördert eine nach oben gerichtete Bewegung der Flüssigkeit im Schacht, die zur Folge hat, daß einige der Feststoffteilchen des Schlammes, die schon ausgefällt wurden, mit nach oben getrieben werden. Diese Teilchen wirken dann als Kerne anregend zur Bildung von Flocken, die für die Durchführung des Klärvorganges wichtig sind. In den Fällen, wo die beste Durchführung des Verfahrens erfordert, daß ein oder mehrere Zusätze nacheinander eingeführt werden, können diese Stoffe durch die mit Ventilen ausgerüstete Leitung 380 eingeleitet werden und treten dadurch in die Mischzone aus, die im oberen Teil des Raumes liegt, der von dem zentralen Schacht 26 umgeben wird.
Es ergibt sich im Inneren des zentralen Schachtes ein ansteigender Strom von Flüssigkeit, der an dem oberen Ende überfließt, wenn der Mischvorgang fortgesetzt wird. Die gemischte Flüssigkeit strömt dann im Inneren des Kegels 25 nach unten, fließt unter dessen unterem Rand vorbei, wobei sich aus den Flocken größer und größer werdende Aggregate kleinerer Teilchen bilden. Diese Neigung kleiner Teilchen zum Akkumulieren an anderen Feststoffen des Schlammes setzt sich in der Flüssigkeit fort, die unter dem unteren Rand des Kegels 21 vorbeiströmt und hält auch dann an, wenn die Flüssigkeit in dem Raum zwischen der Wand des Behälters 10 und dem Kegel 21 nach oben strömt. Dabei entsteht in einem gesamten Innenraum 16, der zwischen der Behälterwand des Behälters 10 und dem Kegel 21 liegt, eine zunehmend größer werdende-Neigung der größeren Partikelchen zum Absetzen.
Die meiste Luft, die hinzugefügt und unter hohem Druck im Behälter 10 gelöst ist, um den Sauerstoffbedarf zu decken, sowie die ungelöste Luft steigen innerhalb des Schachtes 26 und innerhalb des Kegels 21 nach oben#, verursachen eine Mischung, ohne jedoch zugleich die Klärung zu beeinträchtigen. Die freiwerdenden Gase können durch ein Ventil 67 abgeführt oder durch eine Abflußleitung 9 für das gereinigte Wasser mit abgeleitet werden.
Wenn keine Luft zugeführt wird, vollzieht sich eine Klärung ohne Oxydation.
Infolge des zunehmend größer werdenden zur Verfügung stehenden Durchströmquerschnittes des Raumes, der zwischen der Wandung des Kegels 21 und der Wand des Behälters 10 liegt, wird die Strömungsgeschwindigkeit der ansteigenden Flüssigkeit zunehmend verringert und die Feststoffe setzen sich langsam ab, wobei ihre großen weichen-Flocken alle anderen gelösten Feststoffteilchen anziehen, sogar die kleinsten Teilchen dabei erfassen, so daß eine vollständig geklärte Flüssigkeit durch die öffnungen in der umfänglichen lotrechten Begrenzungswand des Troges 8 fließt und schließlich durch die Abflußleitung 9 austritt.
Die Welle 7, die -zugleich die Eintrittsleitung bildet, ist am oberen Ende mit einem Lager 53 und am unteren Ende mit einem Fußlager 33 ausgerüstet, welches von einem Armkreuz 35 getragen wird, das große- #ffnungen zwischen den Armen freiläßt, um einen freien Durchtritt der Feststoffe zu gestatten, das jedoch fest mit den konischen Wänden eines Schlammsammelbodens 34 verbunden ist.
Infolge des hydraulischen Druckes im Inneren der Welle 7 gegenüber dem niedrigeren Druck im Inneren des Behälters 10, der verursachtwird durch den Druckabfall über den Düsen 28, kann an den Lagern Flüssigkeit lecken. Diese Leckerscheinungen spielen sich jedoch im Inneren des geschlossenen Systemes ab und sind in keinem Fall von Bedeutung.
Das Gewicht der Welle 7 sowie der Kratzer addiert sich zur Reibung, die im Fußlager 33 auftritt, sie wird jedoch wiederum durch den Auftrieb eines Schwimmers 25, der an der Welle 7 befestigt ist und mit dieser rotiert, wieder ausgeglichen, so daß der Reibwiderstand vermindert wird. Der Auftrieb ist außerdem so eingestellt, daß er auch eine Kompensation der nach oben gerichteten Komponente, der Düsenstrahlen bewirkt, die von der Flüssigkeit, die in dem zentralen Schacht ansteigt, erzeugt wird und zu einer nach unten gerichteten Kraftkomponente in der Welle 7 führt.
Der Kratzerrahmen 30 ist an der Welle 7 befestigt und hält die Kratzer 31 so, daß sie langsam rotieren und dabei das Wasser aus dem Schlamm herausschlagen, weil ihr Anstellwinkel zum Radius die Feststoffe in Richtung des Zentrums des konischen Abschnittes des Schlammsammelraumes 34 und damit in Richtung auf eine Aus-.
trittsleitung 17 fördert. Wie bei herkömmlichen bekannten Anordnungen dieser Art sind Vorkehrungen dafür getroffen, daß Frischwasser zur Rückspülung oder Waschung der Schlammleitung 17 und ihrer Verbindungen zur Verfügung steht, um die Vorrichtung im einwandfreien Zustand zu erhalten und Verstopfungen zu verhindern.
Solche Verbindungen sind aber allgemein übliche Praxis und daher in der vorliegenden Vorrichtung nicht eingezeichnet.
Die relativ hohe Durchsatzleistung von Schmutzwasser, die bei Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung erreicht werden kann hat zur Folge, daß nur etwa 70 bis 142 Kubikdezimeter Volumenkapazität des Behälters 10 pro Person benötigt werden. So ist die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung im Vergleich zu konventionellen Abwasserreinigungsanlagen für die Unterbringung auf einem Schiff geeignet, denn sie ist verhältnismäßig klein und leicht. Die Masse und die Größe herkömmlicher Kläranlagen hat bisher, deren Anwendung auf Schiffen generell verhindert.
Es ist ferner möglich, die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung in einer Kardanaufhängung abzustützen, die so hoch wie irgend möglich am Behälter 10 angreift Eine geeignete Ausgestaltung dieser Kardanaufhängung ist in Figur 1 dargestellt. Sie weist einen kräftigen Flansch 40 auf, der am oberen Rand des Behälters 10 angeschweißt ist und eine Dichtung mit aufnimmt, die zwischen ihm und einem anderen Flansch 41 angeordnet ist, der an einem Deckel 55 angeschweißt ist. Bolzen und Zapfen 42 dienen zur Verbindung der beiden Flansche und gestatten es, die Dichtung so anzuziehen, daß sie jedem gewünschten Arbeitsdruck widersteht. Der Flansch 40 bildet den inneren Kardanring und ist mit zwei Lagern 44 ausgerüstet, von denen das eine unmittelbar auf der Vorderseite des Behälters 10, siehe Figur 4, liegt und damit in Figur 1 nicht dargestellt ist, während das andere auf der Rückseite liegt und in Figur 1 in Form des kle#nen in gebrochenen Linien gezeigten Kreises eingezeichnet ist. Ein äußerer Kardanring 43 ist ebenfalls mit zwei Lagerbolzen 44 ausgerüstet, von denen der eine links und der andere rechts liegt. Diese letzteren beiden Kardanbolzen übertragen das Gewicht der Vorrichtung auf einige kräftige Stahlpfosten 48, die zur Schiffskonstruktion gehören.
Dieser Zustand ist in dem Schema wiedergegeben, das die Figur 4 zeigt, wobei der innere Kardanring, in Wirklichkeit der Flansch 40, der an dem oberen Ende des Behälters 10 angeschweißt ist, im Schnitt gezeichnet ist und von dem äußeren Kardanring durch die oberen und unteren (in Wirklichkeit vorderen und hinteren) Kardanbolzen 44 getragen wird. Der äußere Kardanring 43 wiederum wird seinerseits von der schweren Stahlkonstruktion des Schiffes mittels zweier Kardanbolzen 44 gehalten.
Während die Kardanaufhängung in einer Ausführung gezeigt ist, bei der als ein Kardanring der obere Flansch des Behälters 10 verwendet wird, kann diese an sich vorteilhafte Konstruktion auch durch andere Ausführungen ersetzt werden, bei denen der Kardanring entweder oberhalb oder unterhalb des oberen Flan#sches liegt, um die Zubehöreinrichtungen, Rohrleitungen und den Inhalt derselben oberhalb des Schwerpunktes der Gesamtmasse zu unterstützen. Anstelle von einer Kardanaufhängung können auch mehrere Kabel gleicher Länge am Flansch 40 befestigt und zu einer einzigen kräftigen Aufhängestelle oberhalb der Achse des Behälters 10 geführt werden. Diese Anordnung gibt eine einfache Pendelaufhängung zur Dämpfung der Schiffsbewegung, bei der aber etwas größere seitliche Bewegungen der Vorrichtung auftreten.
In der Schemadarstellung gemäß Figur 4 kann angenommen werden, daß die waagerecht verlaufende Mittellinie gleich der waagerecht verlaufenden Mittellinie des Schiffes ist, so daß die beiden äußeren Kardanbolzen Schwenkbewegungen des Behälters 10 bei Schlingerbewegungen des Schiffes gestatten, während die beiden inneren Kardanbolzen den Flansch 40 und damit den Behälter 10 so halten, daß dieser bei Neigungslagen des Schiffes ausschwenken kann. Die Kombination der beiden Gelenke arbeitet so, daß sie nahezu alle Kombinationen von Bewegungen des Schiffes korrigiert. Selbst dann, wenn diese Bewegungen sehr heftig sind, wird die Sedimentation ohne Beeinträchtigung fortgesetzt.
Es wurde gefunden, daß die Sedimentation dann am#wenigsten von der Bewegung des Schiffes beeinträchtigt wird, wenn die Achse des Sedimentationsbehälters auf einer Lotlinie liegt, die sich zwischen dem Metazentrum und dem Auftriebszentrum befindet und dann am besten ist, wenn das Auftriebszentrum des Schiffes und der Schwerpunkt des Sedimentationsbehälters und seines Inhaltes zusammenfallen.
Der Auftriebsmittelpunkt eines Schiffes mag im Hinblick auf andere Belange ein ungeeigneter Ort für die Unterbringung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sein und es kann daher nötig werden, den Behälter 10 in einer tieferen Position unterzubringen. Das ist möglich, obwohl dabei gewisse zusätzliche Bewegungen des Behälters 10 auftreten. Aber unter allen Umständen sollte, wenn irgend möglich, dafür gesorgt werden, daß die Achse des Behälters 10 auf der Linie liegt, die sich vom Schwerpunkt zum Metazentrum des Schiffes erstreckt. Wenn auch diese Anordnung unmöglich ist, dann sollte die Achse des Behälters 10 zumindest in der lotrechten Längsmittelebene des Schiffes ange#ordnet werden, die sich vom Bug zum Heck erstreckt.
Ein Mannloch 66 und ein geeigneter dicht gegenüber den auftreten den Arbeitsdrücken im Inneren befestigter Deckel sorgen dafür, daß der Innenraum des Behälters 10 bedarfsweise zugänglich ist.
Die notwendigen Dichtungen und Befestigungsbolzen sind als herkömmliche Bauelemente nicht gezeigt worden.- Die Zuführungs- und Umwälzpumpe 3 und der zugehörige Motor 39 sind als Einheit auf einer Plattform 64 angeordnet, die auf dem Deckel 55 aufgebaut ist. Die Zuführverbindungen haben dann die geringsten Bewegungen auszuführen, wenn sie auf der Oberseite möglichst nahe an der Ebene der Kardangelenkachsen bzw. Lager der Kardangelenke liegen.
Eine Entlüftungsleitung 67 mit Ventil erlaubt die Ableitung von Gas und sie ist auf dem Deckel des Mannloches 66 angeordnet, sie kann aber auch eine andere Position auf dem Deckel 55 erhalten.
Wie andere Entlüftungsleitungen ist sie mit einem Rohr verbunden, das sich bis über die Konturen des Schiffes hinaus erstreckt.
In der Figur 3 ist eine alternative Ausführung der oberen Verbindung der Antriebswelle 7 und des Zuführrohres 6 sowie einer Einlaßleitung für Zusätze 38 dargestellt, bei der ein zusätzlicher Motorantrieb verwendet wird, um die Welle 7 intensiver als durch die Wirkung des Turbineneffektes der Düsen 28 möglich wäre in Rotation zu versetzen.
Bei dieser Ausführung ist ein oberer Einlaßraum 24 so verkleinert, daß eine kleinere feste Welle 58, die durch geeignete Packungen 56 abgedichtet ist, hindurchtreten kann. Eine Scheibe &7 dient zum Vorspannen der Packung 56. Eine Riemenscheibe 59 soll andeuten, daß die Welle mittels eines nicht gezeigten Motors mir irgendeiner für die Welle 7 geeigneten langsamen Drehzahl in Drehung versetzt werden kann. Das Drehmoment wird über einen Nutenkeil 61 übertragen, der auf einer Verlängerung der Welle 58 aufgenommen ist. Das untere Ende des Keiles 58 ist abgeflacht und greift in einen Schlitz ein, der sich im oberen Ende der hohlen Welle 7 befindet. Bei der Verwendung einer äußeren Antriebsquelle zum Antreiben der Welle 7 können auch zusätzliche in der Ausführung an sich bekannte Rührwerke, die in der Figur nicht gezeigt sind, an der Welle befestigt werden, falls deren Anwendung vorteilhaft ist. Auf die Düsenwirkung der Düsen 28 kann bei solcher Ausgestaltung verzichtet werden und die eintretende Flüssigkeit kann durch eine andere Rohrleitung 111 eingespeist werden, die durch die Wandung des Behälters 10 des Kegels 21 und des zentralen Schachtes 26 verläuft.
Noch eine andere alternative Ausgestaltung der Vorrichtung, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß ein Zahnradgetriebe verwendet wird, welches vorzugsweise unmittelbar oberhalb des Trägers 30 der Kratzer angeordnet ist, wobei an der Welle 7 ein Ritzel befestigt ist, das über ein Zwischenrad mit festem Lager ein größeres Rad der Kratzer oder Rühreinrichtung mit einer erheblich geringeren Geschwindigkeit antreibt (wie etwa das Minutenrad und das Stundenrad einer Uhr beide konzentrisch zueinander mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren).
Durch solche Ausgestaltung erreicht man eine erheblich höhere Rotation der Düsen 28 und erreicht eine größere Mischung im Bereich 24 als bei einer niedrigeren Geschwindigkeit der Kratzer.
Eine solche Antriebseinrichtung kann ihre Antriebsenergie entweder von der Antriebsriemenscheibe 59 oder auch von der Wirkung der Düsen erhalten, wobei deren höhere Geschwindigkeit und niedrigeres Drehmoment in eine niedrigere Geschwindigkeit und ein höheres Drehmoment umgewandelt werden, welches für den Kratzerantrieb erforderlich ist.
Bei der Konstruktion des Behälters 10 und seiner Zubehöreinrichtung wird tunlichst darauf geachtet, daß die Aufrechterhaltung eines Oxydationsdruckes von 1/2 bis etwa 5 atü oder möglicher weise eines Druckes von 10 atü möglich ist, um eine Druckoxydation durchführen zu können, die in der korrespondierenden Patentanmeldung beschrieben ist, bei der Luft oder Sauerstoff in eine Leitung auf der Saugseite der Pumpe 3 eingezogen wird, die aber auch durch eine Leitung 11 zugeführt werden können, wenn die Luft oder der Sauerstoff unter angemessenem Druck stehen.
Bei der verhältnismäßig kleinen Ausführung der Vorrichtung ist der Leistungsbedarf des Motors 39 normalerweise nicht groß genug, um eine Energierückgewinnung zu gewährleisten, wenn Flüssigkeit und Gas aus der Hochdruckzone expandiert werden. Eine solche Expansion tritt ein, wenn die Flüssigkeit aus dem Inneren-des Behälters 10 in den Bereich des niedrigeren atmosphärischen Druckes tritt. Dennoch kann eine Expansionswasserturbine 32 zwischen der Leitung 9, durch die die unter Druck stehende Flüssigkeit austritt und eine Entgasungskammer eingeschaltet werden, um Energie zurückzugewinnen und den Gesamtenergiebedarf zu verringern. Andere Energierückgewinnungseinrichtungen können anstelle der erwähnten Turbine verwendet werden Dadurch, daß der Behälter 10 von der Kardanaufhängung in der Nähe seines oberen Endes gehalten wird, herrscht an dieser Stelle auch die kleinste Bewegung relativ zum Schiff, so daß die Rohrleitungsverbindungen auch die kleinste Relativbewegung, die kleinste Dehnung und Kontraktion erleiden. Die Eintrittsleitung 1 ist zweckmäßigerweise mit einem Schlauch oder einer anderen flexiblen Verbindung mit der Zuführstelle des Schmutzwassers verbunden. Die Zufuhr der chemischen Zusätze durch die Leitung 38 kann ebenfalls eine flexible Schlauchverbindung aufweisen, obwohl in vielen Fällen auch so gearbeitet werden kann, daß diese Additiva getrennt unmittelbar in die einfließende Flüssigkeit bei 1 zugeführt werden. Wenn Luft auf einfache Weise in die Rohrleitung 4 aufgrund der Saugwirkung der Pumpe 3 eingezogen wird, dann braucht keine Verbindung vorgesehen zu werden, wie das etwa dann der Fall sein. muß, wenn Sauerstoff unter Druck verwendet wird und über die Leitung 11 eingespeist wird.
Die beiden Leitungen zur Entlüftung sowie zur Handhabung des Schlammes, die ebenfalls Teil der Vorrichtung sind, können ebenfalls flexible Schläuche aufweisen, über die sie mit starr verlaufenden Leitungen des Schiffes verbunden werden.
Dadurch, daß die notwendigen Zubehöreinrichtungen an der Seite oder auf der Oberseite des Behälters 10 angeordnet und von diesem getragen werden, stehen diese auch stets unabhängig von der Bewegung und Neigungslage des Schiffes lotrecht und es wird ein Minimum an flexiblen Rohrverbindungen benötigt, um diese Einrichtungen mit dem Rohrsystem zu verbinden, das relativ zur Schiffskonstruktion starr verlegt ist. Die Schlammaustrittsleitung 19 ist an der Stelle 19 flexibel ausgebildet, und zwar durch einen Schlauch, was üblich ist, und mit einer Druckwasserquelle verbunden, um eine Rückspülung vornehmen zu können. Das alternativ verwendbare Zuführrohr 111 ist über eine Schlauchverbindung mit dem Zuführrohr für Schmutzwasser verbunden.
Die überströmende mehr oder weniger gereinigte Flüssigkeit tritt durch öffnungen oder über die Oberseite des umfänglichen Wehres, das den Trog 8 begrenzt, durchsetzt das Ventil 12 und fließt dann durch die Austrittsleitung 9. Die Flüssigkeit muß durch die Austrittsleitung 9 so schnell ausfließen, wie sie in das System bzw.
in den Behälter 10 eintritt. Das Ventil 12 in der Austrittsleitung 9 kann diese Austrittsgeschwindigkeit automatisch steuern falls es beispielsweise von einem Schwimmer gesteuert wird oder auf irgendeine andere Weise abhängig vom Flüssigkeitsspiegel im Behälter 10 betätigt wird. (Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind, weil sie zum normalen bekannten Stand der Technik einer Niveauregelung gehören, nicht dargestellt).. Alternativ dazu kann das Ventil auch außerhalb angeordnet werden und die Steuereinrichtungen können außerhalb liegen oder bei innerer Anordnung mit irgendeiner- Betätigungswelle unter Zwischenschaltung einer Stopfbuchse durch die Wandung des Behälters 10 hindurchgeführt werden.
Wenn die Reinigung des Abwassers unter Druck mit Luft durchgeführt wird, um Verunreinigungen im Abwasser zu oxydieren, dann.
werden gewisse Mengen Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxyd oder andere Gase in dem mehr oder weniger gereinigten Wasser, das durch die Austrittsleitung 9 abfließt, weniger löslich, wenn dieses Wasser unter atmosphärem Druck steht. Wenn die#Gase, die bei dem höheren Druck gelöst waren, in einer oberhalb der Löslichkeitsgrenzen bei atmosphären Druck liegenden Menge vorliegen, dann werden sie in einem Entspannungsbehälter 45 abgeschieden, der bequemerweise unmittelbar in der Wandung' des Behälters 10 angeordnet und befestigt werden kann.
Das Austrittsrohr 9 entleert die Flüssigkeit in den Entspannungsbehälter 45, wobei es nach unten gerichtet verläuft und in einem kleinen Winkel zur Innenwand gerichtet ist, um Flüssigkeit am Boden und freigewordenes Gas, welches durch eine mit Ventilen ausgerüstete Leitung 68 abgeführt werden, voneinander zu trennen. Die Geschwindigkeit und die kinetische Energie der Flüssigkeit haben zur Folge, daß diese gegen die Seitenwand des Behälters strömt, daß vorhandene Gas- und Schaumblasen zerstört werden, so daß sich Gas und Flüssigkeit trennen und das Gas durch'die Leitung 68 an der Oberseite entfernt werden kann. Die abströmende Flüssigkeit kapln. durch eine Leitung 37 geführt werden und ist im allgemeinen hinreichend weit gereinigt, um in saubere Gewässer entleert werden zu können.
Durch Schließen der Ventile 68 und 37 und öffnen des Ventiles 36 kann alternativ zu der erläuterten Arbeitsweise aber die aus dem Behälter 10 ausfließende Flüssigkeit für eine erneute Behandlung in den Behälter 10 zurückgeführt werden, wie in der korrespondierenden Patentanmeldung beschrieben ist. Hierzu dienen die Rohrleitungen 70 und 72, die Wasserturbine 32 oder ein anderes äquivalentes Energierückgewinnungssystem und eine Rohrleitung 73, die zu einer alternativen Entgasungskammer 75 führt, die mit einer mit Ventilen bestückten Entlüftungsleitung 69 ausgerüstet ist. Wenn eine vollständige Rückführung der gesamten Flüssigkeit in einem periodischen oder in einer nicht kontinuierlichen Betriebsweise gewünscht ist, dann fließt die gesamte Flüssigkeit aus der Entlüftungskamrner 75 durch das Steuerventil 76, die Leitung 74 und schließlich wieder zurück in die Eintrittsleitung 1. Wenn die gesamte oder nur ein Teil der Flüssigkeit aus dem Entlüftungsbehälter 75 abgeführt werden soll, dann wird diese Flüssigkeit durch eine mit Ventilen ausgerüstete Leitung 77 abgeleitet. Insbesondere dann, wenn Schlamm in einem periodisch geführten Verfahren oxydiert werden soll, kann er aus der Leitung 17 durch die Leitung 70, zu der aus dem'Entspannungsbehälter 45 kommenden Flüssigkeit hinzugemischt werden, wobei der Entspannungsbehälter bei dieser Arbeitsweise lediglich als Leitung dient, denn die Ventile 68 und 37 sind geschlossen.
Das gesamte Gemisch passiert dann durch die Leitungen 70, die Turbine 32, die Leitung 73, die Entspannungskammer 75, das Ventil 76 und die Leitung 74 und tritt schließlich in die Zuführleitung 1 ein, die in diesem Fall keinerlei frisch eintretendes Abwasser führt. Ein vorgeschaltetes Einlaßventil 2 ist während#dieses intermitierenden oder periodischen Betriebes geschlossen.
Die Lage des Entgasungsbehälters 75 ist in der Figur 1 nur schaubildlich dargestellt. Er kann an jeder geeigneten Stelle angeordnet werden. Ein geeigneter Platz ist auf dem Deckel 55 des Behälters 10. Der Entspannungsbehälter 75 kann auch während der üblichen kontinuierlichen Arbeitsweise (ohne Rückführung von Schlamm durch die Leitung 17) benutzt werden. In einem solchen Fall ist das Ventil in der Leitung 72 zu schließen, ebenso das auf der'Austrittsseite der Turbine 32, während die Leitungen 71 und 73 zur Entleerung der Entspannungskammer 75 benutzt werden. In diesem Fall verläßt die Flüssigkeit die Vorrichtung durch das Ventil 76 und die Leitung 74.
Der Entspannungsbehälter 75 muß verwendet werden, wenn Energie durch die Turbine 32 zurückgewonnen werden soll. In anderen Fällen kann die Verwendung der Entgasungs- oder Entspannungskammer 45 vorteilhafter sein. Wenn eine Energierückgewinnung nicht erforderlich ist, Flüssigkeit jedoch zurückgeführt werden soll, dann kann die Flüssigkeit in der Reihenfolge durch die Entspannungskammer 45 (bei 68 entlüftet und mit-einigem Abzug durch die Leitung 37) dann durch die Leitung 36, 70, 71, 74 und die Eintrittsleitung 1 zurück zum Behälter 10 geführt werden. Alternativ dazu kann Flüssigkeit auch durch den Behälter 45 (in diesem Fall nicht durch die Leitung 68 entlüftet) die Leitung 36, 70 f 71, 73, den Entspannungsbehälter 75 (bei 69 entlüftet) bei einem gewissen Abzug durch die Leitung 77 und danach durch die Leitung 76 und 74 zur Leitung 1 geführt werden, um in den Behälter 10 gemeinsam mit durch die Leitung 4 eintretender Luft eingespeist werden zu können.
Im folgenden wird die Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung für eine Sedimentation unter atmosphärischem Druck an Bord eines Schiffes beschrieben.
Vorabgesiebtes Abwasser mit zerkleinerten Fremdkörpern wird als Zufluß durch die Leitung 11, die Einläßkainraer 54 in die Rohrwelle 7 eingeführt und tritt durch die Düsen -28 in den Raum innerhalb des zentralen Schachtes 26 aus. Hier wird ein Ansteigen der Flüssigkeit hervorgerufen, in dem die Austrittsstrahlen-der Flüssigkeit aus den Düsen 28 ansteigen. Diese ansteigende Strömung verursacht einen Auftrieb, der sich auf Schlainmteilchen auswirkt, die bereits im Schlammraum 14 angesammelt und abgesetzt sind. Die ansteigenden hochgewirbelten Schlammteilehen verursachen das Einsetzen des Flockungsprozesses. Dieser Flockungsprozess kann durch chemische Materialien, die durch die Leitungen 38 oder 380 zugegeben werden können, unterstützt werden. Zusätze dieser Art sind in den US-Patenten Nr. 3 338 828 und 3 388 060 beschrieben. Zu ihnen gehören aktivierte Flugasche, Eisenchlorid, Polyelektrolyte und Kalkmilch in einer Menge,. die ausre##icht, um einen pH-Wert in der Größe von 10,5 bis 11,0 einzustellen.
Das entstehende Gemisch fließt nach unten und strömt unter der Unterkante des Kegels 21 entlang in einen Ringraum 22, wo sich die überwiegende Masse der ausgeflockten Feststoffe absetzt. Die Flüssigkeit steigt weiter an, wobei die Klärung fortschreitet. Der Querschnitt im Raum 16, der zwischen dem Kegel 21 und der Wand des zylindrischen Behälters 10 liegt, wird in ansteigender Richtung zunehmend größer, was zur Folge hat, daß die Anstieggeschwindigkeit der nach oben strömenden Geschwindigkeit abnimmt und der Absetzvorgang unterstützt wird. Die Gesamtzeit, während welcher die Flüssigkeit im Behälter 10 verweilt, beträgt 15 Minuten bis 3 Stunden, die übliche Zeitspanne liegt bei etwa 20 bis 45 Minuten.
Durch die Anwendung von Zusätzen der bereits erwähnten Art erreicht man, daß durch die Öffnungen oder die Überströnikante in den Trog 8 hinein und dann durch die Austrittsleitung 9 und das weit geöffnete Ventil 12 sowie die Entlüftungskammer 45 und die Leitung 37 in das Meer, falls es sich um ein Hochseeschiff handelt, oder in einen Fluß, wenn es sich um ein Binnenschiff oder um eine auf dem Land angeordnete Einrichtung handelt, geklärtes Wasser abgegeben werden kann, das nahezu frei von Feststoffen, Bakterien, Phosphaten und Geruchsstoffen ist und dessen biologischer Sauerstoffbedarf um 60 bis 90 % gesenkt worden ist.
Die Bewegungen des Schiffes werden fast vollständig durch das gewählte Aufhängesystem in einer Kardanaufhängung gedämpft und infolgedessen schreitet die Sedimentation fort, ohne daß sie durch die Bewegungen, die auf See hervorgerufen werden, gestört werden kann; das trifft insbesondere dann zu, wenn die Achse des Behälters 10 in einer Vertikalebene liegt, die durch den Bug und das Heck des Schiffes verläuft, die Situation ist noch besser, wenn die Achse des Behälters 10 auf einer Lotlinie liegt, die zwischen dem Metazentrum und dem Auftriebszentrum des Schiffes verläuft.
Der Schlamm, der sich im Schlamm- oder Bodenbereich 13 absetzt, wird von den Kratzern gesammelt, in den konischen Schlammtrichter 34 hineingefördert und kann an dieser Stelle weiter durch entsprechende Schlammeindicker verdichtet werden. (Solche Einrichtungen sind in ihrer Ausgestaltung bekannt und ihre Anwendung ist gebräuchlich, deshalb sind sie in den Figuren nicht dargestellt).
Der Schlamm wird durch die Leitung 17 abgezogen und weiter durch eine mit Ventilen bestückte Leitung 19 geführt. Er weist eine nahezu sterile geruchlose Form auf und enthält normalerweise etwa 10 und mehr Prozent Feststoffe. Der Feststoffgehalt ist unter Umständen noch höher aufgrund der verwendeten Zusätze und der ausgezeichneten Klärungsarbeit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung. Der Schlamm kann durch die Leitung 19 periodisch abgezogen werden und in Beutel aus Kunststoffolien eingefüllt werden, die in einer geeigneten Trommel aufgenommen sind. Bei Schiffen mit Kohle- oder ölfeuerung ist es oft möglich, den gefüllten Kunststoffbeutel in die Brenner unter den Kesseln.zu transportieren, um eine vollständige Verbrennung des Schlammes durchzuführen. Es kann aber auch ein hinreichend großes Ballastgewicht in die Beutel eingebracht werden - die Dichte des Schlammes -ist nämlich nur gerinfügig größer als die des Wassers, das verwendet wird - und danach kann der geschlossene Beutel aus der Trommel in das Meer gekippt werden, in welchem er aufgrund des zugefügten Gewichtes zum Boden sinkt.
Die Verbrennung von rohem Abwasser ist bei einigen Schiffen bereits praktiziert worden; der-Wärmebedarf zur Verdampfung des Wassers ist jedoch beträchtlich. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung wird jedoch über 99 % des Wassers entfernt und es verbleibt nur noch ein vertretbarer Anteil im Schlamm, der während des Verbrennungsvorganges verdampft werden kann, Wenn die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung bei einem Hafenaufenthalt des Schiffes betrieben wird, kann es unter Umständen nicht möglich sein, diesen durch Sedimentation erhaltenen Schlamm abzulagern, obwohl die abfließende Flüssigkeit hinsichtlich ihrer weitgehenden Klärung bei einem biologischen Sauerstoffbedarf von nur noch 10 % der ursprünglichen Belastung unbedenklich, ist. Der Schlamm kann dann in den Kunststoffbeuteln oder in anderen Behältern gesammelt werden bis zu einem späteren Zeitpunkt eine bequeme Möglichkeit zur Abgabe besteht. Wenn sich das Schiff auf hoher See befindet, kann der Schlamm dann in der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung behandelt oder mit Ballastgewichten über Bord geworfen werden.
Der Flüssigkeitsweg ist bei dieser Benutzung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung also bei ausschließlicher Sedimentation unter atmosphärischem Druck folgender - Schmutzwassereintritt bei 11 oder 111 mit Zusätzen, die bei 38 oder 380 zugegeben werden.
Eine Mischung wird im zentralen Schacht 26 und im Flüssigkeitsraum 24 vorgenommen, wobei einige zuvor bereits sedimentierte Schlammanteile aus dem Bodenraum 13 aufgewirbelt und mit beigemischt werden. Der Schlamm wird durch die Leitung 19 und 17 abgeführt, während die Flüssigkeit durch die Leitung 16 ansteigt. Die geklärte Flüssigkeit wird auf dem Wege über den Trog 8, das Ventil 12, die Austrittsleitung 9, den Entspannungsbehälter 45 und die Leitung 37 abgeführt.
Im folgenden wird die Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Durchführung einer Sedimentation und Druckoxydation ohne Rückführung beschrieben.
Die Arbeitsweise ist im wesentlichen die gleiche, wie sie bereits in der korrespondierenden Patentanmeldung beschrieben wurde. Über Siebe geführtes Abwasser, dessen Feststoffanteile geeignet zerkleinert worden sind, wird durch die Eintrittsleitung 1 und das Ventil 2 geführt, welches eine Drosselstellung einnimmt, um einen Saugdruck auf der Saugseite der Pumpe 3 zu erzeugen, durch welchen Luft durch die Leitung 4 angesaugt und zusammen mit der zuströmenden Flüssigkeit in die Pumpe 3 eingespeist wird. Die Luft wird heftig mit der Flüssigkeit in der Pumpe vermischt und bei ansteigendem Druck in der Flüssigkeit gelöst.
Die unter Druck stehende Mischung tritt dann durch die Eintrittskammer 54, wo Koagulationshilfsmittel durch die mit Ventilen bestückte Leitung 38 zugeführt werden könnene Die flüssige Mischung tritt dann durch die Hohlwelle 7 und wird über die Düsen 28 ausgestoßen. Ungelöstes Gas und Blasen steigen nach oben an und treten aus dem Kegel 24 aus, wobei sie aber eine vorteilhafte Mischung und Verwirbelung der Flüssigkeit verursachen. Das freiwerdende Gas kann über das Ventil 67 abgelassen werden ohne die Flockung und Sedimentation im unteren Flüssigkeitsraum 24 innerhalb des Kegels oder im Raum 16 außerhalb des Kegels zu beeinträchtigen.
Aufgrund des hohen Druckes ist eine wesentlich größere Menge Sauerstoff als unter normalen Umständen im Wasser gelöst und es gelingt auf diese Weise, den größten Anteil des biologischen Sauerstoffbedarfes des Abwassers zu decken, da durch, diesen Sauerstoff die meisten organischen Verunreinigungen oxydiert werden, die diesen biologischen Sauerstoffbedarf verursachen. Insbesondere werden auch diejenigen Verunreinigungen oxydiert, die in der Flüssigkeit gelöst sind. Die Koagulation, Flockung und Klärung vollzieht sich in der bereits erwähnten Weise, um die kleinen erzeugten Teilchen zu entfernen. Die Flüssigkeit tritt in erheblichem Maße gereinigt in den Trog 8 ein und wird gesteuert durch das Ventil 12 in den Entspannungsbehälter 45 abgegeben, der über die Leitung 68 zur Atmosphäre entlüftet ist. Die abfließende Flüssigkeit wird durch die mit Ventilen bestückte Leitung 37 in entsprechende Gewässer abgegeben. Schlammteile werden aus dem Bodenraum 13 in den zentralen Schacht 26 in einem aktivierten Zustand infolge der Aufenthaltszeit in diesem Raum angehoben und mit dem in den Raum 24 eintretenden Wasser vermischt. Außerdem tritt aber auch noch Schlamm durch die Zwischenräume des Armsternes 5 in die Leitung 17 und wird über die mit Ventilen bestückte Leitung 19 abgezogen, und wie bereits erwähnt, ausgetragen.
Bei dieser Arbeitsweise kann ein etwas größerer Anteil des bi#ologischen Sauerstoffbedarfes beseitigt werden und die austretende Flüssigkeit ist viel stärker geklärt als wenn nur ausschließlich sedimentiert werden würde, wie im vorstehend erläuterten Beispiel. Die Behandlung der Flüssigkeiten mit Luft, die in der Druckpumpe eingemischt wird sowie die folgende Oxydation eines Teiles der Schmutzstoffe und das Absetzen anderer Schmutzstoffe sowie der oxydierten als Schlamm erfordert im Vergleich zur reinen einfachen Klärung eine etwas größere Verweil zeit, die in der Größenordnung von 1 bis 2 Stunden liegt.
Der Strömungsweg bei diesem Sedimentations- und Druckoxydationsverfahren ohne Rückführung ist der folgende: - Abwasser fließt in die Eintrittsleitung 1 über das Ventil 2 ein. Luft wird durch die Leitung 4 beigemischt und zusammen mit dem Wasser durch die Pumpe 3 geführt und schließlich durch die Leitung 6 mit erhdhtem Druck sowie mit chemischen Zusätzen, die über die Leitungen 38 oder 380 zugeführt werden, weitergespeist. Die Flüssigkeit tritt dann durch die Eintrittskammer 54 in die Hohlwelle 7, verläßt die Düsen 28, gelangt in den Raum 24, anschließend den Ringraum 22, tritt in den Raum 16 ein und strömt über den Trog 8 durch das Ventil und die Austrittsleitung 9. Dann wird der Druck im Entspannungsbehälter 45 bis auf atmosphären Druck gesenkt und die Flüssigkeit durch die Leitung 37 in entsprechende Gewässer abgegeben, während Gase durch eine Leitung 68 entleert werden und Schlamm durch die Leitung 19 abtransportiert wird.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bei der Durchführung einer Sedimentation und Druckoxydation mit Riickführung beschrieben.
Um die Vorteile zu nutzen, die das Verfahren bietet, das die korrespondierende Patentanmeldung offenbart, kann die Flüssigkeit nach der Sedimentation unter weiterer Zufuhr von Luft je Rtekführung zurückgeführt werden, so daß eine weitere Senkung des biologischen Sauerstoffbedarfes erzielt wird. Dabei wird die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung in derselben Weise, wie beim letzten Beispiel beschrieben wurde, betrieben, das Ventil 12 ist jedoch offen, während die Ventile in den Leitungen 37 und 38 geschlossen sind, so daß der Entspannungsbehälter 45 hauptsächlich unter demselben Druck arbeitet, der auch im Behälter lO herrscht.
Teilweise vorgereinigte Flüssigkeit tritt dann durch das Ventil 36 in die Leitung 70, 71 und die Leitung 73, deren Ventil im geeigneten Maße gedrosselt ist und danach in die Entspannungskammer 75, welche über die Leitung 69 zur Atmosphäre entlüftet ist. Ein Teil der Flüssigkeit fließt durch die Leitung 74 zur Eintrittsleitung 1 zurück und ein Teil wird durch die Leitung 77 aus der Vorrichtung ausgetragen. Das Verhältnis zwischen rückgeführter und abgezogener Flüssigkeit kann von einem niedrigen Wert von etwa 1 : 10 oder 1 : 2 bis zu einer vollständigen Rückführung von 100 % gewählt werden. Bei einer 100 %igen Rückführung wird im Chargenbetrieb oder periodischen Betrieb gearbeitet und so lange umgewälzt, bis so viel Sauerstoff eingebracht wurde, daß der biologische Sauerstoffbedarf der Flüssigkeit gedeckt bzw. beseitigt wurde. Bei vollständiger Rückführung kann die Flüssigkeit 5 bis 25mal oder sogar auch bis zu 50mal umgewälzt werden, jeweils abhängig von dem Ausmaß der durchzuführenden Oxydation.
Organische Verunreinigungen werden von der eingeführten Luft oxydiert. Das trifft im besonderen Maße für die in der Flüssigkeit gelösten Verunreinigungen zu, denn der Schlamm setzt sich bekanntlich im Bodenraum 13 ab und wird entfernt, so daß er nur wenig zusätzlichen Kontakt mit Sauerstoff in den folgenden Umwälzvorgängen erhält. Neben Kohlendioxyd, das durch die Oxydation der großen und schweren Moleküle entsteht, werden normalerweise'unlösliche Feststoffe erzeugt, die auch bereits bei einer Teiloxydation oder Zerlegung entstehen. Diese Produkte werden zusammen mit Schlamm und anderen Feststoffen entfernt, bevor sie vollständig oxydiert worden sind. Das bedeutet, daß eine größere Reinigungswirkung oder Entfernung von Verunreinigungen - gemessen durch den biologischen Sauerstoffbedarf BSB oder den chemischen Sauerstoffbedarf CSB -erzielt wird als von der Zuführung des Luftsauerstöffes oder des mehr oder weniger reinen Sauerstoffes aus gesehen zu erwarten ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung beschrieben, wenn eine Sedimentation und Druckoxydation bei Energierückgewinnung ausgeführt wird.
Beide der zuletzt beschriebenen Arbeitsweisen der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtungen können so abgewandelt werden, daß ein Teil der potentiellen mechanischen Energie zurückgewonnen werden kann, die das Flüssigkeitsgasgemisch im Behälter 10 aufgrund des überatmosphärischen Druckes enthält.
Der Entspannungsbehälter wird unter solchen Bedingungen mit dem gleichen Druck betrieben, wie der Behälter 10 und die geklärte Flüssigkeit wird durch die Leitungen 36, 70, 72 und danach durch die Entspannungs- oder Flüssigkeitsturbine 32 geführt, welche die mechanische Expansionsenergie umwandelt und der Energie zufügt, die die Pumpe 3 benötigt. Der Druck der Flüssigkeit und des freiwerdenden Gases reduziert sich dabei auf den atmosphären Druck, der im Entspannungsbehälter 75 herrscht, der über die Leitung 69 entlüftet ist. Die abgezogene Flüssigkeit wird über die Leitung 77 abgeführt und diejenigen Anteile, die zurückgeführt werden sollen, werden über die Leitung 74 bis zur Eintrittsleitung 1 geführt.
Die Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Oxydation von Schlamm.
Schlamm kann gesammelt und gelagert werden, während die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ausschließlich zur Sedimentation und Klärung einer Flüssigkeit verwendet wird, weil sich das Schiff in einem Hafen befindet, Zu einem späteren Zeitpunkt kann der Schlamm dann aufgearbeitet und oxydiert werden, indem er durch die Leitung 1 über das Ventil 2 und die Pumpe 3 zusammen mit eingezogener Luft, die durch die Leitung 4 eintritt, gefördert wird. Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung wird dann zur Hauptsache als Oxydationsvorrichtung benutzt und arbeitet dann nach dem Verfahren, das in der korrespondierenden Patentanmeldung beschrieben ist. Die Rückführung des Schlammes wird dann durch die Leitung 17, 70, 71, 73 oder über die Leitung 72, die Turbine 32 und die Leitung 73 und danach über den Entgasungsbehälter 75 in die Eintritts leitung 1 und die Pumpe 3 bei Zuführung weiterer Luft durch die Leitung 4 durchgeführt. Umwälzungen der Größenordnung von 5- bis 50mal können notwendig werden, um den biologischen Sauerstoffbedarf bis auf die gewünschten Werte zu senken und es entstehen entspre#chend große Aufenthaltszeiten bis zu etwa 5 Stunden. Währenddessen kann eine verhältnismäßig kleine Menge geklärter Flüssigkeit über die Leitung 37 abgezogen werden.
Diese Menge abfließender Flüssigkeit wird durch die Zufuhr von frischem Schlamm durch die Eintrittsleitung 1 ausgeglichen. In gleicher Weise kann die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung aber auch benutzt werden, um Schlamm aus einer normalen Primär-oder Sekundärstufe einer konventionellen Abwasserbehandlungsanlage für eine weitere Verwendung oder aber im Sinne einer mehr oder weniger vollständigen Oxydation zu aktivieren.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Entfernen der Verunreinigungen verschiutzter Flüssigkeiten, bei der Feststoffe und Flüssigkeiten miteinander. in Berührung gebracht und die Flüssigkeit geklärt wird, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß a) Mittel (3.) vorgesehen sind, um das einfließende Schmutzwasser auf einen Überdruck im Clarifier (10) zu bringen; b) Mittel (4) vorgesehen sind, um in das unter atmosphärischen Überdruck zum Clarifier (10) fließende Schmutz#as-ser sauerstoffhaltiges Gas einzuleiten und Konzentration' des Sauerstoffes im Schmutzwasser zu erhöhen und die chemische Reaktionsfähigkeit des Sauerstoffes mit den Schmutzanteilen zu steigern; c) Mittel (8., 9) zum Abziehen und Entspannen von Schmutzwasser mit geringerem Schmutzgehalt vorgesehen sind; d) Mittel zum Herauslösen und Abziehen der Gase vorgesehen sind, um Gas getrennt vom Schmutzwasser mit geringerem Schmutzgehalt abzuziehen; e) Mittel zur Rückführung von wenigstens einem Teil des abgezogenen, geringer verunreinigten Schmutzwassers aus dem Bereich des niedrigen Druckes in den Überdruck des Clarifiers vorgesehen sind, um erneut sauerstoffhaltiges Gas einzubringen und unter überatmosphärischen Druck in der Flüssigkeit zu lösen, die für eine 2- bis SOmalige Umwälzung des Wassers ausgelegt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lotachse der Vorrichtung (10) in der Nähe einer Linie angedrdnet ist, die zwischen dem Auftriebszentrum und dem Metazentrum eines Schiffes liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch li d a d u r c h g e k e n n -z e i c'h n e t , daß die Lotachse der 'Vorrichtung (1.0) in der Nähe einer zentralen Lotebene des Schiffes liegt, die sich vom Bug zum Heck erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Pendelaufhängung (40 bis 44) vorgesehen ist, die auch den Inhalt und die Zubehöreinrichtungen der Vorrichtung trägt und an der'tragenden Konstruktion des Schiffes gehalten ist, so daß die Einwirkung der Neigunqs- und Schlingerbewegungen des Schiffes auf die Vorrichtung verringert werden.

5. Vorrichtung nach' Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Mittel (40 bis 44) für eine kardanische Aufhängung der Vorrichtung (1.0) oberhalb ihres Schwerpunktes, und zwar des Vorrichtungs- und Inhaltschwerpunktes vorgesehen sind, welche die Last der Vorrichtung und des Inhaltes auf die tragende Konstruktion des Schiffes übertragen, so daß die Übertragung von Schlinger- und Neigungsbewegungen des Schiffes auf die Vorrichtung vermindert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Mittel (3, 4j vorgesehen sind, um das sauerstoffhaltige Gas der einströmenden Schmutz flüssigkeit vor der Drucksteigerung zuzuführen und daß diese Mittel, während sie in dem einströmenden Wasser einen Druck von 0,5 bis 10 atü erzeugen zugleich eine innige Mischung aus Abwasser und Gas bewirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , 'daß Mittel (32) vorgesehen sind, um wenigstens Teile der mechanischen Energie zurückzugewinnen, die beim Abziehen des Schmutzwassers, das nur noch geringere Mengen an Verunreinigungen enthält, aus dem Bereich'des überatniosphärischen Druckes in den Bereich des niedrigen Druckes frei wird und daß die auf diese Weise zurückgewonnene mechanische Energie für die Einrichtung (3) verwendet wird, die das einströmende Wasser unter Druck setzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Mittel (8,3) vorgesehen sind, um die gesamten Vorrichtungsteile ihren Inhalt und die Zubehdreinrichtungen oberhalb des Schwerpunktes an der Tragkonstruktion des Schiffes kardanisch aufzuhängen, so daß nur geringe oder gar keine Roll- und Schlingerbewegungen des Schiffes auf die Vorrichtung übertragen werden.

L e e r s e i t e