DE2614881A1

DE2614881A1 - Verfahren und anlage zur trennung von feststoffen und fluessigkeit

Info

Publication number: DE2614881A1
Application number: DE19762614881
Authority: DE
Inventors: David Albert Hines; Richard Trevor Jones; Frank Cornelius Roesler
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306745B1; NL7603577A; JPS5884093A; ZA761907B; IN142380B; CA1065508A; NO149841B; SU997603A3; US4253949A; NL180653C; DD125326A5; CS194237B2; NO761132L; IT1059589B; ATA249976A; PL109935B1; FR2306745A1; ES446794A1; JPS6139119B2; NO149841C

Description

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Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

1 / O O 1 ⁸ München 2, Postfach 202403

^!*°^ö ■ Bavariaring4

Tel.: (0 89) 53 96 53 -

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

6.April 1976

B 7247

ICI case E.27726

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, Großbritannien

Verfahren und Anlage zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit und insbesondere auf ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Flüssigkeiten mit mitgeführtem, biologisch abbaubarem Abfall. Solche Flüssigkeit wird nachfolgend als "Abwasser" bezeichnet, wobei dieser Ausdruck alle Arten von biologisch abbaubaren Haushaltsund Industrieabfällen bzw. -abwassern umfassen soll, wie beispielsweise Abfall bzw. Abwasser des normalen häuslichen Bereichs, Abwasser von landwirtschaftlichen Betrieben, Nahrungsmittelfabriken und anderen, derartigen Abfall produzierenden Industriezweigen.

6 0 3843/0837 ORIGINAL INSPECTED

Deutsche Bsnfc ":ün&-.en) Kto. 5t/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 39338« Postsoieck (München) Kto. 670-43-804

Die bei der Abwasserbehandlung allgemein angewandten Verfahren umfassen im wesentlichen eine primäre Behandlung durch physikalische Methoden, wie Aussieben und Sedimentation zur Entfernung grober suspendierter Feststoffe, woran sich eine sekundäre Behandlung nach biologischen Verfahren zur Entfernung gelöster und kleinerer suspendierter Feststoffe anschließt. Sofern sich die Erfindung auf die Abwasserbehandlung bezieht, gehört sie zur sekundären Behandlungsstufe.

Bei der sekundären Behandlung von Abwasser wird zur Entfernung suspendierter Feststoffe aus dem Abwasser und zur Abtrennung und Konzentration von biologischen flockigen Schlämmen das Flotationsverfahren* angewendet. Die wesentlichen Bestandteile einer Flotationsanlage für das herkömmliche Fiotationsverfahren sind eine Druckpumpe, eine Einrichtung zum Einspeisen von Luft, ein Verweilbehälter und eine Flotationszelle. Das Abwasser oder ein Teil des gereinigten Abwassers wird in Gegenwart einer ausreichenden Luftmenge unter Druck gesetzt, so daß sich - bezogen auf atmosphärische Bedingungen - eine Übersättigung mit Luft ergibt. Wenn der Druck, unter dem die übersättigte Flüssigkeit steht, vermindert wird, - dieser Schritt kann mit dem Zumischen von Abwasser bei atmosphärischem Druck

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kombiniert sein -, bilden sich kleine Luftblasen in
der Flüssigkeit. Von diesen kleinen Luftblasen werden suspendierte Feststoffteilchen mitgenommen bzw. flotiert, "wobei die Luftblasen an den Feststoffteilchen haften
und mit diesen vernetzt sind. Das Luft-Feststoff-Gemisch steigt zur Oberfläche, wo es abgestreift wird. Darunter wird die gereinigte Flüssigkeit abgezogen.

Eine solche herkömmliche Flotationsanlage erfordert eine spezielle Pumpe, eine Einrichtung zur
Einspeisung von Luft und einen Druckbehälter, damit
das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch übersättigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur

Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit vorgeschlagen, bei dem ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in einem
Umwälzsystem im Kreislauf geführt wird, das zumindest zwei im wesentlichen senkrechte Leitungen umfaßt, die an ihren oberen und ihren unteren Enden in Verbindung miteinander stehen, wobei das Gemisch in der einen Leitung nach unten und in der anderen Leitung nach oben strömt, und bei- dem dem Gemisch ein Gas eingespeist wird, das zumindest teilweise im Gemisch gelöst wird. Dabei erfolgt die Einspeisung des Gases vorzugsweise in das nach unten strömende Gemisch. Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungs-

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gemäß daaurch aus_f daß ein Teil des nach oben strömenden, gelöstes Gas enthaltenden Gemischs in eine mit dem ümwälzsystem verbundene Flotationszelle geleitet wird, in der der hydrostatische Druck während der Aufwärtsströmung des Gemischs allmählich abnimmt, so daß gelöstes Gas frei wird und Gasblasen bildet, die an Feststoffteilchen im Gemisch haften und die Feststoffteilchen zur Oberfläche der Flüssigkeit im Gemisch tragen bzw. flotieren. Danach werden die zur Flüssigkeitsoberfläche getragenen Feststoffteilchen und die darunter befindliche, gereinigte Flüssigkeit getrennt aus dem System abgezogen.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit mit einem Umwälzsystem, mit dem eine Flotationszelle verbunden ist und das zumindest zwei im wesentlichen senkrechte Leitungen umfaßt, die an ihren oberen und ihren unteren Enden in Verbindung miteinander stehen, einer Einrichtung zum Umwälzen eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs im Umwälzsystem in der Weise, daß das Gemisch in einer Leitung des Umwälzsystems nach unten strömt und in einer anderen Leitung des Umwälzsystems nach oben strömt, und einer Einrichtung zur Einspeisung von Gas in das Gemisch im Umwälzsystem, wobei diese Einspeisung vorzugsweise in das nach unten strömende Gemisch erfolgt.

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Diese Anlage zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Flotationszelle mit dem Umwälzsystem in der Weise verbunden ist, daß ein Teil des nach oben strömenden, gelöstes Gas enthaltenden Gemischsin die Flotationszelle eintritt und darin nach oben strömt. In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung umfaßt die Anlage eine Einrichtung zum Entfernen von Feststoffteilchen aus dem Umwälzsystem, die zur Flüssigkeitsoberfläche getragen worden sind, und eine Einrichtung zum Abziehen der sich ergebenden, darunter befindlichen, gereinigten Flüssigkeit aus dem Umwälzsystem.

Die Flotationszelle besteht über den größeren Teil ihrer Länge vorzugsweise aus einem zylindrischen Rohr, wobei das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mit darin gelöstem Gas in die Flotationszelle durch eine Öffnung oder mehrere Öffnungen am oder nahe ihrem unteren Ende eingeleitet wird. Am oberen Ende geht das Rohr in einen Tank oder einen ähnlichen Behälter mit größerem Querschnitt als das Rohr über. Dieser Tank bzw. Behälter wird in der Regel und auch hier als Schaumkammer bezeichnet. In dieser Schaumkammer schwimmen die abgetrennten Feststoffteilchen oben auf der gereinigten Flüssigkeit, und die abgetrennten Feststoffteilchen und die gereinigte Flüssigkeit werden getrennt voneinander aus der Schaumkammer abgezogen.

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Jede Öffnung, durch die Feststoff-Flüsigkeits-' Gemisch in die Flotationszelle eingeleitet wird, ist mit irgendeiner Art von Falle ausgerüstet, die verhindert, daß im Gemisch befindliche zu große Gasblasen in die Flotationszelle eintreten und die Strömung darin stören. Vorzugsweise hat die Falle eine solche Form, daß sie bewirkt, daß das Gemisch beim Einströmen in die Flotationszelle zunächst nach unten strömt. Die Falle kann in Form einer Platte ausgebildet sein, die an der Wand der Flotationszelle befestigt ist und hinter der öffnung unter einem Winkel zur Wand der Flotationszelle in diese hineinragt. Ferner können auch mehrere solcher Platten zu einer Schlxtzkonstruktxon kombiniert sein. Die Strömungsgeschwindigkeit durch die Falle bzw. den Schlitz ist geringer als die Steiggeschwindigkeit der Blasen und soll vorzugsweise nicht mehr als 10 cm/sec betragen, was., dafür sorgt, daß keine Blasen mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm die Zone mit Abwärtsströmung in der Falle oder den Schlitzen des Schlitzgitters passieren können. Vorzugsweise ist die Strömungsgeschwindigkeit ^; ι der Falle bzw. dem Schlitzgitter geringer als 5 cm/sec.

Damit die Flotation mit hohem Wirkungsgrad erfolgt, d.h. damit eine praktisch vollständige Trennung der Feststoffteilchen von der Flüssigkeit erfolgt, sollte es in der Flotationskammer nicht zu starker Turbulenz

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oder zu einer Scherströmung kommen, da dies die Gefahr mit sich bringen würde, daß die Feststoffflockenteilchen in feinste Teilchen zerrissen würden, deren Abtrennung schwierig ist. Daß bereits ausgebildete Gasblasen mit zu großen Abmessungen daran gehindert werden, in die Flotationszelle einzutreten, geschieht zu diesem Zweck. Ebenfalls zur Vermeidung von Turbulenzen und Scherströmungen wird die mittlere Geschwindigkeit der Aufwärtsströmung der Flüssigkeit in der Flotationszelle zweckmäßigerweise niedrig gehalten, und zwar soll sie vorzugsweise nicht mehr als 0,3 m/sec und insbesondere nicht mehr als 0,1 m/sec betragen.

Die Flotationszelle hat vorzugsweise eine Tiefe im Bereich von 20m bis 40m. In Verbindung mit den bevorzugten Strömungsgeschwindigkeiten ergibt sich dann eine Verweilzeit der aufsteigenden Flüssigkeit in der Flotationszelle von zumindest ^!60 see bis zu lOOOsec. Eine so lange Verweilzeit fördert die Bildung kräftiger Flocken mit daran haftenden Luftblasen.

Die Erfindung eignet sich besonders zur biologischen Behandlung von Abwasser, und zwar insbesondere in der Belüftungsstufe, um ausgeflockte Schlammteilchen von der gereinigten Abwasserflüssigkeit zu trennen. Ferner kann die Erfindung auch in der Schlämm- '

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AbbausfcvJt angewendet werden. Bei Anwendung der Erfindung zur biologischen Behandlung von Abwasser ist das Gas ein Sauerstoffhaitiges Gas, d.h. Sc.uerstoff oder ein beliebiges, Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, wie beispielsweise Luft.

In der deutschen Patentanmeldung

P 24 23 085.1 derselben Anmelderin wird eine Vorrichtung zur Umwälzung einer Flüssigkeit im Kreislauf beschrieben, die eine als Fallrohr bezeichnete Kammer bzw. Leitung mit absteigender Strömung und eine als Steigrohr bezeichnete Kammer bzw. Leitung mit aufsteigender Strömung umfaßt, wobei das Fallrohr und das Steigrohr an den oberen Enden und den unteren Enden miteinander in Verbindung stehen.Ferner umfaßt diese Vorrichtung eine Einrichtung zur Einspeisung von Gas in die Flüssigkeit im Fallrohr. Diese Vorrichtung kann in der Belüftungsstufe und/oder Schlamm-Abbaustufe bei der biologischen Behandlung von Abwasser eingesetzt werden, wobei dann das Abwasser im Umwälzsystem aus Fallrohr und Steigrohr im Kreislauf geführt wird und sauerstoffhaltiges Gas in das Abwasser eingespeist wird, während es durch das Fallrohr strömt.

Die Erfindung kann in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 24 23 085.1,

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die das Umwälzsystem bildet, und in Verbindung mit dem darin beschriebenen Abwasserbehandlungsverfahren eingesetzt werden. Wenn die Erfindung in Verbindung mit dieser bekannten Vorrichtung eingesetzt wird, ist die Flotationszelle mit dem Steigrohr verbunden, wobei dann ein Teilj des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs, beispielsweise des Abwassers, das im Steigrohr nach oben strömt, in die Flotationszelle eintritt.

Im folgenden wird die Erfindung in Anwendung auf die Vorrichtung gemäß der Patentanmeldung P 24 23 085.1 in Verbindung mit einer Abwasserbehandlung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf einen solchen Anwendungsfall beschränkt ist und daß sie auch bei anderen Trennverfahren für Feststoffe und Flüssigkeiten, als sie bei der Abwasserbehandlung vorkommen, eingesetzt werden kann.

Das Fallrohr und das Steigrohr können beliebige geeignete Querschnittsform haben. Beispielsweise können sie einen kreisförmigen oder einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Das Steigrohr und das Fallrohr können jeweils als getrennte Einheiten ausgebildet sein; vorzugsweise sind sie jedoch Elemente einer einzigen Konstruktion, die vorzugsweise zylindrisch ist und von einer oder mehreren Trennwänden innen unterteilt wird. Ferner

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kann das Fallrohr von einem Rohr im Inneren eines tragenden Rohres gebildet werden, wobei der Raum zwischen diesen Rohren das Steigrohr bildet- Für die geometrische Ausbildung bestehen zahlreiche verschiedene Möglichkeiten. Ferner kann das Umwälzsystem auch mehrere Steigrohre und Fallrohre umfassen. Die Flotationszelle liegt vorzugsweise neben dem oberen Abschnitt des Steigrohres und ist mit diesem durch eine oder mehrere öffnungen in der Wand des Steigrohres verbunden. Jede öffnung ist mit einer Falle versehen, die verhindern soll, daß im Steigrohr aufsteigende Gasblasen in die Flotationszelle eintreten.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Flotationszelle von einem senkrechten Rohr gebildet wird, das in den oberen Abschnitt des Steigrohres eingesetzt ist, das in diesem Bereich größeren Durchmesser haben kann. In diesem Fall umgibt dann das Steigrohr die Flotationszelle. Die Verbindung zwischen dem Steigrohr und der Flotationszelle wird dann von öffnungen mit Blasenfällen in der Wand der Flotationszelle gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind dann einer oder mehrere Außenanschlüsse vorgesehen, die durch das Steigrohr hindurchgehen und zum Abziehen der Flüssigkeit und der flotierten Feststoffe aus der Flotationszelle dienen=

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Vorzugsweise tritt das Abwasser nach einer Vorbehandlung in einen Tank oder einen ähnlichen Behälter ein, der den Bereich des Umwälzsystems bildet, in dem die Gasabscheidung erfolgt. Dieser Behälter wird in der Regel als Gasabscheidebecken bezeichnet. Das Fallrohr und das Steigrohr erstrecken sich unterhalb des Bodens des Gasabscheidebeckens. Zweckmäßigerweise liegt die Flotationszelle längs des oberen Abschnitts des Steigrohres. Wie bereits erwähnt wurde, umfaßt sie an ihrem oberen Ende eine Schaumkammer, die neben dem Gasabscheidebecken liegt. Alternativ kann die Flotationszelle vom oberen Abschnitt des Steigrohres aus unter einem Winkel nach oben verlaufen, wobei ihr oberes Ende in eine Schaumkammer übergeht, die mit dem Gasabscheidebecken in Verbindung steht, jedoch ausreichenden Abstand von diesem hat. Im Schaumbecken zur Flüssigkeitsoberfläche steigende Feststoffteilchen können mittels einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise mit Hilfe von Abstreifern, gesammelt und zum Gasabscheidebecken und somit zum Umwälzsystem zurücktransportiert werden. Gereinigtes Abwasser wird aus der Schaumkammer abgezogen und einer folgenden Stufe des Abwasserbehandlungsverfahrens zugeführt. Wenn sich das Gasabscheidebecken und die Schaumkammer in oder unter Bodenhöhe befinden, sind das Umwälzsystem und die Flotationszelle als Schacht ausgebildet, der sich in den Boden erstreckt. Dieser

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Schacht ist vorzugsweise zylindrisch und umfaßt vorzugsweise einen seitlich angefügten Schacht für die Flotationszelle. Der Schacht kann neben dem Gasabscheidebecken und der Schauiiikammer in den Untergrund gehen; vorzugsweise befindet er sich jedoch unterhalb des Gasabscheidebeckens und der Schaumkammer, wobei dann die oberen Enden des Steigrohres und des Fallrohres im das Gasabscheidebecken münden und das obere Ende der Flotationszelle in die Schaumkammer mündet.

Zweckmäßigerweise erstrecken sich das

Steigrohr und das Fallrohr über zumindest 40m senkrecht unter das Abwasserniveau im Gasabschexdebecken. Vorzugsweise beträgt diese Länge 80m oder mehr und insbesondere 150 bis 250m.· Die Tiefe der Flotationszelle liegt vorzugsweise im Bereich von 20m bis 40m. Das geeignete Verhältnis der Querschnittsfläche der Flotationszelle zur Querschnittsfläche des Steigrohres kann je nach der Behandlungszeit im Umwälzsystem in einem weiten Bereich liegen; es kann kleine Werte von bis zu 0,01 und große Werte bis zu 2,0 annehmen. Bei leicht abbaubaren Abwässern liegt es normalerweise zwischen 0,25 und 2,0.

Jede geeignete Umwälzeinrichtung kann zum Umwälzen des Abwassers im Umwälzsystem benutzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Umwälzung durch Ein-

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blasen eines sauerstoffhaltigen Gases in das Umwälzsystem zu erzeugen.

Beim erfindungsgemäßen Flotationsverfahren wird die Flotation durch eine allmähliche Druckverminderung erreicht. Es tritt kein plötzlicher Druckabfall auf, so daß auch keine starken Scherkräfte auftreten. Bei der Abwasserbehandlung ist es daher möglich, die gesamte Abwasserströmung und nicht nur das gereinigte Abwasser unter Druck zu setzen, ohne daß der leicht zerstörbare, flockige Schlamm hohen Scherkräften ausgesetzt wird. Solche Scherkräfte könnten andernfalls die Schlammflocken in feinste Teilchen zerreißen, deren Abtrennung sehr schwierig ist.

Bei der Anwendung der Erfindung auf die Behandlung von Abwasser ergibt sich die Möglichkeit, den Schlamm ohne Sedimentation weitgehend zurückzuführen bzw. im Kreislauf zu halten, so daß lange Verweilzeiten in anaeroben Tanks vermieden werden. Dies führt zu einer intensiveren Behandlung des Abwassers. Die Flotation wird erreicht, ohne daß eine besondere Druckkammer und ein besonderes Druckabbausystems erforderlich sind.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage, bei der die Umwälzung der
Flüssigkeit durch Einblasen eines sauerstoffhaltigen Gases erfolgt;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine weitere
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, bei der die Umwälzung der Flüssigkeit mittels einer mechanischen Einrichtung erfolgt;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 2, wobei bei der Anlage gemäß Fig. 3 wie bei der Anlage

gemäß Fig. 1 die Flüssigkeit durch Einleiten eines sauerstoffhaltigen Gases im Kreislauf geführt wird und die Flotationszelle vom Steigrohr aus unter einem Winkel nach oben verläuft; und

Fig. 3A einen Schnitt gemäß C-C in Fig. 3.

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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfaßt ein Gasabscheidebecke 1, unter dem sich ein tiefer Schacht 2 befindet, der in den Untergrund verläuft. Der Schacht 2 umfaßt einen Abschnitt 3 mit steigender Strömung, der im folgenden als Steigrohr bezeichnet wird, und einen Abschnitt 4 mit fallender Strömung, der im folgenden als Fallrohr bezeichnet wird, wobei diese beiden Abschnitte von einer Trennwand 5 voneinander getrennt werden. Das Steigrohr 3 und das Fallrohr 4 stehen an ihren oberen Enden im Gasabscheidebecken 1 und am unteren Ende des Schachtes 2 unterhalb der Trennwand 5 miteinander in Verbindung. Um die Strömung in geeigneter Weise im Gasabscheidebecken 1 zu leiten, ragt das obere Ende 6 des Steigrohres 4, das von einer Verlängerung der Wand des Schachtes 2 und der Trennwand 5 gebildet wird, über den Boden des Gasabscheidebeckens hinaus; außerdem ist dieses obere Ende 6 mit einer Strömungsleiteinrichtung 7 versehen. Das Steigrohr 3 steht über eine Öffnung 8 mit einer Flotationzelle 9 in Verbindung, die geringere Tiefe als der Schacht 2 hat. An ihrem oberen Ende geht die Flotationszelle 9 in eine Schaumkammer 10 über, die sich neben dem Gasabscheidebecken 1 befindet. Die Öffnung 8 ist mit einer Falle 11 versehen. Durch Gasverteilerdüsen 12 und 13 kann sauerstoffhaltiges Gas in das Steigrohr 3 bzw. das Fallrohr 4 eingeleitet werden.

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Ähnlich wie die in Fig. 1 dargestellte Anlage iidt die in Fig. 2 dargestellte Anlage ein Gasabscheidebecken 1, unterhalb dessen ein tiefer Schacht 2 angeordnet ist, der sich im Untergrund befindet. Der Schacht 2 umfaßt ein Steigrohr 3 v.nd ein Fallrohr 4, die von einer Trennwand 5 getrennt werden. Das Steigrohr 2 steht über eine öffnung 8, die mit einer Falle 11 versehen ist, mit einer Flotationzelle 9 in Verbindung, deren oberes Ende in eine Schaumkammer 10 übergeht, die sich neben dem Gasabscheidebecken 1 befindet. Das Steigrohr 3 und das Fallrohr 4 stehen an ihren oberen Enden im Gasabscheidebecken 1 und am unteren Ende des Schachtes 2 miteinander in Verbindung. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage ist das Fallrohr 4 praktisch koaxial im Steigrohr. 3 angeordnet, und es geht nach oben über das Gasabscheidebecken 1 hinaus, wobei das obere Ende der Trennwand 5 so umgebogen ist, daß es eine Leitung 14 und einen Schenkel 15 bildet. Das obere Ende der Trennwand 5, die Leitung 14 und der Schenkel 15 bilden somit ein umgekehrtes "U". In der .-Anlage wird Flüssigkeit mechanisch mittels eines Propellers 16 im Schenkel 15 umgewälzt, und in die umgewälzte Flüssigkeit wird sauerstoffhaltiges Gas mittels einer Gasverteilerdüse 17 eingeleitet, die sich am oberen Ende des Fallrohres 4 befindet.

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Die erfindungsgeraäße Anlage kann sowohl in der Belüftungsstufe als auch in der Schlamm-Abbaustufe bei der Sekundärbehandlung von Abwasser eingesetzt werden. Im folgenden wird ihr. Einsatz in der Belüftungsstufe erläutert. Die Arbeitsweise in einer aeroben Schlamm-Abbaustufe ist ähnlich.

Wenn die erfindungsgemäße Anlage in der Belüftungsstufe eingesetzt wird, wird Abwasser nach einer Vorbehandlung zur Entfernung großer und massiver sowie unbehandelbarer Feststoffteilchen und gegebenenfalls einer Vorklärung durch einen in das Gasabscheidebecken 1 mündenden, nicht dargestellten Einlaßkanal in das Gasabscheidebecken eingeleitet, und zwar bei der Anlage gemäß Fig. 2 beispielsweise an einer Stelle nahe dem offenen Ende des Schenkels 15. Flüssigkeit mit Belebtschlamm verläßt das Gasabschexdebecken 1 durch einen ebenfalls nicht dargestellten, weiteren Kanal, der vom Gasabschexdebecken 1 an einer Stelle abzweigt, die sich unterhalb des Flüssigkextsniveaus A-A im Gasabscheidebecken und in gewissem Abstand vom Einlaßkanal befindet. Diese Flüssigkeit mit Belebtschlamm wird zu einem Absetzbecken weitergeführt. Ferner verläßt Flüssigkeit die Anlage durch einen lediglich in Fig. 3 gezeigten Kanal 18, der von der Schaumkammer 10 unterhalb des Flüssigkextsniveaus B-B in der Schaumkammer abzweigt.

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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage wird dadurch in Betrieb genommen, daß Luft von einem Kompressor durch die Gasverteilerdüse 12 in das Steigrohr 3 eingeblasen wird. Dies führt dazu, daß der obere Teil des Steigrohres 3 wie eine sogenannte Mammutpumpe arbeitet und daß das Abwasser in Richtung der Pfeile in Fig. 1 in der Anlage zu zirkulieren beginnt. Wenn der Durchfluß bzw. die Strömungsgeschwindigkeit einen bestimmten Kleinstwert erreicht hat, beginnt die Einspeisung von Luft in das Fallrohr durch die Gasverteilerdüse 13. Diese Einspeisung wird allmählich erhöht. Vorzugsweise erfolgt dies stufenweise, während die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Fallrohr zunimmt. Wenn die Anlage dann gleichmäßig arbeitet, wird alle oder zumindest die meiste Luft in das Fallrohr 4 eingeleitet.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird für die Umwälzung mittels des Propellers 16 mechanisch gesorgt. Luft wird durch die Gasverteilerdüse 17 in den oberen Teil des Fallrohres eingesaugt.

Bei den beiden in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Anlage werden die in das Fallrohr eingespeisten Gasblasen vom umlaufenden Abwasser schnell in Bereiche höheren Drucks nach unten mitgerissen, so daß ihre Größe abnimmt.In den Bereichen der tief nach unten ge-

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zogenen Anlage sind schließlich viele der Blasen vollständig vom Abwasser absorbiert. Wenn das Abwasser dann im Steigrohr wieder steigt, entstehen zunächst erneut Blasen, deren Größe dann zunimmt. Ein Teil des im Steigrohr 3 nach oben strömenden Abwassers gelangt durch die Öffnung 8 in die Flotationszelle 9. Dabei verhindert die Falle 11, daß Luftblasen, die bereits groß sind, wenn das Abwasser die Öffnung 8 erreicht, in die Flotationszelle 9 eintreten und die Strömung -in der Flotationszelle 9 stören können. In der Flotationszelle 9 bilden sich im Abwasser kleine Luftblasen, die sich selbst an Feststoffteilchen im Abwasser heften und zur Flüssigkeitsoberfläche in der Schaumkammer 10 aufsteigen, wobei sie die Feststoffteilchen mitnehmen. Auf diese Weise werden Feststoffe im Abwasser durch ".uf cflotation zur Flüssigkeitsoberfläche in der Schaumkammer 10 transportiert. Aus der. ,Schaumkammer 10 wird Flüssigkeit auf dem in Fig. 3 dargestellten Kanal 18 aus der Anlage abgezogen, wogegen die Feststoffe von der Oberfläche abgestreift und zum Gasabscheidebecken 1 zurücktransportiert werden, was beispielsweise mittels einer Abstreifeinrichtung 19 erfolgt, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Anlage gemäß den Fig. 3 und 3A weist sowohl Merkmale der Anlage gemäß Fig.1 als auch Merkmale der Anlage gemäß Fig. 2 auf. Die Anlage gemäß Fig. 3 '

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ähnelt de... \:ilage gemäß Fig. 1 darin, daß die Flüssigkeit in der Anlage durch Einleiten von sauerstoffreichem Gas durch die Gasverteilerdüsen 12 und 13 umgewälzt wird. Andererseits ähnelt die Anlage gemäß Fig. 3 der Anlage gemäß Fig. 2 darin, daß das Fallrohr 4, das von der rohrförmigen Trennwand 5 begrenzt wird, koaxial innerhalb der Steigrohres 3 angeordnet ist, das vom rohrförmigen Tiefschacht 2 begrenzt wird. Hinsichtlich der meisten übrigen Aspekte ist die Anlage gemäß Fig. 3 den zwei in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen sehr ähnlich, wobei auch die Funktionsweise die gleiche ist. Ein wesentlicher Unterschied besteht allerdings darin, daß die Flotationszelle 9 vom Steigrohr 3 ausgehend nach außen und oben geneigt ist und nicht senkrecht verlaufend neben dem Steigrohr 3 angeordnet ist. Am oberen Ende geht die Flotationszelle 9 in eine Schaumkammer 10 über, von· deren Boden gereinigtes Abwasser abgezogen und durch einen Kanal 18 zu einem nicht dargestellten Absetzbecken geleitet wird. Von der Oberfläche der Schaumkammer 10 werden mittels der Abstreifeinrichtung 19 flotierte Feststoffe abgestreift, die zum Gasabscheidebecken 1 zurücktransportiert werden. Zur Vereinfachung ist die Abstreifeinrichtung 19 lediglich über dem Bereich zwischen dem Gasabscheidebecken 1 und der Schaumkammer 10 dargestellt; es versteht sich jedoch, daß sich die Abstreifeinrichtung in der Praxis praktisch über die gesamten Fest-

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stoffe in der Schaumkammer 10 und zumindest teilweise über das Gasabscheidebecken 1 erstreckt.

Die Öffnung 8 vom Steigrohr 3 zur Flotationszelle 9 ist mit einer Falle 11 und zusätzlich mit Schlitzen 20 versehen, die vom Steigrohr aus geneigt nach unten in die. Flotationszelle 9 verlaufen und dafür sorgen, daß die Strömung durch die öffnung 8 zunächst nach unten erfolgt. Der Übergang aus der Flotationszelle 9 in die Schaumkammer 19 erfolgt durch ein Loch 21, dessen eine Hälfte in ein halbzylindrisches Rohr 22 mündet, durch das die Feststoffe direkt zur Oberfläche in der Schaumkammer 10 schwimmen können, und dessen andere Hälfte 23 ermöglicht, daß gereinigte Flüssigkeit aus der Flotationszelle 9 direkt zum Boden der Schaumkammer 10 gelangt, aus der sie durch den Auslaßkanal 18 'für gereinigtes Abwasser abströmen kann.

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Claims

26H881 Patentansprüche

1. Verfahren zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit, bei dem ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in einem Umwälzsystem im Kreislauf geführt wird, das zumindest zwei im wesentlichen senkrechte Leitungen umfaßt, die an ihren oberen und ihren unteren Enden in Verbindung miteinander stehen, wobei das Gemisch in der einen Leitung nach unten und in der anderen Leitung nach oben strömt, und bei dem dem Gemisch ein Gas eingespeist wird, das zumindest teilweise im Gemisch gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des nach oben strömenden, gelöstes Gas enthaltenden Gemischs in eine mit dem Umwälzsystem verbundene Flotationszelle geleitet wird, in der der hydrostatische Druck während der Aufwärtsströmung des Gemischs allmählich abnimmt, so daß gelöstes Gas frei wird und Gasblasen bildet, die an Feststoffteilchen im Gemisch haften und die Feststoffteilchen zur Oberfläche der Flüssigkeit im Gemisch tragen bzw. flotieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Flüssigkeitsoberfläche getragenen Feststoffteilchen und die darunter befindliche, gereinigte Flüssigkeit getrennt aus dem System abgezogen werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein sauerstoffhaltiges Gas ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in das abwärtsströmende Gemisch eingespeist und zumindest teilweise darin gelöst wird.

5. Verfahrainach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch durch Einleiten eines Gases in zumindest eine der Gemisch enthaltenden Leitungen des Umwälzsystems umgewälzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mittels einer mechanischen Einrichtung umgewälzt wird.

7. Anlage zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit

mit einem Umwälzsystem, das zumindest zwei im wesentlichen senkrechte Leitungen umfaßt, die an ihren oberen und ihren unteren Enden in Verbindung miteinander stehen, einer Einrichtung zum Umwälzen eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs im Umwälzsystem in der Weise, daß das Gemisch in

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einer Leitung bzw. einem Bereich des ümwälzsystems nach unten strömt und in einer anderen Leitung bzw. einem anderen Bereich des ümwäizsystems nach oben strömt, und einer Einrichtung zur Einspeisung von Gas in das Gemisch im Umwälssystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flotationszelle (9) mit dem Umwälzsystem (1, 3, 4) in der Weise verbunden ist, daß ein Teil des nach oben strömenden, gelöstes Gas enthaltenden Gemischs in die Flotationszelle eintritt und darin nach oben strömt.

8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19) zum Entfernen von Feststoffteilchen aus dem Umwälzsystem (1, 3, 4), die zur Flüssigkeitsoberfläche getragen worden sind, und eine Einrichtung (18) zum Abziehen der sich ergebenden, darunter befindlichen gereinigten Flüssigkeit aus dem Umwälζsystem.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzsystem einen Schacht (2) umfaßt, der innen von einer Trennwand (5) in zwei Leitungen (3, 4) unterteilt ist, die jenseits des oberen Endes und unter dem unteren Ende der Trennwand miteinander in Verbindung stehen, wobei eine der Leitungen für das nach unten strömende Gemisch und die andere für das nach oben strömende Gemisch bestimmt ist.

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10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die innere Trennwand (5) ein hohles Rohr oder dergleichen umfaßt, das im wesentlichen koaxial innerhalb des Schachtes (2) angeordnet ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,-daß die Gaseinspeisevorrichtung (13, 17) Gas in das nach unten strömende Gemisch im Umwälzsystem (1, 3, 4) einspeist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotationszelle (9) mit der das nach oben strömende Gemisch enthaltenden Leitung (3) durch zumindest eine Öffnung (8) in der Leitung verbunden ist und daß sich ander Verbindungsstelle eine Falle (11) befindet, die verhindert, daß große Blasen aus der Leitung in die Flotationszelle eintreten.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Öffnung (8) eine Einrichtung (20) befindet, die bewirkt, daß das in die Flotationszelle (9) eintretende Gemisch zunächst nach unten strömt.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zumindest einen Schlitz (20) umfaßt, der in der Öffnung (8) angeordnet ist und von der Leitung (3) aus nach unten zur Flotationszelle (9) verläuft.

6098A3/0837

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