DE2551030A1

DE2551030A1 - Abwasser-reinigungsverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2551030A1
Application number: DE19752551030
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Miura Engineering International Co Ltd
Current assignee: Miura Engineering International Co Ltd
Priority date: 1974-11-15
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1976-05-26
Also published as: US4039447A; DE2551030B2; DE2551030C3; GB1533876A

Description

München, 13. November 1975

Miura Engineering International Company Limited

Osaka, Japan

Abwasser-Reinigungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwasser-Reinigungsverfahren und eine Vorrichtung, bei dem bzw. in der feine, suspendierte Teilchen im Abwasser durch Zugabe eines ferromagnetischen Pulvers, z.B. Fe₃O₄, zu einer Ausflockung von ferromagnetischen Pulvern und suspendierten feinen Teilchen koaguliert werden, welche Ausflockung dann durch magnetische Wirkung an Magnetplatten angelagert wird, wobei das Abwasser gereinigt und das dabei anfallende Reinwasser abgeführt wird.

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Die bekannten Abwasser-Reinigungsverfahren des Standes der Technik werden in die folgenden zwei Klassen eingeteilt:

a) Einem Typ, bei dem zuerst ein Koagulierungsmittel zugesetzt und dann die gebildeten Flocken ausgefällt werden, und

b) einem Typ, bei welchem Luft nach Zugabe eines Koagulierungsmittels eingeleitet wird, um die gebildeten Flocken aufschwimmen zu lassen.

Gemäß dem ersteren Verfahrenstyp wird der ausgefällte dicke Schlamm mithilfe eines Eindickers aus dem System herausgenommen, während in dem letzteren Verfahrenstyp der aufgeschwemmte Schlamm durch Abschäumen aus der Behandlungsanlage herausgenommen wird. Jedoch haben sowohl die Eindick- als auch die Aufschwemmvorrichtung einige Fehler, die darin bestehen, daß zur Abtrennung ca. 1 Stunde erforderlich ist, daß hohe Installationskosten, ein hoher Wasseranteil im Schlamm, eine starke Trübung des gereinigten Wassers und große Anlageflächen entstehen. Da außerdem der konzentrierte Schlamm bis zu 98 und 99% Wasser enthält, muß der Schlamm mithilfe einer Filterpresse, eines Oliverfilters oder ähnlichen Einrichtungen entwässert werden, wobei das gewonnene behandelte Wasser immer noch einen Trübstoffanteil in einer Größenordnung von 1o bis 3o ppm enthält, sodaß dieses behandelte Wasser einer weiteren Filtration unterworfen werden muß, um ein hochreines Wasser zu erhalten.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Reinigung von feinsuspendierten Teilchen enthaltendem Abwasser zu finden, das mit weit geringerem Zeitaufwand und technischem Aufwand durchgeführt werden kann und das zu einem besseren Erfolg führt, als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist. Außerdem sollen die verwendeten Einsatzmittel aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten für eine Wiederverwendung zurückgewonnen werden können. Insbesondere aber sollen bei der ebenfalls zu findenden Vorrichtung zur Durchführung dieses verbesserten Verfahrens die hohen Installationskosten und die großen Anlageflächen erheblich reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem durch Einbringen von ferromagnetischen Pulvern und Koagulierungsmitteln in das Abwasser mit den im Abwasser suspendierten feinen Teilchen Ausflockungen gebildet werden, und bei dem das diese Ausflockungen enthaltende Wasser in einen Abscheidetank geleitet wird, wo diese Ausflockungen auf magnetischem Wege an Magnetplatten angelagert und damit aus dem Abwasser entfernt werden. Diese Anlagerung der Ausflockung wird insbesondere an teilweise in das Abwasser hineinragenden rotierenden magnetischen Scheiben vorgenommen, die diese Ausflockungen während ihres Eintauchens in das Abwasser durch die Wirkung der magnetischen Kräfte anziehen und während des Durchlaufens der Überwasserzone durch einen Abstreifer abgenommen bekommen. Weitere Merkmale der Erfindung, insbesondere auch einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

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besonders geeigneten Vorrichtung sind in den anliegenden Patentansprüchen enthalten.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung zum Rückbilden der abgeschiedenen koagulierten Flocken;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der in der ,Vorrichtung nach der Fig. 2 benutzten magnetischen Scheiben;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit zum Teil weggeschnittenen Teilen der Flockenrückbildungs-Vorrichtungj

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Anlagerungsscheibe aus

einem nichtmagnetischen Material, in die magnetische Platten eingelegt sind;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Anlagerungsscheibe aus einem magnetischen Material, in die nichtmagnetische Platten eingelegt sind;

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Fig. 7 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung einer Scheibe nach Fig. 5;

Fig. 8 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung

einer Scheibe mit einer Anordnung von magnetischen Platten, welche aus kleinen magnetischen Blöcken bestehen;

Fig. 9 ebenfalls eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung einer Scheibe mit einer abgeänderten Anordnung von magnetischen Blöcken;

Fig.io eine aus zwei Kammern bestehende Flockenrückbildungsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 werden das Rohwasser und eine aus dem Suspensionstank 2 kommende Suspension eines ferromagnetischen Pulvers, wie z.B. Fe₃O₄, von einer Rohwassereinspeisepumpe 1 angesaugt und in einen geeigneten Rohrmischer 3 geleitet, in welchem sie unter entsprechenden Bewegungen vermischt werden.

Anschließend wird ein anorganisches Koagulierungsmittel, wie z.B. Polyaluminiumchlorid oder Aluminiumsulfat, aus dem Tank 5 mittels einer Pumpe 6 in eine Rohrleitung 4 eingespeist und im Rohrmischer 7 unter entsprechenden Bewegungen mit den Flüssigkeiten vermischt. Weiter wird ein hochpolymeres Koagulierungsmittel aus dem Tank 9 mittels einer Pumpe 1o in eine

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Leitung 8 eingespeist und anschließend in einem Rohrmischer 11 mit den übrigen Flüssigkeiten vermischt, so daß sich im Gemisch eine Ausflockung bildet, worauf dann das diese gebildeten Ausflockungen enthaltende Abwasser in einen Abscheidetank eingeleitet wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden sowohl ein anorganisches als auch ein hochpolymeres Koagulierungsmittel zugeführt; es ist aber entsprechend der Art des zu reinigenden Abwassers auch möglich, nur eines von ihnen zuzuführen. Für den Fall, daß die suspendierten Feststoffteilchen selbst eine magnetische Anziehungskraft ausüben, wie das z.B. bei suspendierten Teilchen der Fall ist, die in aus eisen- und stahlerzeugenden Fabrikationsanlagen kommenden Abwässern enthalten sind, ist ein Koagulierungsmittel nicht mehr erforderlich. Im Tank 12 sind auf einer Welle 13 rotierende Scheiben 14 vorgesehen. Über den Umfang einer jeden dieser Scheiben 14 sind abwechselnd magnetische Platten 15 und nichtmagnetische Bereiche 16 angeordnet. Jede rotierende Scheibe 14 ist mit ihrem unteren Bereich in die Flüssigkeit eingetaucht und mit ihrem oberen Bereich der Luft,ausgesetzt. Es ist experimentell bestätigt worden, daß die Ausflockungen leicht und auch vollständig durch die Magnetwirkung der magnetischen Platten 15 angezogen werden.

Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein aus einer Platte bestehender Abstreifer dargestellt, welcher eine der Scheibenbreite entsprechende Aussparung zum Abstreifen der Ausflockungen von den magnetischen Platten aufweist, wenn diese magnetischen

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Platten während der Rotation der Scheibe durch die Aussparung hindurchbewegt werden, während mit dem Bezugszeichen 18 eine Gleitplatte dargestellt ist, von welcher aus die abgestreifen Ausflockungen in den Sammelbehälter hinuntergleiten.

Das zugeführte Abwasser, das die Ausflockungen des ferromagnetischen Pulvers und der suspendierten feinen Teilchen enthält, wird in den Abscheidetank 12 eingeleitet. Dann werden die Ausflockungen, solange sie sich in wäßriger Phase befinden, von den magnetischen Platten angezogen und auf diesen Platten durch die Drehbewegung der rotierenden Scheibe 14 an die Luft gehoben, wo sie dann durch den Abstreifer 17 von der Scheibe abgenommen werden. Das nach dem Entfernen der Ausflockungen nunmehr gereinigte Abwasser wird über eine Leitung 19 abgelassen. Der Rückgewinnungswirkungsgrad für die suspendierten Feststoffteilchen beträgt mehr als 99% und das auf diese Weise gereinigte Wasser ist so rein, daß sein Gehalt an Verunreinigungen weniger als einige ppm beträgt. Wenn der gesamte Umfang der rotierenden Scheibe 14 eine derartige magnetische Anziehungskraft aufweist, wird zwar die Ausflockung abgestreift, kann aber nicht von der Scheibe abfallen, weil die Ausflockungen immer noch mit der eine magnetische Anziehungskraft ausübenden Scheibe in Berührung stehen. Wenn jedoch nach Fig. 1 die von den magnetischen Platten

15 angezogenen Ausflockungen durch den Abstreifer 17 abgestreift werden und dann in einen nachfolgenden nichtmagnetischen Bereich

16 zwischen den magnetischen Platten 15 gelangen, werden sie abfallen, weil der nichtmagnetische Bereich 16 keine magnetischen Anziehungskräfte mehr auf diese ausgeflockten Teilchen ausübt.

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Eine Beseitigung der ausgeschiedenen Flocken in der Form, in der diese anfallen, brächte Probleme hinsichtlich eines vergrößerten Volumens bei der Abfallbeseitigung und hinsichtlich hoher Betriebskosten für das ferromagnetische Pulver mit sich. Wenn deshalb das ferromagnetische Pulver aus den Ausflockungen wieder herausgetrennt werden kann, kommt es zu einer Volumenverminderung bei der Abfallbeseitigung und zu einer Reduzierung der Betriebskosten für das ferromagnetische Pulver und für den Fall, daß die suspendierten Teilchen wertvolle Bestandteile enthalten sollten, können diese für eine Wiederverwendung rückgewonnen werden.

Die abgetrennten Ausflockungen haben gewöhnlich einen Wasseranteil in der Größenordnung von 80%, so daß bei Anwendung einer heftigen mechanischen Bewegung oder einer Ultraschallvibration, diese Ausflockungen zerstört werden und eine Suspension bilden, in der die ferromagnetischen Pulver und die suspendierten Feststoffteilchen getrennt nebeneinander vorhanden sind. Wenn die Suspension in den Abscheidetank 12 eingespeist wird, werden die ferromagnetischen Pulver magnetisch angezogen und an den in die Flüssigkeit eintauchenden Teil einer jeden rotierenden Scheibe 14 angelagert und bei der mit der Drehung dieser Scheiben 14 erfolgenden überführung in die Luft, werden die abgetrennten ferromagnetischen Pulver durch den Abstreifer 17 abgekratzt und einer Wiedergewinnung zugeführt. In diesem Fall werden die suspendierten feinen Feststoffteilchen nicht auf den magnetischen Platten abgelagert, weil sie keinen Magnetismus haben, so daß nur die ferromagnetischen Pulver allein wiedergewonnen werden.

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Für kleinere Volumen kann eine andere Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, wie in Fig, 4 dargestellt, zur Wiedergewinnung von ferromagnetischen Pulvern aus den Ausflockungen verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung, wie sie in. Fig. 1o gezeigt ist, verwendet werden, um die Anlagekosten zu senken. Dabei ist ein Tank durch eine Trennwand 23 in eine Kammer 12a, welche eine größere Anzahl von Scheiben enthält,und in eine Kammer 12b, welche eine geringere Anzahl von Scheiben enthält, unterteilt. Die Scheiben in beiden Kammern werden durch eine einzige Welle 13 gleichzeitig gedreht. Die Kammer 12a ist zur magnetischen Anlagerung und Abtrennung eines Großteils der in dem Wasser enthaltenen Ausflockungen vorgesehen, welches Wasser durch eine Leitung 24 zugeführt wird. Die abgekratzten Ausflockungen werden in einen Flockenrückbildungstank 25 eingebracht, wo die Ausflockungen abgebaut werden und von dem aus eine geringe Menge an diese abgebauten ferromagnetischen Pulver und die suspendierten Feststoffteilchen enthaltendem Wasser durch eine Pumpe 26 über eine Leitung 27 in eine Kammer 12b geleitet wird, in welcher die ferromagnetischen Pulver durch den Magnetismus für sich allein abgeschieden werden. Mit anderen Worten heißt das, daß die Behanldung einer großen Menge von Abwasser einerseits in die Kammer 12a und andererseits die Behandlung einer kleinen Menge von Wasser zur Rückgewinnung von ferromagnetischen Pulvern in der Kammer 12b jeweils durch Scheiben ausgeführt wird, welche in beiden Kammern über eine einzige Welle in Drehung versetzt werden. Da die zwei Behandlungsvorgänge einmal zur Abwasserbehandlung und ein andermal zur

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Rückgewinnung der ferromagnetischen Pulver gleichzeitig durch die Scheiben in den zwei Kammern (12a, 12b) ausgeführt werden können, wobei diese Scheiben durch eine gemeinsame Welle in Drehung versetzt werden können, können die Anlagekosten niedrig gehalten werden.

Es sind verschiedene Ausbildungsformen der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Scheiben möglich, wie dies in den Fig. 5 bis 9 gezeigt ist. So sind z.B. in Fig. 5 permanentmagnetische Scheiben 15 in Abständen auf der Peripherie einer nichtmagnetischen Scheibe 14, etwa einer Plastikscheibe oder einer Holzscheibe, angeordnet. In Fig. 6 sind nichtmagnetische Platten 22, etwa Plastikplatten oder Holzplatten, in Abständen auf der Peripherie einer permanentmagnetischen oder einer elektromagnetischen Scheibe 21 angeordnet. Beide der in Fig. 5 und 6 gezeigten Scheiben können in der gleichen Weise im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewandt werden.

Fig. 7 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 5 dar. Dickere Ausflockungen werden entlang der Ecken einer Platte, wie dies durch feine enge Linien angedeutet ist, angelagert, während dünnere Ausflockungen in den mittleren Bereichen angelagert werden, wie dies durch die entgegengesetzten breiten Linien angedeutet ist. Nach der Darstellung in Fig. 7 besteht jede magnetische Platte aus einem einzigen Stück, während nach der Darstellung in Fig. 8 jede magnetische Platte aus kleineren magnetischen Blöcken 15a, 15b, 15c, 15d, 15e usw., die in Kontakt miteinander stehen, und Seite an Seite zueinander

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liegen, hergestellt ist, so daß die stark anziehende Fläche vergrößert wird, obwohl die Gesamtfläche der magnetischen Platten dieselbe ist, wie bei den magnetischen Platten nach Fig. 7.

In dem Falle, in dem die magnetische Platte aus mehreren kleineren magnetischen Blöcken und Seite an Seite,jedoch mit einem gewissen Abstand zueinander, besteht, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, ist das Volumen der angelagerten Flocken größer, als im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8.

Da die vorliegende Erfindung magnetische Kräfte verwendet, dauert es nur einige Sekunden, um die suspendierten Feststoffteilchen abzutrennen, während dies bei den konventionellen Eindickern und Flotationsanlagen ca. eine Stunde dauert, so daß auch aus diesem Grunde die auf die Durchsatzmenge bezogenen Anlagekosten und der für die Aufstellung der Anlage verwendete Raum sehr gering ist. Außerdem besteht ein weiterer Vorteil darin, daß der Trennungswirkunsgrad für die suspendierten Feststoffteilchen weit höher liegt als bei den konventionellen Eindickern und Flotationsanlagen. Weiterhin ist es möglich, die ferromagnetischen Pulver für sich allein zum Zwecke ihrer Wiederverwendung zurückzugewinnen.

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Claims

Patentansprüche

f 1.jAbwasser-Reinigungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbringen von ferromagnetischen Pulvern und Koagulierungsmitteln in das Abwasser aus den im Abwasser suspendierten feinen Teilchen und den ferromagnetischen Pulvern Ausflockungen gebildet werden, und daß das diese Ausflockungen enthaltende Wasser in einen Abscheidetank (12) geleitet wird, in welchem magnetische Scheiben (14) gedreht werden, an denen diese Ausflockungen während des Eintauchens der magnetischen Scheiben (14) in das Wasser durch Wirkung der magnetischen Kräfte angelagert und während des Durchlaufens der Überwasserzone durch einen Abstreifer (17) abgenommen werden.
2. Abwasser-Reinigungsverfahren nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Scheiben (14), die an ihrer Peripherie abwechselnd magnetische Platten (15) und nichtmagnetische Bereiche(16) aufweist, gedreht wird, wobei die magnetischen Platten (15) bei ihrem Durchgang durch das Abwasser die Ausflockungen anlagern und bei ihrem Durchlaufen der überwasserzone mittels eines Abstreifers (17) von diesen angelagerten Ausflockungen befreit werden, und immer dann, wenn die abgekratzten Ausflockungen in einen jeweils zwischen den magnetischen Platten (15) vorgesehenen nichtmagnetischen Bereich (16) kommen, abfallen und so vom Abwasser abgetrennt werden können.

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3. Abwasser-Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten Ausflockungen durch mechanische Einwirkungen oder ültraschallvibrationen in eine gemischte Suspension aus ferromagnetischen Pulvern und suspendierten Feststoffteilchen zerlegt werden und daß die ferromagnetischen Pulver magnetisch abgetrennt und wiederverwendet werden.
4. Abwasser-Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese zum Zwecke der Rückbildung der Ausflockungen einen mit einem Zulauf für das Rohwasser und einem Auslaß für das aufbereitete Wasser versehenen Abscheidetank (12) aufweist, in welchem eine Vielzahl von in Abständen angeordneten drehbaren Scheiben (14) mit in der Peripherie jeder dieser Scheiben (14) abwechselnd angeordneten magnetischen und nichtmagnetischen Bereichen sowie mit jeweils einem Abstreifer (17) auf jeder Seite dieser Scheiben (14) vorgesehen sind (Fig. 1, 1o).
5. Abwasser-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheidetank (12) durch eine Trennwand (23) in zwei Kammern (12a, 12b) geteilt ist, wobei in der einen Kammer (12a) eine größere Anzahl von Scheiben (14) und in der anderen Kammer (12b) eine kleinere Anzahl von Scheiben (14) vorgesehen ist, und daß der Auslaß für die Ausflockungen aus der Kammer (12a), der Flockenzerstörungstank (25) und der Einlaß der Kammer (12b) durch eine gemeinsame Leitung (27) verbunden sind (Pig. 1o).

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6. Abwasser-Reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen

4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14) als nichtmagnetische Scheiben ausgebildet sind, in deren Peripherie magnetische Platten (15) Seite an Seite und in bestimmten Abständen angeordnet sind (Fig. 5, 7).
7. Abwasser-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese magnetischen Patten (15) aus einer Vielzahl von Seite an Seite liegenden und in Kontakt miteinander befindlichen permanentmagnetischen Blöcken (15a bis 15e) zusammengesetzt sind (Fig. 8).
8. Abwasser-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese magnetischen Platten (15) aus einer Vielzahl von Seite an Seite liegenden und in bestimmten Abständen zueinander angeordneten magnetischen Blöcken (15a bis 15e) zusammengesetzt sind (Fig. 9).
9. Abwasser-Reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben als magnetische Scheiben (21) ausgebildet sind, in deren Peripherie eine Vielzahl von nichtmagnetischen Platten (22) in peripheralem Abstand zueinander angeordnet sind (Fig. 6).

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