DE2528872A1

DE2528872A1 - Vorrichtung zur behandlung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2528872A1
Application number: DE19752528872
Authority: DE
Inventors: Bengt Henry Nilsson
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1974-07-10
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1976-02-12
Also published as: JPS5130665A; US3968038A; CA1059037A; FR2277615A1; SE390888B; FR2277615B1

Description

As/F

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Uddeholms Aktiebolag, 683 01 Hagfors (Schweden)

Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere auf eine Vorrichtung des Typs, bei dem die zu behandelnde Flüssigkeit veranlaßt wird, durch ein Bett aus Stoffteilchen hindurchzusickern, das in einem Behälter untergebracht und auf einer Behälterbodenkonstruktion aufgelagert ist, durch die die behandelte Flüssigkeit abgezogen wird. Das Bett kann aus einer oder mehreren Schichten von Pulver, Granulat, Sand und/oder anderem feinkörnigem Material bestehen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurde in erster Linie zur Verwendung bei der Reinigung von Abwässern aus Holzzellstoff- und Papiermühlen gemäß einem Verfahren entwickelt, das darin besteht, daß das Abwasser durch ein Bett aus körnigem Harzmaterial hindurchgeführt wird, das in dem Abwasser mitgeführte organische Substanzen zurückhält. Obwohl aber die Erfindung im folgenden unter besonderer Bezugnahme auf diesen Anwendungsfall beschrieben wird, ist ihre Anwendung auch

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ORlGlNAL INSPECTED

auf anderen Gebieten möglich, beispielsweise bei Sandfiltern.

Die Reinigung von Abwasser im abwärtsgerichteten Durchlauf durch ein Bett aus Stoffteilchen in einer Säule (Kolonne) oder in einem anderen Behälter wird gewöhnlich zyklisch ausgeführt, wobei Reinigungsphasen mit Phasen abwechseln, in denen das Bett regeneriert wird, indem die zurückgehaltenen Verunreinigungen ausgewaschen oder ausgespült werden. Beim Übergang von der Reinigungsphase zur Rückspülphase tritt ein "Nachhinken" auf, das zur Folge hat, daß das gereinigte Wasser durch Verunreinigungen aus der vorangegangenen Spülphase von neuem verschmutzt wird, die in einer Flussigkeitssammel- und -verteilungskammer in der Bodenkonstruktion des Behälters zurückgeblieben sind. In ähnlicher Weise wird beim Rückspülen das bereits gereinigte Wasser, das in dieser Kammer zurückgeblieben ist, mit den Verunreinigungen mitgespült, so daß diese verdünnt werden. Das Maß dieses verzögerten oder trägen Ansprechene der Vorrichtung und des daraus folgenden "Nachhinkens" ist proportional zu dem Volumen der Bodenkammer des Behälters. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde« dieses Nachhinken zu mildern, indem sie eine Behälterbodenkonstruktion schafft, bei der die zum Sammeln bzw. zum Verteilen der durch das Bett strömenden Flüssigkeit dienende Kammer - die im folgenden der Einfachheit halber als Bodenkammer bezeichnet wird - ein kleines Volumen hat.

Die Erfindung soll auch eine Behälterbodenkonstruktion schaffen, die hinsichtlich Festigkeit und wirtschaftlicher Materialnutzung vorteilhaft ist, so daß sie zur Gänze aus säurebeständigem Edelstahl hergestellt werden kann, und dennoch wirtschaftlich tragbar ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung einen Behälter aufweist,

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dessen Bodenkonstruktion eine obere und eine untere Bodenplatte aufweist, die durchbrochen sind und zwischen denen die Bodenkammer gebildet ist, die durch Öffnungen in der oberen Bodenplatte mit dem Bett und durch Öffnungen in der unteren Bodenplatte mit Flüssigkeitsaustritts- oder -zuleitungsrohren in Verbindung steht. Die Öffnungenin der oberen Bodenplatte fluchten mit den Öffnungenin der unteren Bodenplatte. Zwischen den beiden Bodenplatten erstreckt sich eine Mehrzahl von Hülsen, die an den Platten starr befestigt, beispielsweise angeschweißt sind. Der Innenraum jeder solchen Hülse steht mit dem Bett und mit der Boden k ammer in Verbindung, so daß durch sie Flüssigkeit aus dem Bett in die Bodenkammer bzw. umgekehrt hindurchfließen kann«, Da die Hülsen mit den beiden in einem Abstand voneinander befindlichen Bodenplatten starr verbunden sind, zeichnet sich die Behälterbodenkonstruktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch eine hervorragende Festigkeit aus, selbst wenn die Bodenplatten verhältnismäßig dünn und verhältnismäßig nahe beieinander angeordnet sind. Das Volumen der zwischen den Bodenplatten gebildeten Bodenkammer kann daher ohne Einbuße an Tragfähigkeit gegenüber schweren Teilchenbetten und ohne Vergrößerung der Dicke der Bodenplatten erheblich vermindert werden. Der Abstand zwischen der oberen und unteren Bodenplatte ist jeweils derart, daß das Verhältnis des Volumens der Bodenkammer zu dem von dem Teilchenbett eingenommenen Volumen 1:10, und vorzugsweise 1:30,nicht überschreitet. Obwohl dieses Verhältnis im Grunde so klein wie möglich sein sollte und es keine kritische untere Grenze gibt, sollte der Abstand zwischen den Bodenplatten nicht so weit vermindert werden, daß der Druckabfall des durch die Bodenkammer strömenden Flüssigkeitsstromes untragbar wird. Der Abstand muß auch groß genug sein, um ein gleichmäßiges Entwässern des Bettes und eine gleichmäßige Verteilung der Spülflüssigkeit auf das Bett zu ermöglichen. In manchen Fällen können jedoch Verhältnisse im Bereich von 1:50 bis 1:200 vorteilhaft sein.

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Bei der bevorzugten Ausführungsforin sind die beiden Bodenplatten im wesentlichen parallel, so daß der Abstand zwischen ihnen im wesentlichen konstant ist. Sämtliche Hülsen können dann hinsichtlich Form und Abmessungen gleich sein.

Xn der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung·;

Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig„ 3 ist ein Horizontalschnitt entlang der Linie III-III in

Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einem Teil der Konstruktion gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab im Schnitt unter Fort lassung einiger Teile im Interesse der Übersichtlichkeit ; und

Fig. 5 ist einVertikalschnitt in noch größerem Maßstab zur Veranschaulichung eines Teiles des Behälterbodens mit einer daran befestigten Hülse und darin eingeschraub ter Siebeinheit.

Figo 1 zeigt eine Abwasserbehandlungsvorrichtung mit einem druckdichten zylindrischen Behälter 1. Dieser Behälter hat eine Bodenkonstruktion 2, die ein in dem Behälter untergebrachtes Bett 3 trägt. Dieses Bett 3 besteht aus einer Sandfilterschicht 3a und einer darüberliegenden Schicht 3b von we sentlich größerer Dicke, bestehend aus einem gekörnten Ionenaustauscher oder Adsorptionsharz oder einem Gemisch aus verschiedenen Harzen. Das zu behandelnde Abwasser 4 wird durch

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ein Zuleitungsrohr 5 und einen Verteiler 6 in den oberen Teil des Behälters eingeführt. Der Behälter weist auch (nicht dargestellte} Einrichtungen zum Beseitigen ausgewasc-hener Verunreinigungen auf.

Die Behälterbodenkonstruktion 2 mit kreisförmigem Grundriß weist zwei gewölbte oder kuppelartig gekrümmte Stahlplatten 7 und 8 auf, deren konvexe Seiten der oberhalb der Bodenkonstruktion befindlichen Kammer, in der das Bett 3 untergebracht ist, zugewendet sind. Die beiden Bodenplatten 7 und 8 liegen in einem gleichmäßigen Abstand voneinander, der verhältnismäßig klein ist, so daß das Volumen der zwischen den Platten gebildeten Kammer 9 im Vergleich zum Volumen des Bettes 3 klein ist. Bei einer praktischen Ausführungsform des Behälters gemäß Fig. 1 beträgt beispielsweise die Höhe der Bodenkammer 9 3 cm, während die durchschnittliche Tiefe des Bettes 300 cm beträgt. Bei dieser Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen dem Volumen der Bodenkammer 9 und dem von dem Bett 3 eingenommenen Volumen nur ca. 1:100.

Der untere Teil der zylindrischen Wand 10 des Behälters 1 ist direkt an der unteren Platte 7 des Bodens angeschweißt und durch einen geschweißten kegelförmigen Metallblechring 11, der eine Umfassungswand für die Bodenkammer 9 bildet, auch mit den beiden Bodenplatten 7 und 8 verbunden. Der ganze Behälter 1 ruht auf einer zylindrischen Basis 18.

Die untere Bodenplatte 7 hat eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig verteilten kreisförmigen Öffnungen 7a, und die obere Bodenplatte 8 weist ähnliche Öffnungen 8a auf, deren jede mit einer zugeordneten Öffnung 7a fluchtet. Durch jedes Paar fluchtender Öffnungen 7a und 8a erstreckt sich eine zylindrische Stahlhülse 19» die aus einem kurzen Rohrabschnitt gebildet ist. Die gegenüberliegenden Enden 19a und 19b jeder Hülse

-en 19 sind entlang der Ränder der zugeordneten Öffnung 7a und 8a

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mediumdicht an den beiden Bodenplatten 7 und 8 angeschweißt (Fig. k und 5)· Die beiden in einem Abstand voneinander liegenden Bodenplatten 7 und 8 und die geschweißten Hülsen 19 bilden also eine Rahmenkonstruktion, die sich durch hohe Tragfähigkeit auszeichnet.

Jede Hülse 19 hat vier seitliche Öffnungen 20, die zwischen dem Innenraum der Hülse und der Bodenkammer 9 eine dauernd offene Verbindung bilden. Durch diese Öffnungen 20 kann also Flüssigkeit zwischen dem das Bett enthaltenden Raum oberhalb der oberen Bodenplatte 8 und der Bodenkammer 9 hin- bzw. herfließen.

Die oberen Enden 19b der Hülsen 19 haben einen kleineren Innendurchmesser als deren untere Enden 19a, die ein Innengewinde 21 (Figo 5) tragen. Die Innenflächen der Hülsen bilden ringförmige Aussparungen 19c im Bereich der vier Öffnungen 20.

In jede der Hülsen 19 ist von unten ein Siebtragkörper22 eingeschraubt, dessen unterer Abschnitt ein Außengewinde aufweist« Der obere Endabschnitt des Siebtragkörpers 22 ist mit einem 0-Ring 23 abgedichtet, der dichtend an der Innenfläche des oberen Endes 19b der Hülse anliegt. Über das obere Ende der Hülse hinaus springt ein mit einem Außengewinde versehen-er Hals 24 des Siebkörpers 22 nach oben vor.

In dem Hals 2k ist ein durchgehender Querkanal 25 gebildet, und zwei weitere einander schneidende Kanäle 26 sind in dem Siebkörper 22 im Bereich der ringförmigen Aussparung 19c gebildet. Zwischen dem Querkanal 25 und den beiden Querkanälen 26 erstreckt sich ein Axialkanal 27· Ein in den unteren Teil des Axialkanals 27 eingeschraubtes Schraubventil 28 dient zur Steuerung des Flüssigkeitsstromee durch den Kanal 27 zwischen den Querkanälen 25 und 26.

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Um den Hals 2k des Siebtragkörpers 22 herum ist ein aus einem wendelförmig gewundenen Streifen bestehendes Siebelement 29 angeordnet, das in seiner Stellung durch eine Mutter 30 gehalten ist. Die maximale Querabmessung des Siebelementes 29 und der Mutter 30 ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser der Hülse 19. Der Siebtragkörper 22 und das Siebelement 29 bilden eine Siebeinheit 31, durch die die Flüssigkeit sowohl aus dem Bett 3 abwärts in die Bodenkammer 9 als auch von dieser aufwärts in das Bett fließen kann, wobei der Flüssigkeitsstrom mittels des Ventils 28 steuerbar ist„ Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Siebeinheit 31 in bezug auf die Hülse ein- und ausschraubbar, ohne daß dazu der das Bett aufnehmende Raum oberhalb der Behälterbodenkonstruktion 2 zugänglich gemacht werden muß. Einstellung, Instandhaltung und Austausch sämtlicher Siebeinheiten können also von einem leicht zugänglichen Raum unterhalb der Behälterbodenkonstruktion aus durchgeführt werden, selbst wenn die Vorrichtung sich im Betrieb befindet.

Da die Siebeinheiten 31 jederzeit leicht zugänglich und auswechselbar sind, kann leicht sichergestellt werden, daß zu jedem gegebenen Zeitpunkt alle oder fast alle Siebeinheiten einwandfrei funktionieren. Es besteht also keine Notwendigkeit, eine Anzahl von Siebeinheiten vorzusehen, die erheblich größer ist als die Anzahl der einwandfrei funktionierenden Einheiten, die erforderlich sind um zu gewährleisten, daß das Bett den Solldurchsatz an Flüssigkeit durchläßt und daß dieser Flüssigkeitsstrom mit hinreichender Gleichmäßigkeit über den Querschnitt des Bettes verteilt wird.

Zum Ablassen der in der Bodenkammer 9 angesammelten behandelten Flüssigkeit sowie zum Zuführen von Flüssigkeit"¹" in die Bodenkammer 9 weist die untere Bodenplatte'eine Anzahl zusätzlicher kreisförmiger Öffnungen auf. Bei der in der Zeichnung darge-

+ zum Rückspülen

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stellten Ausführungsform sind dreizehn solche Öffnungen 32 vorhanden, und diese sind derart angeordnet, daß in der Bodenkammer 9 ein im wesentlichen gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom gewährleistet ist (Fig. 2). An jeder Öffnung ist ein Rohrstutzen 13 angebracht, der an der unteren Bodenplatte 7 angeschweißt ist, und sämtliche Stutzen stehen mit einer gemeinsamen Ablaufleitung 15 sowie einer gemeinsamen Rückspülleitung 16 über ein Rohr 14 in Verbindung. Mit den Rohren 14 sind Luftleitungen 17 verbunden, die ein Hindurchblasen von Druckluft durch das Bett während des Rückspulens ermöglichen»

Ein wichtiges Merkmal der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist die nach oben gewölbte Form der Behälterbodenkonstruktion. Diese Ausbildung erhöht nicht nur die Fähigkeit der Behälterbodenkonstruktion zur Aufnahme des Gewichtes des Bettes und des Druckes der Flüssigkeit, sondern trägt auch zur gleichmäßigen Verteilung des Flüssigkeitsstromes durch das Bett bei. Insbesondere bei tiefen Betten verursachen die sogenannten Wandeffekte häufig Schwierigkeiten, indem sie beispielsweise bewirken, daß eine höhere Strömungsgeschwindigkeit in den Randbereichen des Bettes als in dessen Mittelbereichen auftritt, so daß die Aufenthaltdauer des Wassers in dem Bett in verschiedenen Bereichen des Bettes unterschiedlich sind. Dies erschwert eine optimale Behandlung des Wassers. Außerdem kann während des Rückspulens Material des Bettes zwischen den Mittelbereichen und den Randbereichen des Bettes wandern, was eine Konzentration größerer Teilchen in der Nähe der Behälterwand zur Folge hat. Die gewölbte Ausbildung der Bodenplatten mildert die Schwierigkeiten, da durch sie die Höhe des Mittelbereiches der Kolonne vermindert wird und somit der Flüssigkeitsstrom im mittleren Bereich des Querschnittes des Bettes gefördert wird.

Beim Betrieb der Vorrichtung tritt das zu behandelnde Wasser durch die Zuleitung 5 und den Verteiler 6 in den Behälter 1 ein. Es sickert durch das Bett 3 und wird nach Durchtritt durch die

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Siebeinheiten 31 in der Bodenkammer 9 gesammelt und dann durch die Rohre 14 und die Austrittsleitung 15 ausgeführt. Das Rückspülmedium (Flüssigkeit und Luft) wird durch die Rückspülleitung 16 und die Luftleitung 17 der Bodenkammer 9 zugeführt, tritt in diese ein und wird von dort durch die Siebeinheiten 31 über den Querschnitt des Bettes verteilt. Die Siebeinheiten 31 dienen also beim Rückspülen als Düseneinheiten.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß die Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Form eines mit der Bodenkonstruktion der Erfindung auszurüstenden Behälters beschränkt ist. Der Ausdruck "Behälter" soll hier nicht nur den in Fig. 1 gezeigten, verhältnismäßig hohen, schmalen Behälter (eine Kolonne) sondern auch zahlreiche andere Typen von Gefäßen oder Aufnahmebehältern für die Aufnahme eines Bettes aus Material in Teilchenform bezeichnen.

Patentansprüche

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Claims

P a t e η tansprüche

Vorrichtung zur Behandlung von flüssigkeiten, bei der die Flüssigkeit durch ein Bett von Materialteilchen hindurchgeschickt wird, mit einem Behälter, der eine Kammer für die Aufnahme des Bettes aus Materialteilchen bildet und eine das Bett tragende Bodenkonstruktion mit einer oberen und einer unteren Bodenplatte aufweist, zwischen denen eine Bodenkammer gebildet ist, die über Öffnungen in der oberen Bodenplatte mit der das Bett aufnehmenden Kammer und über Öffnungen in der unteren Bodenplatte mit Flüssigkeitsableitungs- und Zuleitungseinrichtungen leitend in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Bodenplatte öffnungen aufweist, die mit den Öffnungen in der oberen Bodenplatte fluchten, daß sich zwischen der oberen und der unteren Bodenplatte, mit den Öffnungen fluchtend, Hülsen erstrecken, die an in deren Achsrichtung voneinander in einem Abstand befindlichen Teilen starr mit der oberen bzw« unteren Bodenplatte verbunden sind, und daß der Innenraum jeder Hülse mit der das Bett aufnehmenden Kammer und mit der Bodenkammer leitend in Verbindung s t eht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hülsen durch die Öffnungen hindurch erstrecken und an den Bodenplatten angeschweißt sind.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Bodenplatten über die

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ganze Ausdehnung der Bodenkammer im wesentlichen konstant ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatten gewölbt und mit den konvexen Seiten der das Bett aufnehmenden Kammer zugewendet sind.
5β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum jeder Hülse eine Siebeinheit eingesetzt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinheit vom unteren Ende der Hülse aus in diese eingeschraubt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bodenkammer mit den Flüssig keitsaustrxtts- oder Zuleitungseinrichtungen über mehrere in der unteren Bodenplatte vorgesehene, über diese im wesentlichen gleichmäßig verteilte Öffnungen in Verbindung steht.

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