DE2639836A1

DE2639836A1 - Verfahren und anordnung zur reinigung oder aufbereitung von wasser

Info

Publication number: DE2639836A1
Application number: DE19762639836
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dr Dracka; Svatopluk Dipl Ing Mackrle; Vladimir Dr Ing Mackrle
Original assignee: Agrotechnika NP
Current assignee: Agrotechnika NP
Priority date: 1975-09-03
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-03-17
Also published as: FR2322829B1; US4139457A; IT1065118B; FR2322829A1; NL175284B; DE2639836C3; NL175284C; JPS5723557B2; CS183160B1; CH618666A5; GB1566728A; DE2639836B2; NL7609738A; JPS5241449A

Description

Verfahren und Anordnung zur Reinigung oder Aufbereitung

von Wasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser, wobei Materialien, die entfernt werden sollen, in eine Suspension in einem sogenannten Reaktionsraum überführt werden, in welchen das Wasser eingespeist, dort gleichzeitig zwangsläufig in eine relativ geschlossene Strömung versetzt und mit der Suspension in einen Abscheideraum mit einer Plockenschicht geleitet wird, wo eine fluide Filtration und ein Abscheiden erfolgen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Zum Erhöhen des Wirkungsgrades der Reinigung oder der Zubereitung des Wassers ist es nötig, die vom gereinigten Wasser abgeschiedene Suspension in den Reaktionsraum zurückzuführen, wie dies allgemein beim biologischen Reinigen und bei der Enthärtung geschieht.

Als Suspension werden beim biologischen Reinigen in der Regel Teilchen aktivierten Schlammes bezeichnet; bei

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bei der Enthärtung sind dies in der Regel Teilchen von Kalziumkarbonat.

Drei Verfahren für ein Rückführen der verdickten, vom gereinigten Wasser abgeschiedenen Suspension zurück in den Reaktionsraum sind derzeit bekannt. Beim ersten Verfahren ist der eigentliche Vorgang des Reinigens, sei es eine Präzipitation oder Biodegradadation, vom AbspOheideVorgang gesondert, und die abgeschiedene Suspension wird in den Reaktionsraum durch zwangsweises Pumpen zurückgeleitet. Gemäß diesem Verfahren arbeiten vor allem klassische Wasserreinigungsanlagen, welche für das Abscheiden eine gesonderte Sedimentation verwenden.

Beim zweiten Verfahren wird die Suspension wesentlich durch Sedimentation erzielt, Wasser mit der Suspension tritt in den oberen Teil des Abscheideraumes seitlich ein, und die abgeschiedene, d. h. verdickte Suspension wird in den Reaktionsraum aus dem unteren Teil des Abscheideraumes entnommen. Dabei werden der Eintritt des Wassers mit der Suspension aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum und die Rückführung der abgeschiedenen Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum durch die Wasserströmung im Reaktionsraum bewirkt. Auf diese Art arbeiten zum Beispiel auch die Enthärtungsanlagen.

Beim dritten Verfahren werden das Abscheiden der Suspension und das selbsttätige Rückführen der abgeschiedenen Suspension zurück in den Reaktionsraum mittels einer unvollkommen schwebenden Flockenschicht ausgeführt. Bei Anwendung einer unvollkommen schwebenden Flockenschicht gelangt das Wasser mit der Suspension über einen Eintritt

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in den unteren'Teil des Abscheideraumes und fließt durch diesen Ratun im wesentlichen nach oben, wobei sich der Abscheideraum nach oben erweitert. Die durch fluide Filtration in der unvollkommen schwebenden Flockenschicht abgeschiedene Suspension fällt aus dem Äbseheideraum zurück in den Reaktionsraum durch dieselbe Eintrittsöffnung, durch die das Wässer mit der Suspension in den Abscheideraum eintritt-. Auf diese Art arbeitet die Mehrzahl moderner Anordnungen zum biologischen Reinigen von Abfallwässern. Alle erwähnten Verfahren haben jedoch besondere Nachteile.

Ihr gemeinsamer Nachteil sind die geringe Leistung des Abscheidens und die infolgedessen nötigen großen Flächen und Volumina der Abscheideräume und damit auch großen Abmessungen derartiger Anlagen. Dieser Nachteil kommt vor allem zur Geltung beim Reinigen großer Mengen -von wenig verunreinigten Abfallwässern, wie zum Beispiel von Spülwässern aus gemeinsamer Kanalisation oder von Spülwässern in großen Städten, die durch intensives Aktivieren ohne gleichzeitige Stabilisation des Sehlammes gereinigt werden. In solchen Fällen ist dann die Leistung des Abscheiders für die Abmessungen der ganzen Anordnung ausschlaggebend. Beim ersten der erwähnten Verfahren besteht ferner noch ein Nachteil wegen der Notwendigkeit eines Umpumpens der verdickten Suspension, was eine besondere Anordnung, Energie und Bedingung erfordert.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, die erwähnten Nachteile durch Schaffung eines Verfahrens mit selbsttätiger Rückkehr der Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum zu beheben oder sie wenigstens wesentlich

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zu beschränken.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser, wobei Materialien, die entfernt werden sollen, in eine Suspension in einem Reaktionsraum überführt werden, in welchen das Wasser eingespeist, dort gleichzeitig zwangsläufig in eine relativ geschlossene Strömung versetzt und gleichzeitig mit der Suspension in einen Abscheideraum mit einer Flockenschicht geleitet wird, wo eine fluide Filtration und ein Abscheiden der Suspension vom abgeführten gereinigten Wasser erfolgen, mit dem Kennzeichen, daß die verdickte Suspension aus dem oberen Teil des Abscheideraumes in den Reaktionsraum selbsttätig durch Druckunterschied im Reaktionsraum zwischen dem Austritt aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum und dem Austritt der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum überführt wird.

Ein weiteres, insbesondere zur Enthärtung von Wasser geeignetes Merkmal der Erfindung ist, daß ein Teil der Suspension aus dem Abscheideraum in einen Verdickungsraum geführt wird.

Das Wesen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens beruht darin, daß die Austrittsöffnung der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum durch eine Mündung eines Rezirkulationskanals zum selbsttätigen Durchfluß der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum gebildet ist, die im Reaktionsraum an einer Stelle mit geringerem Druck als dem Druck an der Austritts öffnung aus dem Reaktionsraum

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in den Abscheideraum vorgesehen ist, wobei sich die Eintrittsöffnung des Rezirkulationskanals im wesentlichen auf dem Niveau der Oberfläche der Flockenschicht befindet.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung, deren Reaktionsraum durch ein System von wenigstens zwei nebeneinander horizontal angeordneten, länglichen, im wesentlichen zylindrischen und an ihren Enden gegenseitig verbundenen Behältern gebildet wird, zwischen denen sich ein in Richtung nach oben erweiternder Abscheideraum befindet und in denen außermittig Belüftungselemente angeordnet sind, sieht vor, daß der Rezirkulationskanal durch eine im wesentlichen tangential an Mantel der Nachbarbehälter angeschlossene geneigte Wand und ferner durch eine parallele Wand gebildet ist, die gleichzeitig im wesentlichen eine den Abscheideraum begrenzende Wand bildet, deren obere, vorteilhaft mit einem zackigen Überfall versehene Kante mit dem gegenüberliegenden Teil der geneigten Wand eine längliche Eintrittsöffnung des Rezirkulationskanals bildet, während deren untere Kante in den Reaktionsraum hineinreicht und zusammen mit der geneigten Wand die Mündung des Rezurkulationskanals bildet, daß der Abscheideraum ferner durch Stirnwände mit einer Entnahmeeinrichtung des gereinigten Wassers und durch eine geneigte Gegenwand begrenzt ist, deren untereJKante mit dem gegenüberliegenden Teil der parallelen Wand die Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraun in den Abscheideraum bildet, und daß zwischen der geneigten Gegenwand und dem dieser Gegenwand gegenüberliegenden Teil des Mantels des Behälters ein länglicher Gleichrichtkanal gebildet ist, der mit dem Reaktions-

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raum durch im Mantel gebildete obere öffnungen und in der Nähe der parallelen Wand niedriger befindliche untere öffnungen verbunden ist.

Für diese Anordnung ist es ferner vorteilhaft, daß die geneigte Wand und die parallele Wand, die den Rez irkulat ions kanal bilden, eine Wellenform mit gegenüberliegenden Scheiteln und Rinnen haben, die in Richtung von der Eintrittsöffnung zur Mündung verlaufen, wobei die Zähne des zackigen Überfalls an der parallelen Wand im Rinnenteil, die Lücken dagegen im Scheitelteil vorgesehen sind.

Eine weitere, für Anordnungen mit einem vertikalen Behälter, deren Reaktionsraum vom Abscheideraum durch eine sich kegelförmig erweiternde, nach unten offene Wand getrennt ist, geeignete Ausführungsart kennzeichnet sich dadurch, daß der Rezirkulationskanal durch eine Wand in Form eines Doppe!kegelstumpfes gebildet ist, die konzentrisch gegenüber der Achse des Mantels des zylindrischen Behälters angeordnet ist und an der Stelle ihres größten Durchmessers zusammen mit dem unteren Rand der Trennwand die Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum bildet, und daß im Rezirkulationskanal in dessen Oberteil eine gleichachsige Gleichrichtwand, vorteilhaft eine zylindrische Einlage vorgesehen ist, zwischen deren äußerem Teil und dem inneren oberen Teil des Rezirkulationskansls ein Raum besteht, der iijseinem oberen Teil mit einer Wasserentnahmeeinrichtung verbunden ist.

Bei einer Ausgestalgung der erfindungsgemäßen Anordnung zum Enthärten von Wasser mit einem vertikalen zylindrischen Behälter, in dem außer einem Reaktionsraum und einem Abscheideraum noch ein Verdickungsraum mit einem Entschlammungs·

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system für den Abzug des überschüssigen Teiles der verdickten Suspension vorhanden ist, arieht man vorteilhaft vor, daß die Austritts öffnung aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum durch die Verbindungsstelle zweier Trennwände gebildet ist, die die Form von zwei mit ihren engeren Enden gegeneinander gestellten Kegelstümpfe haben, von denen die untere Trennwand den Reaktionsraum, die obere Trennwand den Abscheideraum und beide Trennwände zusammen mit dem Mantel den Verdickungsraum begrenzen, daß in die erwähnte Austritts öffnung ein Rezirkulationskanal eingelegt ist, unter dessen Austrittsöffnung ein Mischgerät angeordnet ist, wobei sich die Oberkante der oberen Trennwand im wesentlichen auf dem Niveau der Floelcensehichtoberfläche befindet, unter der unmittelbar die Eintrittsöffnung des Rezirkulätionskanals vorgesehen ist, und daß die Oberkante der Trennwand einen Überfall bildet oder mit einem solchen versehen ist, an welchen eine in Richtung nach unten verlaufende Gleichrichtwand anschließt, zwischen welcher und der oberen Trennwand ein Raum ausgebildet ist, der oben an die Entnahmeeinrichtung des gereinigten Wassers angeschlossen ist«

Vorteilhaft hat dabei der RezirkulationskanaiRohrform und ist in seinem Oberteil erweitert.

In den unteren Teil des Abscheideraumes oberhalb der Aus· trittsöffnüng aus dem Reaktionsraum kann ein Durchlaßorgan mit Kanälen zum Unterdrücken der Rotati ons strömung des Wassers eingelegt sein.

Zweckmäßig haben die Zähne der zackigen Überfälle, die sich im wesentlichen auf dem Niveau der Oberfläche der

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Flockenschicht befinden, eine rechteckige Form.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt; darin zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Wasser mit länglichen liegenden Behältern im Querschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht der Anordnung in Fig. 1;

Fig. 3 eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Wasser mit einem vertikalen zylindrischen Behälter in vertikalem Achsschnitt;

Fig.4 eine Anordnung zur Wasserenthärtung mit einem vertikalen Behälter in vertikalem Achsschnitt;

Fig. 5 eine Ansicht eines Teils der Verzahnung des zackigen Überfalles; und

Fig. 6 eine Ansicht einer vorteilhaften Längseintrittsöffnung des Rezirkulationskanals bei der Anordnung nach Fig.l und 2.

In der folgenden Beschreibung der einzelnen Ausführungsarten sind gleiche Arbeitselemente mit gleichen Bezugs zeichen versehen.

Gemäß Fig. 1 wird deijjReaktionsraum R durch ein System von zwei nebeneinander horizontal angeordneten,im wesentlichen zylindrischen Behältern mit Mänteln 1, 1' gebildet, die an ihren Enden miteinander durch Überführungskanäle 11, 11' verbunden sind. Zwischen beiden Behältern ist ein sich nach oben erweiternder Abscheideraum S im wesentlichen prismatischer Form, der noch näher beschrieben wird.

In den durch die Mäntel 1, 1^! gebildeten Behältern sind im unteren Teil Entschlammungssysteme 12, 12' vorgesehen

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und ferner außermittig im unteren Teil bekannte Belüftungselemente 13* 13'. In den Mantel l^r des rechten Behälters mündet ein Zufuhrrohr 14 des Rohwassers. Entnahmeeinrichtungen 15 für das gereinigte Wasser, die gleichzeitig das Niveau der freien Oberfläche 20 des Abscheideraums S bestimmen, sind an den Stirnwänden 21, 21' vorgesehen, welche die Länge des Abscheideraumes S bestimmen.

Zwischen dem Abscheideraum S und dem Reaktionsraum R befindet sich ein Rezirkulationskanal K, im gegebenen Fall länglicher Form, der einerseits durch eine geneigte Wand ~5l, die im wesentlichen tangential sowohl an den linken oberen Teil des Mantels 1' des rechten Behälters als auch an den rechten unteren Teil des Mantels 1 des linken Behälters angeschlossen ist, und andererseits durch eine zur Wand 31 parallele Wand 32 gebildet ist, deren obere Kante vorteilhaft mit einem zackigen Überfall 321 versehen ist und mit dem gegenüberliegenden Teil der geneigten Wand 31 eine längliche Eintrittsöffnung 30 des Rezirkulationskanals K bildet. Die untere Kante 322 der parallelen Wand ragt injden Reaktionsraum R im linken Behälter hinein und bildet zusammen mit der geneigten Wand 31 die Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskanals K. Diese Austrittsöffnung 300 ist im wesentlichen in Strömungsrichtung im Reaktionsraum R des linken Behälters gerichtet. Die rechte Seitenwand des Abscheideraumes S wird somit wesentlich durch die parallele Wand 32 - mit Ausnahme ihres unteren Teils - und teilweise auch durch den oberen Teil der geneigten Wand 31 bestimmt. Demgegenübeijwird die linke Seitenwand des Abscheideraumes S durch eine geneigte Gegenwand 33 gebildet, die oben bis zum Niveau der freien Oberfläche 20 im Abscheideraum S reicht; ihre untere Kante 330 bildet mit dem gegenüberliegenden Teil der parallelen Wand 32 eine Aus-

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trittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S, die sich so in dessen unterstem Teil befindet.

Zwischen der geneigten Gegenwand 33 und dem dieser Wand zugekehrten Teil des Mantels 1 des linken Behälters wird durch die beschriebene Anordnung ein länglicher Gleichrichtkanal U gebildet, der mit dem Reaktionsrsum R im linken Behälter einerseits über im Mantel 1 ausgeführte obere öffnungen 16 und andererseits über weiter unten befindliche öffnungen I7 verbunden ist, die sich im Mantel 1 in der Nähe der parallelen Wand 32 befinden. Anstelle eines Systems von öffnungen kann analog eine längliche öffnung Anwendung finden.

Wie man aus Fig.5 und 6 ersieht, ist es vorteilhaft, daß die Zähne des Überfalles 321 eine rechteckige Form haben, bzw. daß die geneigte Wand 31 und die parallele Wand 32, die den Rezirkulationskanal K bilden,eine Wellenform mit gegenüberliegenden Scheiteln und Rinnen haben, die in Richtung von der Eintrittsöffnung 30 zur Austrittsöffnung verlaufen, wobei sich die Zähne des zackigen Überfalls 321 an der parallelen Wand im Rinnenteil, sich die Lücken dagegen im Scheitelteil befinden.

Analog könnten Anordnungen mit drei oder auch mehr liegenden zylindrischen Behältern beschrieben werden.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Rohwasser wird über das Zufuhrrohr I²I-In den Reaktionsraum R im rechten Behälter zugeführt. Durch Wirkung der Belüftungselemente I3, 13' im Reaktionsraum R wird das Wasser

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in diesem Raum mit für die Biodegradation nötigen Sauerstoff gesättigt und gleichzeitig in Zirkulation versetzt, wie dies in Fig.1 und 2 durch Pfeile angedeutet ist. Mittels der Überführungskanäle 11, 11' wird das Wasser aus einem Teil des Reaktionsraumes R in den zweiten Teil überführt, wodurch ein gleichmäßiges Verteilen des Rohwassers und der Suspension des aktivierten Schlammes im ganzen Inhalt des Reaktionsraumes R, wo das Reinigen des Wassers vor sich geht, gesichert wird. Das Wasser mit der Suspension fließt durch die oberen öffnungen 16 über in den Gleichrichtkanal U, wo die Geschwindigkeit der Bewegung des Wassers im Reaktionsraum R abgebremst wird. Aus dem Gleichrichtkanal U tritt das Wasser mit der Suspension durch die Austrittsöffnung 10 In den unteren Teil des Abscheideraumes S ein. Im Abscheideraum S gehen eine fluide Filtration in einer vollkommen schwebenden Flookenschicht und ein Abscheiden der Suspension vor sich. Das gereingte Wasser wird über die Entnahmeeinrichtungen 15 abgezogen. Die abgeschiedene Suspension bildet im Abscheideraum S eine Flockenschicht, deren Oberfläche bis zur oberen Kante der parallelen Wand 32, d. h. bis zum zackigen Überfall J521 reicht. Wegen des Unterschiedes der Strömungsgeschwindigkeit an der Austritts öffnung IQ des Reaktionsraumes R in den Abscheideraum S Im Gleichrichtkanal U und an der Mündung des Rezirkulationskanals K im Reaktionsraum R entsteht zwischen der Austrittsöffnung 10 und der AustrittsöffnungpOO ein Druckunterschiedi der verursacht, daß, während das Wasser mit der Suspension aus dem Reaktionsraum R über den Gleichrichtkanal U in den unteren Teil des Abscheideraumes S fließt, die durch fluide Filtration abgeschiedene Suspension aus dem oberen Teil des Abscheideraumes S über den Überfall 321 und den Rezirkulationskanal K In den Reaktionsraum R zurückfließt. Da sich der

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Abseheideraum S in Richtung nach oben erweitert, steigt in Richtung nach oben die Konzentration der Suspension in der Flockenschicht. Deshalb ist die aus dem oberen Teil des Abscheideraumes S in den Rezirkulationskanal K abgezogene Suspension am meisten konzentriert. Da die Suspension in die Plockenschicht von unten eintritt und oben abgezogen wird, bildet sich im Abscheideraum S eine vollkommen schwebende Flockenschicht. Die konzentrierte Suspension strömt aus der Flockenschicht im Abscheideraum S in den Rezirkulationskanal K über die Verzahnung des zackigen Überfalles 321 und verdickt sich noch während ihres Strömens mittels Schwerkraft durch den Rezirkulationskanal κ entlang der geneigten Wand Jl. Das durch Verdicken der Suspension freigemachte Wasser kehrt entlang der parallelen Wand 32 und an den Zähnen des zackigen Überfalles 321 vorbei zurück in den oberen Teiljdes Abscheideraumes S und wird über die Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers abgeführt. Der zackige Überfall gemäß der beschriebenen Anordnung dient somit zum Abscheiden des Stromes der Suspension in den Rezirkulationskanal K vom Strom des beim Verdicken der Suspension in diesem Kanal freigewordenen Wassers. Für ein besseres Abscheiden dieser Ströme können die Wände des Tlezlrkulationskanals K profiliert sein, wie schon erwähnt wurde. Bei stationärem Betrieb erzeugt die Säule der verdickten Suspension im Rezirkulationskanal K einen Druck, der größer als der Druck der Säule der Suspension in der Flockenschicht ist_} und trägt somit zum Bilden des für die Rezirkulation der Suspension nötigen Stromes bei.

Die Wirkungsweise der Anordnung kann jedoch nicht lediglich auf dem beschriebenen Effekt beruhen, da es bei nicht-stationärem Betrieb zu einem Unterbrechen der Suspensionssäule im Rezirkulationskanal K kommen könnte.

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Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Wasser mit einem vertikalen zylindrischen Behälter, wo der Reaktionsraum R vom Abscheideraum S durch eine sich kegelförmig nach oben erweiternde, unten offene Trennwand 35 abgetrennt wird. Der Rezirkulationskanal K wird hier durch eine Wand 36 in Form eines Doppelkegelstumpfes gebildet, die mit dem Mantel 1 des zylindrischen Behälters gleichachsig ist. Die Wand 36 bildet an der Stelle ihres größten Durchmessers zusammen mit der Unterkante der Trennwand 35 eine Austritts öffnung 10 des Reaktionsraumes R in den Abscheideraum S. Im Rezirkulationskanal K ist in dessen oberem Teil an der Wand 36gleichachsig; eine vorteilhaft,: zylindrische Gleichrichteinlage 360 vorgesehen, die bis in den Rezirkulationskanal K reicht und zwischen sich und dem oberen Teil der Wand 36 einen Raum bildet, der oben an eine Wasserentnahmestelle I50 angeschlossen ist, die über eine Rohrleitung I5I mit der Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers in Verbindung steht.

Außerhalb des unteren Teils der Trennwand 35 und des unteren Teils der Wand 36 befindet sich eine weitere Wand 37* die mit der Mantelachse gleichachsig ist und - im Axialschnitt gesehen - im wesentlichen parallel¹ zur Trennwand 35 und zum unteren Teillder Wand 36 des Rezirkulationskanals K verläuft. .

Im unteren Teil des Behälters ist ein geeignetes BeIUftungselement I3 vorgesehen, oberhalb dessen sich eine Turbine 4 befindet. Gegenüber der Turbine 4 ist das Zufuhr·* rohr 14 des Rohwassers angeordnet. Im untersten Teil des Behälters befindet sich das Entschlammungssystem 12.

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Oben ist der Abscheideraura S durch die freie Oberfläche des Wassers begrenzt, die durch den Entnahme überfall 18 bestimmt ist, der gleichfalls an die Entnahmeeinrichtung des gereinigten Wassers angeschlossen ist.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Durch Wirkung der Turbine 4 wird im Reaktionsraum R eine durch Pfeile angedeutete Strömung erzeugt, welche in diesem Raum ein vollkommes Durchmischen verursacht und die über das Belüftungselement 13 zugeführte Luft mit der Flüssigkeit vermischt. Das Rohwasser tritt über das Zufuhrrohr 14 in den Reaktionsraum R ein, wo es auf gleiche Weise, wie bei der vorher beschriebenen Anordnung gereinigt wird. Das Wasser mit der Suspension aus dem Reaktionsraum R tritt durch die Austrittsöffnung 10 in den unteren Teil des Abscheideraumes S ein, wo mittels einer fluiden Filtration in der vollkommen schwebenden Flockenschicht ein Abscheiden der Suspension eintritt. Das gereinigte Wasser fließt über den Überfall 18 und die Entnahmeeinrichtung ab. Die in der Flockenschicht abgeschiedene Suspension strömt aus dem oberen Teil des Abscheideraumes S in den Rezirkulationskanal K, wo der Strom der Suspension durch die GIelehrichteinlage 3βθ gleichgerichtet wird. Im unteren Teil des Rezirkulationskanals K wird die hier durchfließende Suspension verdickt, und das hier abgeschiedene Wasser wird über die Wasserentnahmestellen 150 sowie durch die Rohrleitung I5I der Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers zugeführt. Verdickte Suspension strömt aus dem Rezirkulationskanal K durch die Austrittsöffnung 300 in den Reaktionsraum R. Der Strom im Reaktionsraum R um die trichterförmige Trennwand 35 und den unteren Teil der Wand

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des Kanals K hat Komponenten, die nach unten und gegen die Achse des durch den Mantel 1 gebildeten Behälters gerichtet sind. Dank dieser geometrischen Gestaltung ist die Strömung an der Austrittsöffnung 300 des Rezirkulätionskanals K schneller als die Strömung an der Austritts öffnung aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S. Deshalb entsteht zwischen der Austritts öffnung 10 in den Absehe id era um S und der Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskanals K ein Druckunterschied, der das schon erwähnte Rückführen der Suspension verursacht. Die weitere Wand verhütet ein Eintreten von Luftblasen in den Abseheiderraum S.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Wasserenthärtung mit einem vertikalen zylindrischen Behälter mit einem Mantel Die Austritts öffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S befindet sich an der Stoßsteile von zwei Trennwänden 35» 35' in Form von zwei mit ihren Scheiteln aneinanderliegenden Kegelstümpfen, von denen die untere Trennwand 35' den Reaktionsraum R und., die obere Trennwand den Abscheideraum S begrenzen. Beide Trennwände 35* 35' definieren dabei mit dem Mantel 1 einen Verdiekungsraum C , in dessen unterem Teil sich ein Entschlammungssystem 12 befindet.

Der Rezirkulationskanal K, dessen Mantel 36 vorteilhaft eine Rohrform besitzt, ist mit der Austritts öffnung 10 gleichachsig angeordnet, und unterhalb seiner Austrittsöffnung 300 ist ein Mischgerät 41 vorgesehen. Das Zufuhrrohr 14 des Rohwassers mündet in den Reaktionsraum R.

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Die Oberkante der oberen Trennwand 35 befindet sich auf dem Niveau der Flockenschichtoberf läohe, und dicht unter dieser ist die Eintrittsöffnung 30 in den Rezirkulationskanal K vorgesehen, die vorteilhaft erweitert ist, wie Fig. 4 zeigt. Die erwähnte Oberkante der oberen Trennwand ist mit einem zackigen Überfall 321 versehen oder als solcher ausgebildet, und an diese Oberkante schließt .eine nach unten gerichtete Gleichrichtwand 38 an, zwischen der und der oberen Trennwand 35 ein Raum definiert ist, der oben gleichfalls an die Entnahmeeinrichtung 15 des enthärteten Wassers angeschlossen ist.

Die freie Wasseroberfläche im Abscheideraum S ist durch den Überfall 18 bestimmt, an welchen die schon erwähnte Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers angeschlossen ist.

Im unteren Teil des Abscheideraumes S ist oberhalb der Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R ein Durchlaßorgan mit Kanälen vorgesehen, um eine unerwünschte Rotationsströmung des Wassers zu verhüten, welche aus dem Reaktionsraum R in den Abscheu eraum S über die Austritts öffnung 10 übertragen werden könnte.

Die erwähnte Anordnung ist vor allem für ein Enthärten des Wassers bestimmt und arbeitet folgendermaßen:

Das Rohwasser mit beigefügten Chemikalien üblicherweise Kalziumhydroxid, Soda tritt in den Reaktionsraum R durch das Zufuhrrohr 14 ein. Im Reaktionsraum R gehen Enthärtungsvorgänge vor sich, die einen Kontaktcharakter haben. Durch Wirkung des Propellermischgerätes 41 entsteht im Reaktionsraum R eine Strömung, durch welche ein inniges Durchmischen zustandekommt. Das Wasser mit der Suspension tritt aus dem

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Reaktionsraum R durch die Austritts öffnung 10 in den unteren Teil des Abseheideraumes S ein, wo es durch das Durchlaßorgan 35° fließt, das die Rotationsbewegung des Wassers unterdrückt, worauf in der vollkommen schwebenden Flockenschicht ein Abscheiden der Suspension vor sich geht. Das gereinigte Wasser fließt dann über den Überfall 18 und wird über die Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers abgezogen. Wegend der Strömung im Reaktionsraum R entsteht zwischen der Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheid eideraum S und der Austritts öffnung des Rezirkulationskanals K ein Druckunterschied, welcher ein selbsttätiges Rückführen der in der Flockenschicht verdickten Suspension über den Rezirkulationskanal K zurück in den Reaktionsraum R verursacht. Die überschüssige Suspension in derjFlockenschicht fließt in den Verdickungsarm C über den zackigen Überfall 3Sl ab und wird im Verdickungsraum C durch die Gleichrichtwand 38 in dessen unteren Teil geleitet. Das im Verdiekungsraum C abgesetzte Wasser wird abgeführt und an die Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers angeschlossen. Der verdickte Schlamm wird aus dem Verdickungsraum C über das Entschlammungssystem 12 abgezogen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes hervorgeht, die selbstverständlich nicht alle möglichen Ausführungsarten erschöpfen können, handelt es sich wesentlich darum, die Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S und ferner die Austrittsöffnung für die verdickte Suspension aus dem Abscheideraum S in den Reaktionsraum R, d. h. die Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskaöals K mit Rücksicht

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auf die geometrische Gestaltung des Reaktionsraumes R und auf die Strömung in diesem Raum derart zu gestalten, daß an der Austrittsöffnung 10 gegenüber der Austrittsöffnung 300 ein höherer Druck erzielt wird.

Diese Bedingungen kann ein Sachkundiger je nach den bestehenden räumlichen und dynamischen Bedingungen der jeweiligen Anordnung dann leicht durch Berechnung oder empirisch erzielen.

Der nötige Druckunterschied zwischen der Austrittsöffnungh.0 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S und der Austritts öffnung 300 des verdickten Schlammes in den Reaktionsraum R ist für ein dauerndes Erzielen des erwähnten Effektes durch die Summe von drei Komponenten gegeben, nämlich des während des Betriebes durch Strömen des Wassers durch die Austrittsöffnung 10 erzeugten Druckverlustes, der Änderung des Druckes, die durch Verlangsamen der Strömung im Abscheideraum S zwischen der erwähnten Austrittsöffnung 10 und der Eintrittsöffnung 30 in den ReZirkulationskanal K entsteht, und des Druckes, den die Säule der Suspension in der fluidisierten Schicht im Abscheideraum S zwischen der Eintrittsöffnung 30 und der Austritts öffnung 10 ausübt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die darauf beruhende erfindungsgemäße Anordnung haben eine Reihe von Vorteilen. Der Hauptvorteil ist eine wesentliche Erhöhung äer Leistung des Abscheidens durch Übergang auf ein Abscheiden mittels einer vollkommen schwebenden Flockenschicht. Im Vergleich mit einer unvollkommen schwebenden Flockenschicht ermöglicht

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dieses Abscheiden unter Anwendung einer vollkommen schwebenden Flockenschicht einen doppelten bis dreifachen Durchfluß des gereinigten Wassers je Flächen-Einheit des Abscheideraumes; gegenüber einer Sedimentation ist diese Erhöhung noch größer. Es ist deshalb möglich, für dieselbe Leistung eine wesentlich, kleinere Anordnung zu konstruieren. Dieser Vorteil zeigt sich vor allem beim Reinigen von verdünnten Abwässern, wo der entscheidende Faktor, der die Größe der Reinigungsanlage bestimmt, der Ab scheide ν or gang ist. Beim Reinigen von Wasser, wo für die Abmessungen der Reinigungsanlage die Konzentration der Suspension im Reaktionsraum ausschlaggebend ist, wie z. B. bei konzentrierten Abwässern oder beim Enthärten, ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß für dieselbe Abscheidefläche eine wesentlich höhere Konzentration der Suspension im Reaktionsraum als bei Anwendung anderer Abscheidevorgänge erzielbar ist.

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Claims

Patentansprüche

l). Verfahren zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser, wobei Materialien, die entfernt werden sollen, in eine Suspension in einem Reaktionsraum überführt werden, in welchen das Wasser eingespeist, dort gleichzeitig zwangsläufig in eine relativ geschlossene Strömung versetzt und gleichzeitig mit der Suspension in einen Abscheideraum mit einer Flockenschicht geleitet wird, wo eine fluide Filtration und ein Abscheiden der Suspension vom abgeführten gereinigten Wasser erfolgen, dadurch ge kennzeichnet, daß die verdickte Suspension aus dem oberen Teil des Abscheideraumes in den Reaktionsraum selbsttätig durch Druckunterschied im Reaktionsraum zwischen dem Austritt aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum und dem Austritt der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Suspension aus dem Abscheideraum in einen Verdickungsraum geführt wird.
3. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Austritts öffnung aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum im unteren Teil des Abscheideraumes,dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (300) der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum (S) in den Reaktionsraum (R) durch eine Mündung eines Rezirkulationskanals (K) zum selbsttätigen Durchfluß der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum (S) in den Reaktionsraum (R) gebildet ist,

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die im Reaktionsraum (R) an einer Stelle mit geringerem Druck als dem Druck an der Austrittsöffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) in den Abscheideraum (S) vorgesehen ist, wobei sich die Eintrittsöffnung (30) des Rezirkulationskanals (K) im wesentlichen auf dem Niveau der Oberfläche der Flockenschicht befindet.
4. Anordnung nach Anspruch 3» deren Reaktionsraum durch ein System von wenigstens zwei nebeneinander .horizontal angeordneten, länglichen, im wesentlichen zylindrischen, gegenseitig verbundenen Behältern gebildet ist, zwischen denen sich ein in Richtung nach oben erweiterter Abscheideraum befindet und in denen außermittig Belüftungselemente angeordnet sind, dadurch gekennzeic hn et, daß der Rezirkulationskanal (K) durch eine im wesentlichen tangential an Mantel (1, 1') der Nachbarbehälter angeschlossene geneigte Wand (31) und ferner durch eine parallele Wand (32) gebildet ist, die gleichzeitig im wesentlichen eine den Abscheideraum (S) begrenzende Wand bildet, deren obere, vorteilhaft mit einem zackigen Überfall (32) versehene Kante mit dem gegenüberliegenden Teil der geneigten Wand (31) eine längliche Eintrittsöffnung (30) des Rezirkulationskanals (K) bildet, während deren untere Kante (322) in den Reaktionsraum (R) hineinreicht und zusammen mit der geneigten Wand die Mündung (300) des Rezirkulationskanals (K) bildet, daß der Abscheideraum (S) ferner durch Stirnwände (21, 21') mit einer Entnahmeeinrichtung (15) des gereinigten Wassers und durch eine geneigte Gegenwand (33) begrenzt ist, deren untere Kante (330) mit dem gegenüberliegenden Teil der parallelen Wand (32) die Austritts öffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) in den Abscheideraum (S) bildet,

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und daß zwischen der geneigten Gegenwand (33) und dem dieser Gegenwand (33) gegenüberliegenden Teil des Mantels (1) des Behälters ein länglicher Gleichrichtkanal (U) gebildet ist, der mit dem Reaktionsraum (R) durch im Mantel (1) gebildete obere öffnungen (16) und in der Nähe der parallelen Wand (32) niedriger befindliche untere öffnungen (17) verbunden sind.
5. Anordnung nach Anspruch 3* mit einem vertikalen, zum Beispiel zylindrischen Behälter, deren Reaktionsraum vom Abscheiaeraum durch eine sich kegelförmig erweiternde, nach unten offene Wand getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal (K) durch eine Wand (36) in Form eines Doppelkegelstumpfes gebildet ist, die konzentrisch gegenüber der Achse des Mantels (1) des zylindrischen Behälters angeordnet ist, und an der Stelle ihres größten Durchmessers zusammen mit dem unteren Rand der Trennwand (35) die Austrittsöffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) in den Abscheideraum (S) bildet, und daß im Rezirkulationskanal (K) in dessen Oberteil eine gleichachsige Gleichrichtwand, vorteilhaft eine zylindrische Einlage (360) vorgesehen ist, zwischen deren äußerem Teil und dem inneren oberen Teil des Rezirkulationskanals (K) ein Raum besteht, der in seinem oberen Teil mit einer Wasserentnahmeeinrichtung (15) verbunden ist.
6. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch oder 2, mit einem vertikalen, zum Beispiel zylindrischen Behälter, in dem außer einem Reaktionsraum und einem Abscheideraum ein Verdickungsraum mit einem Entschlammungssystem vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus-

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trittsöffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) in den Abscheideraum (S) durch die Verbindungsstelle zweier Trennwände (35," 35') gebildet ist, die die Form von zwei mit ihren engeren Enden gegeneinander gestellten Kegelstumpf en haben, von denen die untere Trennwand (35' ) den Reaktionsraum (R), die obere Trennwand (35) den Abscheideraum (S) und beide Trennwände (35* 35') zusammen mit dem Mantel (1) den Verdickungsarm (C) begrenzen, daß in die erwähnte Austritts öffnung (10) ein Rezirkulationskanal (K) eingelegt ist, unter dessen Austrittsöffnung (300) ein Mischgerät (41) angeordnet ist, wobei sich die Oberkante der oberen Trennwand (35) im wesentlichen auf dem Niveau der Flockenschichtoberflache befindet, unter der unmittelbar die Eintrittsöffnung (30) des Rezirkulationskanals (K) vorgesehen ist, und daß die Oberkante der Trennwand (35) einen Überfall (321) bildet,oder mit einem solchen versehen ist, an welchen eine in Richtung nach unten verlaufende Gleichrichtwand (38) anschließt, zwischen welcher undjder oberen Trennwand (35) ein Raum ausgebildet ist, der obenan die Entnahmeeinrichtung (15) des gereinigten Wassers angeschlossen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal (K) Rohrform hat und in seinem Oberteil erweitert ist.
8. Anordnung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des zackigen Überfalls (321) eine rechteckige Form haben.
9. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die geneigte Wand (31) und die parallele Wand (32),die den Rezirkulationskanal (K) bilden, eine Wellenform mit

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gegenüberliegenden Scheiteln und Rinnen haben, die in Richtung von der Eintritts öffnung (30) zur Miindung (500) verlaufen, wobei die Zähne des zackigen Überfalls (321) an der parallelen Wand im Rinnenteil, die Lücken dagegen im Scheitelteil vorgesehen sind.
10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß in den unteren Teil des Abscheideraumes (S) oberhalb der Austritts öffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) ein Durchlaßorgan (350) mit Kanälen zum Unterdrücken der Rotationsbewegung des Wassers eingelegt ist.
11. Anordnung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des unteren Teiles der Trennwand (35) und des unteren Teiles der Wand (36) eine wdtere, zur Mantelachse konzentrische Wand (37) angeordnet ist, die im Axialschnitt im wesentlichen parallel zur Trennwand (35) und zum unteren Teil der Wand (36) des Rezirkulationskanals (K) ist.

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