DE2425344B1

DE2425344B1 - Sepn. of particles e.g. from suspensions and emulsions - using unpartitioned settling basins contg. liquid at different temp.

Info

Publication number: DE2425344B1
Application number: DE19742425344
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl-Ing Dip Hinckeldey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-25
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2425344C2

Abstract

In the process, the settling basins are largely covered and have rectangular or circular cross-section, the liquids being passed steadily downwards from the inlet to te outlet for the clarified liq. whilst the liq. is simultaneously cooled in the region near the inlet. The process has the advantages of low energy requirements, freedom from blockage, low maintenance, no erosion of vessel walls, particles with widely differing sizes can be sepd., throughput can be varied, simple controls, low evaporation losses, no moving parts, hot liquids do not short-circuit the system, and the sepd. solids are removed with a minimum of admixed liq.

Description

2. Bei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Temperaturen wird bei (2) der größte Teil des Separierbekkens überhaupt nicht in seiner Fläche genutzt, da eine vorgegebene Flüssigkeitsströmung fehlt, die den gesamten Beckenraum abdeckt. Bei (1) breitet sich die heißere Flüssigkeit an der Oberfläche sehr schnell aus, so daß ebenfalls das gesamte Becken nur unvollständig für das Separieren genutzt wird. 2. For liquids with different temperatures, (2) the largest part of the separation basin not at all in his Area used because there is no predetermined flow of liquid that covers the entire Pelvic space covers. At (1) the hotter liquid spreads on the surface very quickly, so that the entire pool is also incomplete for the Separating is used.

3. Bei (1) ist der freie Flüssigkeitsspiegel so groß wie der gesamte Querschnitt des Separierbeckens mit all den Nachteilen der bekannten Flachklärbecken. 3. At (1) the free liquid level is as large as the total Cross-section of the separation basin with all the disadvantages of the known flat clarifiers.

Bei (2) existiert überhaupt kein freier Flüssigkeitsspiegel, sondern der Separierprozeß findet in einem geschlossenen Behältnis unter Überdruck statt. In (2) there is no free liquid level at all, but rather the separation process takes place in a closed container under excess pressure.

4. Sowohl (1) als auch (2) kennen keinen sich frei einstellenden Flüssigkeitsspiegel. Bei unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen muß durch Regel- und Absperrventile der Flüssigkeitsspiegel ständig angepaßt werden. 4. Both (1) and (2) do not know a freely adjusting one Liquid level. With different amounts of liquid must be controlled by and Shut-off valves of the liquid level are constantly adjusted.

Dies bedeutet jedoch, daß durch die Drossel- und Absperrorgane nur Partikel von sehr kleinen Größen, und nicht wie bei der vorliegenden Erfindung im Größenverhältnis 1:100000 bis zur Dezimetergröße, abgeschieden werden können. However, this means that through the throttle and shut-off devices only Particles of very small sizes, rather than im Size ratio 1: 100000 down to a decimeter size, can be deposited.

5. Die auszuscheidenden Partikel können bei (1) und (2) auch nicht von fester Form sein. denn sonst würde der Verschleiß an den Armaturen so hoch daß deren Funktion in Frage gestellt würde. 5. The particles to be separated cannot be used in (1) and (2) either be of solid form. otherwise the wear and tear on the fittings would be so high that whose function would be called into question.

6. Bei ruhendem Betrieb würden sich sowohl bei (1) wie auch bei (2) Armaturen und Rohrleitungen zusetzen, was bei der Erfindung nicht der Fall ist, da keine beweglichen Armaturen vorhanden sind und Rohrleitungen nur dort vorliegen, wo sie sich wegen ihrer überwiegend lotrechten Anordnung auch bei ruhendem Betrieb von Partikeln frei halten. 6. In idle operation, both (1) and (2) Add fittings and pipelines, which is not the case with the invention, since there are no moving fittings and pipelines are only present there, where they are due to their predominantly vertical arrangement even when the system is idle keep free of particles.

Vorgenannte Nachteile der bis jetzt bestehenden Systeme sollen erfindungsgemäß vermieden werden. The aforementioned disadvantages of the systems existing up to now are intended according to the invention be avoided.

Die Erfindung wird nunmehr an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert: A b b. 1 ein rechteckiges Becken mit schrägem oberen Abschlußkörper. The invention will now be explained in more detail using several exemplary embodiments explained: A b b. 1 a rectangular basin with a sloping upper body.

A b b. 2 ein rundes Becken mit Kühlflächen im schrägen oberen Abschlußkörper. A b b. 2 a round basin with cooling surfaces in the sloping upper end body.

Das notwendige Separierbecken list völlig ungeteilt und hat weder besondere Druckrohre, Prallwände und besondere Verteilerkonstruktionen. Wesentlich ist nur. The necessary separation basin is completely undivided and has neither special pressure pipes, baffles and special distributor constructions. Essential is only.

daß die Flüssigkeit während des Absetzprozesses ständig eine zum Erdschwerpunkt geneigte Fließkomponente erhält. Damit sollen Flüssigkeitsstöße mit höheren Temperaturen als der Temperatur des Behälters und die den Behälter umgebende Temperatur sowie der bereits enthaltenen Temperatur der Behälterfüllung nicht an deren Oberfläche direkt zum Ablauf gelangen.that the liquid is constantly moving towards the center of gravity of the earth during the settling process inclined flow component receives. This is intended to be used for pumping liquids with higher temperatures than the temperature of the container and the temperature surrounding the container as well the already contained temperature of the container filling not on its surface get directly to the drain.

Im Gegensatz zu anderen Erfindungen befindet sich ein freier Wasserspiegel nur im Bereich des rinnen-oder rohrförmigen Ein- und Auslaufes. Der überwiegende Teil des Beckens hat keine freien Wasserspiegel, wie dies bei normalen Schwerkraftabsetzbecken der Fall ist. In contrast to other inventions, there is a free water table only in the area of the channel or tubular inlet and outlet. The vast majority Part of the basin has no free water level, as is the case with normal gravity settling basins the case is.

Da es bei dem Verfahren nicht auf eine kinetische Energie ankommt, können in einer Vorrichtung stark wechselnde Flüssigkeitsmengen sowie Leicht- und Schwerstoffteilchen in beliebigem Verhältnis bis größer 1 : 100000 in einer Verfahrensstufe ausgeschieden werden. Wesentlich für die Bemessung des Nutzvolumens des Beckens ist der Rauminhalt zwischen Einlaufhöhe 2 und Auslaufhöhe 3. Dieser Raum muß größer sein als der maximale Rauminhalt des Flüssigkeitsstoßes mit er- höhter Temperatur (A b b. I) Die Dunkeltönung in den Abbildungen zeigt den Grad der Wärmeinhalte der Flüssigkeit. Since the process does not depend on kinetic energy, can in a device strongly changing amounts of liquid as well as light and Heavy particles in any ratio up to greater than 1: 100,000 in one process stage be eliminated. Essential for the dimensioning of the usable volume of the pool is the volume between inlet height 2 and outlet height 3. This space must be larger than the maximum volume of the liquid surge with higher temperature (A b b. I) The dark tint in the figures shows the degree of heat content of the Liquid.

Die Einlaufgeschwindigkeit in das Becken ist nur von der Schleppkraft bedingt, d. h. von der Kraft, welche die im Verfahren größten Schwerteile noch mit ausreichender Schleppkraft ohne vorheriges Abscheiden in die Vorrichtung befördert. Der Eintritt der Flüssigkeit kann sowohl horizontal als auch vertikal erfolgen sowie bei allen beliebigen Neigungen geschehen, die ein vorzeitiges Abscheiden der Emulsion oder Suspension verhindert. The speed at which the tank enters the basin depends only on the drag force conditional, d. H. of the force that the largest heavy parts in the process still carry Adequate towing force transported into the device without prior separation. The entry of the liquid can be done horizontally as well as vertically happen with any tendency that a premature deposition of the emulsion or suspension prevented.

Der Einlauf kann ohne hydraulischen Überdruck erfolgen. Ist ein freier Flüssigkeitsspiegel vorhanden, so kann je nach Überwiegen von Leichtteilen der Einlauf oberflächennah oder bei Überwiegen von Schwerteilen auch geringfügig unterhalb des Freispiegels erfolgen. The inlet can take place without hydraulic overpressure. Is a free one If there is a liquid level, the enema may occur depending on the predominance of light parts near the surface or, if heavy parts predominate, also slightly below the Free level take place.

Der Abscheidungsprozeß kann noch dadurch verbessert werden, daß die erwärmte, ungereinigte Flüssigkeit durch die kältere Flüssigkeit von oben im Bereich des nicht freien Flüssigkeitsspiegels gekühlt wird. Hierdurch werden die an der oberen Schrägwand befindlichen verunreinigten Flüssigkeitsteilchen zum Absinken gebracht, wodurch sich die Abscheidung wesentlich verbessert. The deposition process can still be improved in that the heated, uncleaned liquid by the colder liquid from above in the area the non-free liquid level is cooled. This means that the Contaminated liquid particles located on the upper sloping wall to sink brought, which improves the separation significantly.

Im Normalfall genügt es, Kühlung durch die bereits vom Absetzraum 5 gekühlte Auslaufmenge vorzunehmen. Die Kühlung dieser Auslaufmenge kann dadurch vergrößert werden, daß dieses Becken entweder einen freien Flüssigkeitsspiegel besitzt, der sich abkühlt oder daß dieser Teil das Auffangbecken 14 eines Kühlturmes darstellt (A b b. 1). Die Funktion eines Wärmetauschers kann auch durch angeordnete Rohre oder Plattenkörper 7 mit niedriger Flüssigkeitstemperatur erreicht werden (A b b. 2). Normally it is sufficient to have cooling through the already from the sedimentation room 5 cooled discharge volume. The cooling of this leakage quantity can thereby be enlarged so that this basin either has a free liquid level, which cools down or that this part represents the collecting basin 14 of a cooling tower (A b b. 1). The function of a heat exchanger can also be achieved by means of arranged pipes or plate body 7 can be achieved with a low liquid temperature (A b b. 2).

Während bei normalen rechteckigen Beckenformen für die Schwerstoffe eine unter Wasser arbeitende Räumerbrücke notwendig ist, falls die Sohle des Bekkens nicht so geneigt werden kann, daß ein Abrutschen der Schwerstoffe zu einer Seite möglich ist, wo die Schwerstoffe durch Saugrohre, Elevatoren oder Greifbagger abgezogen werden, ergibt die Lösung eines radialsymmetrischen Beckens eine optimale Raumgestaltung ohne Unterwasserräumer. A b b. 2 zeigt dies beispielhaft. While with normal rectangular pool shapes for the heavy materials an underwater scraper bridge is necessary if the bottom of the basin cannot be inclined so that the heavy materials slide off to one side is possible where the heavy materials are removed by suction pipes, elevators or grab excavators the solution of a radially symmetrical basin results in an optimal room design without underwater clearer. A b b. 2 shows this as an example.

Die äußere Brunnenform ermöglicht nicht nur ein wirtschaftlicheres Bauverfahren als Brunnen oder Caisson mit relativ dünnen Außenwänden. Sie ermöglicht auch eine gleichmäßige Durchströmung des Beckens. The outer well shape not only enables a more economical one Construction method as a well or caisson with relatively thin outer walls. It enables also an even flow through the pool.

Bei größeren Becken und sehr unterschiedlich hohen Flüssigkeitstemperaturen ist es notwendig, die Flüssigkeit zu vermischen, damit nicht Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen bestehen bleiben. Außerdem beeinflußt eine senkrecht zur Durchströmung gerichtete Flüssigkeitsbewegung nicht den Absetzeffekt, sondern bewirkt eine zusätzliche Kühlwirkung an den Beckenwänden, da der Wärmeübergang durch höhere Strömungsgeschwindigkeit verbessert wird. For larger pools and very different liquid temperatures it is necessary to mix the liquid so as not to have zones with different ones Temperatures remain. In addition, a perpendicular to the flow affects Directed fluid movement does not have the settling effect, but causes an additional one Cooling effect on the pool walls, as the heat transfer through higher flow velocity is improved.

Eine Kreisspiralbewegung wird erzeugt, indem die Auslaufrohre keine lotrechte, sondern eine tangentiale Komponente 8 erhalten (Abb.3). Auch der Einlauf kann zur weiteren Unterstützung der Bewegung exzentrisch angeordnet werden. Dies ermöglicht auch im Einlauf durch Anordnung eines feststehenden oder ausstellbaren Schwenkarmes das Abziehen von aufschwimmenden Leichtstoffen zu einer Abzugsöffnung 9 mit Kipprinne oder Absenkschieber 13, da durch die Kreisströmung die Leichtstoffe auf die Rückseite der Einströmöffnung gefördert werden (A b b. 4). A circular spiral movement is created in that the outlet pipes do not get perpendicular, but a tangential component 8 (Fig.3). Also the enema can be arranged eccentrically to further support the movement. this also made possible in the inlet by arranging a fixed or a hinged one Swivel arm pulling off floating light materials to a discharge opening 9 with tipping trough or lowering slide 13, as the light materials are caused by the circular flow on the back of the Inflow opening are promoted (A b b. 4).

Die Kreisströmung hat keine Zyklonwirkung. Ihre Strömungsgeschwindigkeit ist so klein, daß die Radialbeschleunigung kleiner als 2% der Erdbeschleunigung ist und somit gegenüber dieser vernachlässigt werden kann. The circular flow has no cyclone effect. Your flow rate is so small that the radial acceleration is less than 2% of the acceleration due to gravity and can therefore be neglected in relation to this.

Ein weiterer Vorteil einer Kreisströmung liegt darin, daß neben der Vermischung der Wärmezonen und des besseren Temperaturtausches durch eine punktförmige Zuleitung 15 zur vollständigen Behandlung des Beckenquerschnittes Dosierungsmittel (Flockungsmittel) beigegeben werden können, da diese Dosierungsmittel bei der radialsymmetrischen, kreisförmig nach außen wirkenden Strömung gemäß A b b. 5 den gesamten Bekkenraum beaufschlagen. Another advantage of circular flow is that in addition to the Mixing of the heat zones and the better temperature exchange through a punctiform Feed line 15 for the complete treatment of the pelvic cross-section dosing means (Flocculants) can be added, as these dosing agents in the radially symmetrical, circular flow acting outwards according to A b b. 5 the entire pool area apply.

Während im Gegensatz zu anderen Beckenkonstruktionen das Dosiermittel der einströmenden Flüssigkeit möglichst vollständig und gleichmäßig zugegeben wird, kann hier erheblich an Dosiermittel eingespart werden, da das Dosiermittel nur dem oberen Flüssigkeitsstrom zugesetzt werden muß. Die untenliegenden Flüssigkeitsströme brauchen kein Flockungsmittel, da die in diesem Beckenteil befindlichen Schwerstoffe rechtzeitig den Absetzraum 10 erreichen, in dem keine Flüssigkeitsströmung zum Auslauf besteht. Die oberen Zonen jedoch, wo die vertikale Absetzbewegung wesentlich länger dauert und somit die Gefahr des Ausschwemmens aus dem Becken gegeben ist, werden durch Flokkungsmittel zu größeren, schneller absetzbaren Körpern zusammengefaßt. While, in contrast to other pool designs, the dosing agent is added to the inflowing liquid as completely and evenly as possible, can be saved considerably on dosing means, since the dosing means only the must be added to the upper liquid stream. The underlying liquid streams do not need a flocculant, because the heavy matter in this part of the basin Reach the settling space 10 in good time, in which there is no flow of liquid to the outlet consists. The upper zones, however, where the vertical settling movement is essential longer lasts and therefore there is a risk of being washed out of the pool Combined by flocculants to form larger, more rapidly disposable bodies.

Entgegen den bekannten Verfahren braucht das Flockungsmittel nur auf etwa 30 bis 50% der gesamten Flüssigkeitsmenge beschränkt zu werden, wodurch sich die Betriebskosten mehr als halbieren und darüber hinaus das Becken besonders klein gehalten werden kann. Contrary to the known processes, the flocculant only needs to be limited to about 30 to 50% of the total amount of liquid, whereby the operating costs are more than halved and the pool in particular can be kept small.

In den Fällen, bei denen die Leichtstoffabscheidung im Einlaufteil nicht oder wegen der geringen Platzverhältnisse nur teilweise möglich ist, kann auch auf der Auslaufseite eine Leichtstoffabscheidung ausgeführt werden. Dies geschieht dadurch, daß zwischen dem Auslaufteil die an der Oberfläche austretende Flüssigkeit in ein Zwischenbecken 11 geleitet wird. aus dessen Sohle die Flüssigkeit über eine Öffnung 12 zum Pumpensumpf 6 abgezogen wird. Die aus der kreisförmigen Strömung im Leichtstoffbecken wandernden Leichtstoffe kann man an einer Stelle mittels Überstromwehr oder Absenkwehr bzw. Kipprinne 13 abziehen. In those cases where the light material separation is in the inlet section is not possible or is only partially possible because of the limited space A light material separation can also be carried out on the outlet side. this happens in that the liquid emerging on the surface between the outlet part is passed into an intermediate basin 11. from the sole of the liquid over a Opening 12 to the pump sump 6 is withdrawn. The ones from the circular flow Light materials migrating in the light material basin can be removed at one point by means of an overflow weir or pull off the lowering weir or tipping channel 13.

Vorgenanntes Verfahren kann auch gemäß A b b. 6 umgekehrt verlaufen, Einlauf außen, Ablauf innen. Der obere Beckenabschluß muß wie vorher in Richtung des Ablaufes nach unten geneigt sein. The aforementioned method can also be used according to A b b. 6 run in reverse, Inlet outside, outflow inside. As before, the top of the pelvis must face of the process be inclined downwards.

Claims

Claims: 1. Method for separating particles from liquids, like emulsions and suspensions, with different degrees of warmth by introduction of the liquids in rectangular or circular undivided basins with predominantly non-free water surface areas, it is not indicated that the liquid from the inlet to the outlet of the clarified liquid essentially is constantly led downwards and at the same time a cooling of the liquid takes place in the area of the upper end of the pelvis.

2. The method according to claim 1, characterized in that the inclination the downward flowing liquid an unhindered buoyancy of the light parts adapted and the heavy material fraction in a steeper compared to the liquid flow Abetzweg is performed.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the liquid is guided in a circular spiral flow.

4. Device for performing the method according to the claims 1 to 3 with a rectangular basin with an upper sloping end body, thereby characterized in that the upper end body of the basin is inclined.

5. Device for performing the method according to the claims 1 to 3 with a round basin with a conical upper end, a lower one conical settling space, with drainage channels and a cylindrical central body, thereby characterized in that above the upper closure body or in the upper closure body Cooling devices are provided.

6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that that the inclined closing body is hollow and with additional cooling surfaces provided or as a pump sump (6) or a basin filled with cooled liquid (14) is formed.

7. Device according to claims 4 and 5, characterized in that that the light fraction in the inlet zone, in the outlet zone or in both Zones from the liquid level through floating bars, lowering slides or tipping channels (13) is removable.

8. Device according to claims 4 and 5, characterized in that that a feed line (15) for a metering agent is provided on the upper, conical end is.

9. Apparatus according to claim 5, characterized in that the liquid drain has a tangential component (8) for spiral guidance of the liquid.

10. Apparatus according to claim 5, characterized in that the Inlet of the liquid on the outer wall of the cylindrical basin and the discharge are arranged in the cylindrical central body.

In practice there are often processes in which liquids from different areas of application heated or cooled differently with contamination cleanings must be fed to a common cleaning process. The pollution can of liquid or solid parts with a different specific gravity than that of the base liquid exist.

This separation process is often carried out by hydrocyclones or by shallow clarifying tanks with large, free water levels.

Flat sedimentation basins have large free water levels, they are uneconomical when the contaminated liquids are very deep below the surface incurred because the structure not only has a lot of built-up space, but also high construction costs cause, so that these basins often because of the unavailable floor space cannot be executed.

In the case of strongly heated liquids, because of the large free Water level large harmful vapors. In addition, the atmosphere Existing air movement affects the fluid flows uncontrollably and at radially symmetrical overflows the basin are only acted upon on one side, so that these basins are only used on one side and thus uneconomically.

Flat pools cannot because of the necessary distribution channels at the same time heavy parts with a diameter of several decimeters up to a few Separate thousandths of a millimeter in a ratio of> 1: 100,000 in a sedimentation room. Upstream »coarse catchers« are necessary here, among other things, which means that the Spatially increase the size of systems and make them more expensive.

Hydrocyclones also have, inter alia, the following compared to the invention Disadvantages: 1. Fluid rotation must be done at high speed. here pressure levels of several atmospheres overpressure are necessary. This sets a special often additional pumping stage with considerable energy consumption. The polluted Liquid causes considerable wear and maintenance costs in the pumps.

2. The necessary high rotational speeds cause one severe wear and tear on the surface of the cyclones, creating expensive wear layers become necessary for lining.

3. The simultaneous elimination of heavy and light substances is only possible with considerable costs, or makes two separate ones in a row switched cyclones necessary.

4. Hydrocyclones require a uniform application from this Basically, several cyclones are usually run in parallel and with strongly changing Liquid accumulation switched on and off accordingly.

In addition to the hydrocyclones, there are two special types of separation basins, as described in the patents 1. DT-AS 10 19644 2. GB-PS 25 644/1908 will.

The main difference from the invention is as follows Features: 1. Both (1) and (2) have several internals in the separation basin and partitions in which the liquid is diverted in the direction of flow, partially horizontally or even upwards. This makes it difficult to deposit light as well as heavy particles.