DE2441238C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Flotation - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation zwecks Ausscheidung von in Abwasser in Suspension befindlichen und kolloidal in diesem gelösten Stoffen, bei dem das Abwasser in einen Reaktionsbehälter eingeleitet und in einem im Bereich des Einlaufs liegenden Bereich mit über einen Druckluft-Wasser- Strom zugeführten Flockungs- und Koagulationsmitteln behandelt wird, und die zur Oberfläche dieses Bereichs auftreibenden, ausgeflockten Stoffe abgeräumt werden. Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens,

Die in Abwässern enthaltenen Stoffe lassen sich im allgemeinen in zwei Gruppen unterteilen, näimlich in in Suspension befindliche Stoffe und in kolloidal im Abwasser gelöste Stoffe,

Die normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe fallen mit ihren Abmessungen etwa in den Bereich von 1 μπι bis 1 mm und bedürfen zu ihrer Abscheidung aus dem Abwasser keinerlei vorherigen physikalischen oder chemischen Behandlung. Diese suspendierten Stoffe lassen sich daher sofort flotieren.

Die kolloidal im Abwasser gelösten Stoffe weisen wesentlich kleinere Abmessungen als 1 μηι, etwa von 0,1 bis 0,01 μπι, auf und sind elektrostatisch aufgeladen. Diese Stoffe lassen sich nur dann abtrennen, wenn sie zuvor durch Koagulation (beispielsweise vermittels Aluminium- oder Eisenhydroxid als Koagulationsmittel) in ihren elektrostatischen Ladungen neutralisiert und diese neutralisierten Elementarteilchen durch Ausflokkung zu Teilchengruppen, d.h. Flocken übergeführt worden sind.

Zur Erzielung der Koagulation muß ein Reagenz oder müssen ggf. mehrere Reagenzien eingespritzt und vermittels heftiger Agitation dispergiert werden. Die im Anschluß an die Koagulation erfolgende Ausflockung macht in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung und der Beschaffenheit dieser kolloidalen Stoffe erforderlich, daß die Flüssigkeit längere Zeit, so z. B. während eines Zeitraums von 2 bis 10 Minuten, in Bewegung gehalten wird.

Dementsprechend sind bei bekannten Aufbereitungsverfahren (GB-PS 10 36 679) mehrere hintereinandergeschaltete Vorrichtungen und Aufbereitungsschritte vorgesehen, wobei die Aufbereitungszeit entsprechend lang ist Ausgehend von diesen unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Stoffgruppen und der zur Abscheidung derselben erforderlichen, unterschiedlichen Behandlung liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche in ein und derselben Vorrichtung und in ein und demselben Arbeitsgang eine getrennte Abräumung der ausgeschiedenen, suspendierten und kolloidal gelösten Stoffe in wesentlich kürzerer Aufbereitungszeit und bei verringertem Bedarf an Koagulations- und Flockungsmitteln gestattet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in einem ersten Bereich des Reaktionsbehälters die flotationsfähigen Stoffe vermittels der zugeführten Druckluft abgetrennt werden, die Ausflockung nicht fiutationsfähiger, kolloidal gelöster Stoffe durch Zufuhr entsprechender Koagulations- und Flockungsmittel eingeleitet und ausgeflockte oder in Ausflockung befindliche Stoffe in einen zweiten Bereich des Reaktionsbehälters transportiert und in diesem in an sich bekannten vorzugsweise als Lamellenzellen ausge= bildeten Schnelltrennungszellen ausgeschieden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im geltenden Anspruch 4 angegeben.

Die beiden Gruppen von Stoffen werden somit in zwei hintereinandergeschalteten Bereichen ein und derselben Vorrichtung voneinander getrennt ausgeschieden, indem die Auskleidung der kolloidal gelösten Stoffe bereits in dem Zeitpunkt eingeleitet wird, in

welchem die normalerweise in Suspension befindlichen, unmittelbar flotationsfähigen Stoffe abgetrennt werden.

Dabei wird eine erhebliche Zeiteinsparung bewirkt, indem im ersten Bereich des Reaktionsbehälters die normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe zur s Flotation gebracht und gleichzeitig die kolloidal gelösten Stoffe zur Koagulation und Ausflockung gebracht und dann im zweiten Bereich desselben Reaktionsbehälter abgeschieden werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnen sich außerdem durch eine erhebliche Energieeinsparung aus, indem zum gründlichen Vermischen der Koagulation- und Flockungsmittel mit dem aufzubereitenden Abwasser die Energie der im ersten Bereich des Behälters zur Oberfläche aufsteigenden Gasblasen ausgenutzt wird, die außerdem dazu dienen, die flotationsfähigen Stoffe zur Wasseroberfläche aufzuschwemmen.

Die nach dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung erzielte wesentliche Zeit- und Energieeinsparung ist darauf zurückzuführen, daß die Summierung von Totzeiten vermieden wird, da zugleich mit der Abscheidung der normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe der Koagulationsvorgang eingeleitet wird und die Ausflockung bereits dann eingeleitet wird und erfolgt, während die Gasblasen mit den normalerweise in Suspension befindlichen Stoffen noch zur Oberfläche des Reaktionsbehälters aufsteigen.

Die Abscheidung der koagulieren kolloidalen Stoffe nach Ausflockung erfolgt anschließend in der Schnelltrennzelle, wobei sich lediglich der für diese Abscheidung benötigte Zeitaufwand zu dem Zeitbedarf für die Abscheidung der normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe summiert, da die Einleitung dieser Abscheidung bereits gleichzeitig mit der Abscheidung y> der in Suspension befindlichen Stoffe erfolgt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 und der Vorrichtung gemäß der Erfindung in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Fig. 1 ist ein schematischer AufriPquerschnitt durch die erfindungsgemäße Flotationsvorrichtung.

Fig.2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von F i g. 1 zur Veranschaulichung der selektiven Abräumung der Suspensionsstoffe.

Entsprechend der Darstellung von F i g. 1 besteht die Vorrichtung aus einem länglichen Behälter 1 mit einem an einer Seitenwand 2 angeordneten Abwasserzulauf 3. Zwecks Erzielung einer ausreichenden Vermischung des in den Behälter eingeleiteten Abwassers mit dem bereits in diesem befindlichen Wasser und den Reaktionsmit- r> teln ist eine Trennwand 4 vorgesehen, welche lediglich an ihrer Unterseite bzw. in ihrem unteren Bereich Durchbrechungen aufweist, durch welche hindurch das zugeführte Abwasser entsprechend dem Pfeil 6 in den Behälter eintreten kann. Das gereinigte Wasser wird in so einem Oberlauf 7 aufgefangen, welcher an der der Seitenwand 2 gegenüberliegenden Seitenwand 8 des Behälters angeordnet ist. Die Bodenwand 9 des Behälters ist in der dargestellten Weise nach oben geneigt, so daß steh ein aufsteigender Strom von »5 Flüssigkeit und Reaktionsmitteln in Strömungsrichtung IO ergibt

Ein erster Zuführkanal 11 mündet bei der Einlaufmündung 12 in der Nähe der die Durchbrechungen aufweisenden Unterseite des Einlaufs S in den Behälter und führt diesem durch die Einlaufmündung 12 aus den Trögen 13 ein Gemisch von Flockungs- und Koagulationsmitteln zu. Mit Druckluft gesättigtes Wasser, welches im Hilfsbehälter 14 angesetzt wird, wird durch die gleiche Einlaufmündung 12 oder eine unmittelbar mit dieser zusammengefaßte weitere Einlaufmündung in der Nähe der die Durchbrechungen aufweisenden Unterseite der Trennwand 4 in den Behälter eingespeist Außerdem ist ein zweiter Einlauf 15 für mit Druckluft angereichertes Wasser vorgesehen, welcher ggf. zur Erzielung einer rascheren Koagulation und Ausflockung und zur Ausflockung der im Abwasser kolloidal gelösten Stoffe eingesetzt wird.

An der Seitenwand 8, an welcher das gereinigte Wasser abgezogen wird, sind Lamellen 16 angeordnet

Wie aus der vorstehenden Beschreibung des Aufbaus ohne weiteres ersichtlich, lassen sich die normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe aj einer einzigen, kompakten Flotationsvorrichtung ohne -vorgeschaltete Koagulations- und Flockungskammer von den kolloidal gelösten Stoffen trennen. Das entsprechend dem Pfeil 6 in den Behälter 1 eingeführte Abwasser wird zu diesem Zweck uufort mit den Koagulations- und Flockungsmitteln vermischt welche durch die in der Nähe des Einlaufs 5 angeordnete Einlaufmündung 12 in den Behälter zugeführt werden. Die Koagulations- und Flockungsreaktion der kolloidalen Stoffe wird daher sofort in diesem ersten Bereich eingeleitet in welchem sich die Flüssigkeit allgemein in Strömungsrichtung 10 fortbewegt. Die Reaktion setzt sich in der sich fortbewegenden Flüssigkeit fort wobei die kolloidalen Stoffe aufgrund der die Umgebungsbedingungen verändernden Reaktionsmittel fortschreitend eine solche Flockengröße annehmen, daß sie durch die Lamellenzellen 16 ausgeschieden werden können. Gleichzeitig mit dem Beginn dieser Reaktion der Flockungs- und Koagulationsmittel mit den kolloidalen Stoffen in diesem ersten Bereich treiben die normalerweise in Suspension befindlichen Stoffe in Pfeilrichtung 18 zur Flüssigkeitsoberfläche 17 auf, wobei dieser Auftrieb durch die durch die Einlaufmündung 12 zugeführte, sich entspannende Druckluft unterstützt wird. Im ganzen ersten Bereich zwischen der Seitenwand 2 und den Lamellenzellen 16 sind quer zur Strömungsrichtung 10 verlaufende Trennwände 19 vorgesehen, welche dazu dienen, die abgeschiedenen Schlämme aus suspendierten Stoffen und ausgeflockten kolloidalen Stoffen· an der Flüssigkeitsoberfläche voneinander zu trennen. Diese abgeschiedenen Schlämme werden in periodischen Zeitabständen durch quer zrr Ciromungsrichtung 10 wirkende Oberflächenabstreifer 20 und 21 abgeräumt, weiche auf beliebige Weise betätigt werden. Auf diese Weise und indem die Länge des ersten Bereichs ggf. an die Beschaffenheit des aufzubereitenden Abwassers angepaßt wird, lassen sich in diesem ersten Bereich wenigstens 80% der normalerweise von Abwasser mitgeführten Schmutz-Stoffe ausscheiden. Sobald die Flüssigkeit in die Nähe der Lamellenzellen 16 gelangt, ist die Koagulation- und Ausflockungsreaktion praktisch beendet, so daß vermittels der Lamellenzellen 16 eine rasche Abtrennung erfolgen kann. In bestimmten Fällen kann es zur Erzielung einer größeren Flockengröße erforderlich sein, durch den im wesentlichen in der Mitte des ersten Bereichs liegenden Einlauf IS zusätzlich mit Druckluft angereichertes Wasser einzuspritzen.

Die Zeiteinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Aufbereitungsverfahren, bei denen zwei getrennte Reaktionsbehälter, nämlich einer zur Koagulation und Ausflockung, und ein zweiter zur Flotation verwendet werden, ist sehr erheblich, indem die Aufbereitungszeit von etwa 15 bis 20 Minuten auf 5 bis 10 Minuten verkürzt ist. Diese Zeiteinsparung ist insbesondere auf den Wegfall der Totzeiten in dem herkömmlichen zweiten Flotationsbehälter zurückzuführen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zum Entspan- ι ο nen der Druckluft und zur Ausbildung von Luftblasen ausreichender Größe benötigte Zeit gleichzeitig dazu ausgenutzt, die Koagulation und Ausflockung einzuleiten. Im ersten Bereich erfolgt außerdem eine fortschreitende Entgasung, bevor die kolloidalen Stoffe eine ausreichende Größe erreicht haben, bei der sie durch die Lamellenzellen 16 abgeschieden werden können. Die in den Lamellenzellen abgetrennten kolloidalen Stoffe werden anschließend periodisch abgeräumt, beispielsweise vermittels des Oberflächenabstreifers 21. Weiterhin ist möglich, diese abgeschiedenen kolloidalen Stoffe in an sich bekannter Weise in den ersten Bereich zurückzuführen, um in diesem die Flockungskeimkonzentration und damit die Reaktionsgeschwindigkeit der Koagulation und Ausflockung zu steigern.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Flotation nach der Erfindung gestatten, aus dem Abwasser selektiv zunächst die normalerweise in Suspension befindlichen und dann die kolloidal in diesem gelösten Stoffe abzuscheiden.

Hierzu 1

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Flotation zwecks Ausscheidung von in Abwasser in Suspension befindlichen und kolloidal in diesem gelösten Stoffen, bei dem das Abwasser in einen Reaktionsbehälter eingeleitet und in einem im Bereich des Einlaufe liegenden Bereich mit Ober einen Druckluft-Wasserstrom zugelührten Flockungs- und Koagulationsmitteln behandelt wird, und die zur Oberfläche dieses Bereichs auftreiben- >° den, ausgeflockten Stoffe abgeräumt werden» dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Bereich des Reaktionsbehälters die flotationsfähigen Stoffe vermittels der zugeführten Druckluft abgetrennt werden, die Ausflockung nicht flotationsfähi- ger, kolloidal gelöster Stoffe durch Zufuhr entsprechender !Coagulations- und Flockungsmittel eingeleitet und ausgedockte oder in Ausflockung befindliche Stoffe in einen zweiten Bereich des Reaktionsbehälter reansportiert und in diesem in an sich ^2fl bekannten vorzugsweise als Lamellenzellen ausgebildeten Schnelltrennungszellen ausgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Bereich an zwei Stellen mit Druckluft gesättigtes Wasser eingespritzt wird

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der im zweiten Bereich abgeschiedenen kolloidalen Stoffe in den ersten Bereich zurückgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche- 1 bis 3 mit einem länglichen Behälter, euiem zur Verteilung von Abwasser in dem Behälter die anden Abwasserzulauf, einem am Behälterboden in der Nähe des ^r' Abwassereinlaufs angeordneten Einlauf für Flokkungs- und 'Koagulationsmittel, einem mit diesem Einlauf für Flockungs- und Koagulationsmittel zusammengefaßten oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordneten Einlauf für mit Druckluft *"' gesättigtes Wasser und mit einer Abstreifvorrichtung für die flockigen Stoffe, gekennzeichnet durch innerhalb des Behälters (1) in Strömungsrichtung (10) des aufzubereitenden Abwassers den Einlaufen für Flockungs- und Koagulationsmittel und mit ⁴'"' Druckluft angereichertes Wasser gegenüberliegend angeordnete Lamellenzellen (16).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden eine Formgebung aufweist, bei welcher sich der Behälterquerschnitt ^w von Abwassereinlauf (5) zu den Lamellenzellen (16) hin verringert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Bereich des Behälters (1) in der Nähe der oberen Flüssigkeitsoberfläche " (17) mehrere quer zur Strömungsrichtung (10) des aufzubereitenden Abwassers verlaufende Trennwände (19) angeordnet sind.