DE2634469C2 - Vorrichtung für die Entfernung von anorganischen und organischen Stoffen aus einem wäßrigen Medium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von anorganischen und organischen Stoffen aus einem wäßrigen Medium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, zur mechanischen Filtration oder zur absorptiven Reinigung so-enannte Festbettkolonnen anzuwenden. Wenn die im Filtermaterial abgeschiedenen Schwebstoffe zu einem Ansteigen des Druckes geführt haben bzw. wenn der Absorber erschöpft ist, müssen die Festbettkolonnen gespült bzw. regeneriert werden.

Bei Festbettkolonnen, bei denen das zu reinigende Wasser die Filtrations- bzw. Absorptionskolonne von unten nach oben durchströmt, ist es bekannt, daß Filtrations- oder Absorptionsmaterial am Boden der Kolonne zwecks Spülung bzw. Regenerierung in kleinen Teilmengen abzuziehen. Rückgespültes bzw. regeneriertes Material wird am oberen Ende der Kolonne in entsprechenden Mengen, wieder zugegeben. Das mit Inhaltsstoffen beladene Wasser wird also im Gegenstrom durch das sich allmählich verschmutzende bzw. beladene Filtermaterial bzw. Absorbermaterial geschickt Das zu reinigende Wasser findet also jeweils im oberen Bereich der Kolonne sauberes bzw. frisch regeneriertes Material vor. Dies ist von besonderer Bedeutung bei allen Absorptionsvorgängen, da das Konzentrationsgefälle zwischen den noch im Wasser befindlichen und den

ίο sich im Absorber anreichernden Inhaltsstoffen die Absorptionsgeschwindigkeit und somit den Aufbereitungseffekt bestimmt

Das Konzentrationsgefälle nimmt auf dem Weg durch die Kolonne von unten nach oben stetig zu, da frisch regeneriertes Material von oben nach unten dem Wasser entgegen wandert. So ist gewährleistet, daß das die Kolonne verlassende Wasser immer mit dem frisch regenerierten Material in Berührung kommt, und es ist sichergestellt daß auch Restgehalte gelöster organischer Substanzen aufgrund des hohen Konzentrationsgefüiics zum Absorbenten aus dem Wasser herausgenommen werden.

Bei diesen quasi kontinuierlichen Anlagen ist jedoch von großer Wichtigkeit, insbesondere bei größeren Kolonnendurchmessern, daß das zu reinigende Wasser über den Strömungsquerschnitt gleichmäßig verteilt ist und daß der Abzug des mit Inhaltsstoffen oder sonstigen Verunreinigungen beladenen Materials planparallel erfolgt. Sind diese beiden Bedingungen nicht oder nur zum Teil erfüllt, gibt es. innerhalb der Kolonne bevorzugte Strömungswege, welche zu einer ungleichmäßigen Beaufschlagung, Verschlammung oder Beladung des Kolonnenmaterials führen. Dann ist ein vorzeitiger Abzug des Materials aus der Kolonne erforderlich, obwohl noch nicht das gesamte Arbeitsmaterial verschlammt bzw. beladen ist Unwirtschaftlicher Betrieb bei schlechter Reinwasserqualität ist die Folge.

Mit diesem Problem befaßt sich die DE-OS 24 37 745, von der der Oberbegriff des. Ansp.-jchs 1 ausgeht. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das Festbett in einem zylindrischen Behälter untergebracht, dessen Höhe annähernd dem doppelten Durchmesser entspricht. Der Behälter hat einen Auslaufkegel, unter dessen Auslauföffnung eine Tragtelleraustragvorrichtung angeordnet ist. Im oberen Drittel des Auslaufkegels ist die Rohwassereintrittskammer untergebracht, die die Form eines mit der Spitze nach oben weisenden Kegels hat, dessen Basis von der Innenfläche des Auslaufkegels durch einen ringförmigen Spalt getrennt ist Der Kegel ist mit Durchlaßöffnungen versehen. Diese sind so bemessen, daß unterhalb des Kegels ein Druckverlust entsteht, der gleich dem Druckverlust des Abwassers im Festbett ist

Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung des

Wassers über den Querschnitt erreicht. Dieser Vorteil wird aber mit einem schweren Nachteil erkauft: Der verdoppelte Druckabfall macht zusätzliche Pumpenleistung erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart zu ver-

bessern, daß auch dann eine gleichmäßige Verteilung des strömenden wäßrigen Mediums über den Strömungsquerschnitt der Festbettkolonne gewährleistet ist, wenn zwischen Ein- und Austritt der Festbettkolonne nur ein niedriges Druckgefälle zur Verfügung steht, bei dem insbesondere zusätzlichen Druckverlust erzeugende Einbauten zur gleichmäßigen Strömungsverteilung nicht anwendbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig.2 zeigt einen horizontalen Schnitt gemäß A-B der F ig. 1.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einem Schnitt entsprechend F i g. 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 mit einem in oberen Drittel angeordneten Zwischenboden 2.

Oberhalb des Zwischenbodens 2 befindet sich die Reinwasserkammer 13. Unter dem Zwischenboden 2 befindet sich die Rohwassereintrittskammer 15.

Der Zwischenboden 2 ist mit regelmäßig über die Fläche verteilten Durchtrittsöffnungen versehen, an denen, mit dem Zwischenboden 2 dich; verbunden, die Arbeitssäulen 3 hängen. Diese bilden die Festbettkolcnne. Der Durchmesser der Arbeitssäulen 3 verhält sich zur Höhe wie etwa 1 :8. Jede Arbeitssäule *eist an ihrem unteren Ende einen Tragteller 4 auf. Der Abstand zwischen TFagteller 4 und Ende der Arbeitssäule 3 ist so bemessen, daß das Arbeitsmedium, z. B. Sand und/oder Aktivkohle, bei Ausbildung eines natürlichen Schüttwinkels noch von dem Tragteller 4 gehalten wird.

Jede Arbeitssäule 3 ist am oberen Ende durch ein Sieb 5 abgeschlossen. In einer axiaien öffnung des Siebes 5 sitzt ein Zuführungsrohr 6, durch das frisch gespültes oder regeneriertes Material von oben in die Arbeitssäule 3 nachgefüllt werden kann. Das verbrauchte oder verschlammte Arbeitsmaterial wird über die Tragteller 4 in eine darunterliegende Absetzkammer 12 ausgetragen und über eine Rohrleitung 7 der Wäsche bzw. Regeneration zugeführt.

Das zu reinigende Wasser tritt unterhalb des Zwischenbodens 2 durch eine Leitung 8 in die Rohwassereintrittskammer 15 ein und strömt von oben nach unten zwischen den einzelnen Arbeitssäulen 3 bis zu deren unterem Ende. Sink- und Schwebestoffe mit einer relativ guten Sedimentationseigenschaft behalten ihre Bewegungsrichtung bei und werden auf diese Art und Weise schon vor Eintritt in die Arbeitssä'jlen 3 abgeschieden. Sie können sich in der Absetzkammer 12 des Behälters 1 sammeln und werden zusammen mit dem verbrauchten Arbeitsmaterial über die Leitung 7 aus dem System ausgetragen.

Das zu reinigende Wasser tritt in den Ringspalt zwischen den Enden der Arbei'ssäulen 3 und den darunter befindlichen Tragtellern 4 in die freie Böschung des auf den Tragtellern liegenden Arbeitsmateria's ein. Es durchströmt die Fesibettkolonne in vertikaler Richtung von unten nach oben. Durch den günstigen Schlank heitsgrad, d. h. das zwischen 1 : 8 bis 1 :10 liegende Verhältnis des Durchmessers der Arbeitssäulen 3 zur Länge der durchströmten Strecke, ist sichergestellt, daß sich die Flüssigkeit schon nach verhältnismäßig kurzer Strecke über den gesamten Strömungsquerschnitt der einzelnen Arbeitssäulen 3 verteilt hat. Diese Verteilung ist selbst bei sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten gewährleistet, bei welchen der für den sogenannten Kalibriereffekt notwendige hohe Differenzdruck zwisehen Anfang und Ende der Arbeitssäulen 3 fehlt.

Um die Arbeitssäulen 3 auch mit einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit (über 15m/Std.) betreiben zu können, ohne daß das Arbeitsmaterial nach oben aus den Arbeitssäulen 3 herausgespült wird, ist das obere Ende mit dem Sieb 5 abgeschlossen, welches zwar vor. dem gereinigten Wasser durchströmt werden kann, jedoch das Arbeitsmaterial zurückhält. Das gereinigte Wasser sammelt sich in der oberhalb des Zwischenbodens 2 angeordneten Reinwasserkammer 13 und verläßt diese über die Rohrleitung 9. In dem Maße, wie verbrauchtes Arbeitsmaterial am unteren Ende der Arbeitssäule über die Tragteller 4 ausgetragen wird, wird durch die Zuführungsrohre 6 frisch gespültes bzw. regeneriertes Arbeitsmaterial in die Arbeitssäulen 3 nachgefüllt.

Der Vorgang der Materialentnahme aus den Arbeitssäulen 3 läßt sich sehr einfach durch kurzzeitige Strömungsumkehr steuern. Hierfür ist ein einziges Ventil 10 in der Rohrleitung 7 notwendig, dessen kurzzeitiges Öffnen die Umkehr der Strömungsrichtung in den Arbeitssäulen 3 einleitet, wobei das Arbeitsmaterial über den TragtellerraTid abgelassen wird. Dieser Vorgang wird sofort abgeschlossen durch Drosseln . ,ier Schüeßen des Ventils 10. Die oberhalb der Reinwasserkr-mmer 13 vorhandene Verteilkammer 14 dient zur Aufnahme des frisch gespülten bzw. regenerierten Materials.

Ein Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Gesamtque'schnittsfläche des zylindrischen Behälters 1 zur Summe der Querschnittsflächen der Arbeitssäulen 3 besteht insofern, als die Gesamtquerschnittsfläche des zylindrischen Behälters 1 sich im Minimum durch Addition der Durchmesser der einzelnen Tragteller 4 ergibt, wobei die Bedingung einzuhalten ist, daß diese sich nicht berühren dürfen. Zum anderen ist die Gesamtquerschnittsfläche des zylindrischen Behälters 1 aus Gründen der Fertigungskosten nicht zu groß zu wählen. Als weiterer Parameter geht in das Verhältnis dieser Flächen die notwendige Durchtrittsfläche für Teilchen hoher Sinkgeschwindigkeit zwischen den Zwickeifläehen der Tragteller 4 ein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entfernen von anorganischen und organischen Stoffen aus einem wäßrigen Medium,

mit einer Festbettkolonne, die von einem Festbettmaterial von oben nach unten durchwandert und von dem wäßrigen Medium gegensinnig hierzu durchströmt wird,

mit einer Zuführungseinrichtung für frisches Festbettmaterial, die von oben in die Festbettkolonne geführt ist,

mit einer Tragtelleraustragvorrichtung und einer Absetzkammer für ausgetragenes Festbettmaterial, mit einer über der Festbettkolonne angeordneten und mit einer Reinwasserleitung verbundenen Reinwasserkammer,

sowie mit einer oberhalb der Tragtelleraustragvorrichtung aageordneten, mit einer Rohwasserzuleitung verbundenen Rohwzssereifiirittskäminer,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Festbettkolonne aus mehreren Arbeitssäulen (3) besteht, die abgedichtet an Durchtrittsöffnungen eines Zwischenbodens (2) in einem Behälter (1) aufgehängt sind,

daß in dem Behälter (1) oberhalb des Zwischenbodens (2) die Reinwasserkammer (13) und unterhalb des Zwischenbodens (2) die Rohwassereintrittskammer(12) ausgebildet sind,

daß die Tngxelleraustragvorrichtung für jede Arbeitssäule (3) einen Tragteller (4) umfaßt, wobei die Tragteller (4) ohne gegenseitige Berührung angeordnet sind,

und daß die Zuführungseinriehtung als jeder Arbcitssäuie (3) zugeordnetes koaxiales Zuführungsrohr (6) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Durchmesser und Höhe der Arbeitssäulen (3) annähernd wie 1 :8 bis 1:10 verhalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurrh gekennzeichnet, daß jedem Zuführungsrohr (6) ein Einlauftrichter (11) zugeordnet ist und daß die Einlauftrichter (1 1) untereinander fest und dicht verbunden sind.