DE2639836C3 - Verfahren und Anordnung zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser - Google Patents

Description

i, 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch

j gekennzeichnet, daß in den unteren Teil des

•■;4 Abscheideraumes (S) oberhalb der Austrittsöffnung

(10) aus dem Reaktionsraum (R) ein Durchlaßorgan

;! (350) mit Kanälen zum Unterdrücken der Rotations-

U bewegung des Wassers eingelegt ist.

H 11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch

H gekennzeichnet, daß außerhalb des unteren Teils der

Ü Trennwand (35) und des unteren Tcües der Wand

(36) eine weitere, zur Mantelachse konzentrische if Wand (37) angeordnet ist, die im Axialschnitt im i^?i wesentlichen parallel zur Trennwand (35) und zum

II unteren Teil der Wand (36) des Rezirkulationskanals U (K) ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser, bei dem Materialien, die entfernt werden sollen, in einem Reaktionsraum in eine Suspension überführt werden, wobei das Wasser in den Reaktionsraum eingespeist, in eine geschlossene Strömung versetzt und 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, und wobei die Suspension in den Reaktionsraum zurückgeführt wird.

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 der Enthärtung sind dies in der Regel Teilchen von Kalziumkarbonat.

Durch die DE-OS 18 04 574 ist eine Kläranlage zum biologischen Reinigen von Abwasser bekannt, wobei die Suspension wesentlich durch Sedimentation erzielt wird. 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 Absrheideraumes 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 Peaktionsraum durch die Wasserströmung im Reaktionsraum bewirkt. Auf diese Art arbeiten zum Beispiel auch die Enthärtuiigspnlagen.

Die DE-OS 20 62 724 betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren. Dabei werden das Abschei-

den der Suspension und das selbsttätige Rückführen der abgeschiedenen Suspension zurück in den P.eaktiortsraum mittels einer im Abscheideraum (Nachklärraum) ruhenden Filterschlammschicht ausgeführt. Bei Anwendung einer ruhenden Flockenschicht gelangt das Wasser mit der Suspension über einen Eintritt in den unteren Teil des Abscheideratims und fließt durch diesen Raum im wesentlichen nach oben, wobei sich der Abscheideraum nach oben erweitert. Durch die fluide Filtration in der ruhenden Flockenschicht abgeschiedene Suspension fällt aus dem Abscheideraum im Gegenstrom zurück in den Reaktionsraum durch dieselbe Eintrittsöffnung, durch die das Wasser mit der Suspension in den Abscheideraum eintrittt. Durch den dadurch entstehenden hohen hydraulischen Widerstand tritt eine Verringerung der Leistung und ein Mehrbedarf an Abscheideraum ein.

In ähnlicher Weise arbeitet der Accelerator der Firma Lurgi geimß Bild 6 auf Seite 100 der Zeitschrift Wasserwirtschaft-Wassertechnik, 195';, Heft 3.

Weitere Ausführungen für Wassen einigungs- bzw. -kläranlagen mit zwei oder mehr Stufen für die Trennung von Flockein sind bekannt durch die DE-OS 15 17 394 und »Wasserwirtschaft-Wassertechnik«, 10. Jahrg. (!.960), Heft 3, S. 112, 132, 135,136), bei denen ein Fließseparator und ein von diesem getrennter Konzentrator in einem Behälter vorgesehen sind, ein oder mehrere Flockenabsetzkanäle mit dem Separator und dem Konzentrator verbunden sind und ein oder mehrere Kanäle in dem Konzentrator vorgesehen sind, durch welche das gereinigte Wasser aufsteigt/wobei die Flocken im Schwebezustand im Fließseparator getrennt werden und sich dann im Konzentrator absetzen. Durch die Flockenabsetzkanäle werden also stets die verdickten Suspensionen aus dem oberen Teil des Abscheideraums (Fließseparators) in einem Eindickungsraum (Konzentrator) geführt, nicht dagegen in den Reaktionsraum.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren zur Reinigung und Aufbereitung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Leistung bei kleinerem Raumbedarf der Vorrichtung gesteigert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Verfahrensschritte. Der Anspruch 2 enthält eine zweckmäßige weitere Ausbildung des Verfahrens. Die Ansprüche 3 bis 11 betreffen Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich eine wesentliche Leistungssteigerung erzielen, weil die hydraulischen Verluste gering gehalten werden können. Dabei 'ä3t sich gleichzeitig eine Einsparung an Raum und Energiebedarf erreichen, wodurch die Kosten gesenkt werden können. Erfindungsgemäße Anlagen zeichnen sich durch hohe Qualität des gereinigten Wassers aus und sind vorzugsweise für kommunale Wasserreinigungiwerke geeigne¹..

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 Ausirittsöffnung der verdickten Suspension aus dem Abscheideraum in den Reaktionsraum durch eine Mündung eines Rezirkulationskanals zum selbsttätigen Durchfluß der verdickten Suspension aus dem Abschei-

deraum in den Reaktionsraum gebildet ist, die im Reaktionsraum an einer Stelle mit geringerem Druck als dem Druck an der Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraum 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 Rezirkulationskanals bildet, daß der Abscheideraum ferner durch Stirnwände mit einer Entnahmeeinrichtung dos gereinigten Wassers und durch eine geneigte Gegenwand begrenzt ist, deren untere Kante mit dem gegenüberliegenden Teil der parallelen Wand die Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraum in den Abscheideraum bildet, und daß zwischen der geneigten Gegenwand und dem dieser Gegenwand gegenüberliegenden Teil des Mantels des Behälters ein längiichsr Glsichrichtkansl ¹⁷CbUdCt ist. der mit dem Reaktionsraum 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 Rezirkulationskanal 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 Rinnenteii. 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 Doppelkegelstumpfes 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 Rezirkulationskanals ein Raum besteht, der in seinem oberen Teil mit einer Wasserentnahmeeinrichtung verbunden ist

Bei einer Ausgestaltung 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 Entschlammungssystem für den Abzug des überschüssigen Teiles dsr verdickten Suspension vorhanden ist, sieht man vorteilhaft vor, daß die Austrittsöffnung 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 Austrittsöffnung ein Rezirkulationskanal eingelegt ist, unter dessen Austrittsöffnung ein Mischgerät angeordnet ist, wobei sich die Oberkante der oberen Trennwand im wesentlichen auf dem Niveau der Flockenschichtoberfläche befindet, unter der unmittelbar die Eintritts: öffnung des Rezirkulationskanals 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 Rezirkulationskanal Rohrform und ist in seinem Oberteil erweitert.

In d.'fl unteren Teil des Abscheideraumes oberhalb der Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraum kann ein Durchlaßorgan mit Kanälen zum Unterdrücken der Rotationsströmung des Wassers eingelegt sein.

Zweckmäßig haben die Zähne der zackigen Überfälle, die sich im wesentlichen auf dem Niveau der Oberfläche der Flockenschicht befinden, eine rechteckige Form.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt; darin zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zum biologischen Reinigen von Wasser mit länglichen liegenden Behältern im Querschnitt:

F i g. 2 eine Draufsicht der Anordnung in F i g. 1:

•»ο F i g. 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;

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

F i g. 6 eine Ansicht einer vorteilhaften Längseintrittsöffnung des Rezirkulationskanals bei der Anordnung nach F i g. 1 und 2.

so In der folgenden Beschreibung der einzelnen Ausführungsarten sind gleiche Arbeitselemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß F i g. 1 wird der Reaktionsraum R durch ein System von zwei nebeneinander horizontal angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Behältern mit Mänteln 1, Γ gebildet die an ihren Enden miteinander durch Überführungskanäle 11, II' 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 Mantel 1, Γ gebildeten Behältern sind im unteren Teil Entschlammungssysteme 12, 12' vorgesehen und ferner außermittig im unteren Teil bekannte Belüftungselemente 13, 13'. In den Mantel Γ des rechten Behälters mündet ein Zuführrohr 14 des Rohwassers. Entnahmeeinrichtungen 15 für das gereinigte Wasser, die gleichzeitig das Niveau der freien Oberfläche 20 des Abscheideraums 5 bestimmen, sind

an den Stirnwänden 21, 21' vorgesehen, welche die Länge des Abscheideraumes Sbestimmen.

Zwischen dem Abscheideraum S und dem Reaktionsraum R befindet sich ein Rezirkulationskanal K, im gegebenen Fall länglicher Form, der einerseits durch eine geneigte Wand 31, die im wesentlichen tangential sowohl- an den linken oberen Teil des Mantels Γ des rechter 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 32 ragt in den 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. Demgegenüber wird die linke Seitenwand des Abscheideraumes 5 durch eine geneigte Gegenwand 33 gebildet, die oben bis zum Niveau der freien Oberfläche 20 im Abscheideraum 5 reicht: ihre untere Kante 330 bildet mit dem gegenüberliegenden Teil der parallelen Wan-) 32 eine Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum 5. 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 LJ gebildet, der mit dem Reaktionsraum K im linken Behälter einerseits über im Mantel 1 ausgeführte obere öffnungen 16 und andererseits über weiter unten befindliche öffnungen 17 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 F i g. 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 300 verlaufen, wobei sich die Zähne des zackigen Überfalls 321 an der parallelen Wand im Rinnenteil, sich die Lücken dagegen im Scheitelteii befinden.

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

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Rohwasser wird über das Zufuhrrohr 14 in den Reaktionsraum R im rechten Behälter zugeführt Durch Wirkung der Belüftungselemente 13,13' im Reaktionsraum R wird das Wasser in diesem Raum mit den für die biodegradation nötigen Sauerstoff gesättigt und gleichzeitig in Zirkulation versetzt, wie diesjn 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 LJ, wo die Geschwindigkeit der Bewegung des Wassers im Reaktionsraum R abgebremst wird. Aus dem Gleichrichtkanal LJ tritt das Wasser mit der Suspension durch die Austrittsöffnung 10 in den unteren Teil des Abscheideraumes 5 ein. Im

ίο Abscheideraum 5 gehen eine fluide Filtration in einer vollkommen schwebenden Flockenschicht und ein Abscheiden der Suspension vor sich. Das gereinigte Wasser wird über die Entnahmeeinrichtungen 15 abgezogen. Die abgeschiedene Suspension bildet im Abscheideraum 5 eine Flockenschicht, deren Oberfläche bis zur oberen Kante der parallelen Wand 32, d. h. bis zum zackigen Überfall 321 reicht. Wegen des Unterschiedes der Strömungsgeschwindigkeit an der Austrittsöffnung 10 des Reaktionsraumes K in den Abscheideraum S im Gleichrichtkanal U und an der Mündung des Rezirkulationskanals K im Reaktionsraum R entsteht zwischen der Austrittsöffnung 10 und der Austrittsöffnung 300 ein Druckunterschied, 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 Abscheideraum 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 5 in den Rezirkulationskanal K abgezogene Suspension am meisten konzentriert. Da die Suspension in die Flockenschicht von unten eintritt und oben abgezogen wird, bildet sich im Abscheideraum 5 eine vollkommen schwebende Flockenschicht. Die konzentrierte Suspension strömt aus der Flockenschicht im Abscheideraum Sin den Rezirkulationskanal K über die Verzahnung des zackigen Überfalles 321 und verdickt sich noch während ihres Strömens mittels Schwerkraft durch den Rezirkulationskanal K entlang der geneigten Wand 31. 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 Teil des Abscheideraumes Sund wird über die Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers abgeführt. Der zackige

so Überfall gemäß der beschriebenen Anordnung dient scmit 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 Rezirkulationskanals 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.

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 Austrittsöffnung 10 des Reaktionsraumes /?in den Abscheideraum S. Im Rezirkulationskanal K ist in dessen oberem Teil an der Wand 36 gleichachsig ei*e vorteilhaft zylindrische Gleichrichteinlage 360 voi gesehen, 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 150 angeschlossen ist, die über eine Rohrleitung 151 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 parallel zur Trennwand 35 und zum unteren Teil der Wand 36 des Rezirkulationskanals K verläuft.

Im unteren Teil des Behälters ist ein geeignetes Belüftungselement 13 vorgesehen, oberhalb dessen sich eine Turbine 4 befindet. Gegenüber der Turbine 4 ist das Zufuhrrohr 14 des Rohwassers angeordnet. Im untersten Teil des Behälters befindet sich das Entschlammungssystem 12.

Oben ist der Abscheideraum S durch die freie Oberfläche 20 des Wassers begrenzt, die durch den Entnahmeüberfall 18 bestimmt ist, der gleichfalls an die Entnahmeeinrichtung 15 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 vollkommenes Durchmischen verursacht und die über das Belüftungssystem 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 5 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 15 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 Gleichrichtanlage 360 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 151 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 36 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 30C des Rezirkulationskanals K schneller als die Strömung an der Austrittsöffnung tO aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S. Deshalb entsteht zwischen der Austrittsöffnung 10 in den Abscheideraum 5 und der Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskanals K ein Druckunterschied, der das schon erwähnte Rückführen der Suspension, verursacht. Die weitere Wand 37 verhütet ein Eintreten von Luftblasen in den Abscheideraum 5.

Fig.4 zeigt eine Anordnung zur Wasserenthärtung mit einem vertikalen zylindrischen Behälter mit einem Mantel 1. Die Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S befindet sich an der ίο Stoßstelle 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 35 den Abscheideraum S begrenzen. Beide Trennwände 35, 35' definieren dabei mit dem Mantel 1 einen Verdickungsraum C. in dessen unterem Teil sich ein Entschlarnmungssystem 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.

Die Oberkante der oberen Trennwand 35 befindet sich auf dem Niveau der Flockenschichtoberfiäche, und dicht unter dieser ist die Eintrittsöffnung 30 in den Rezirkulationskanal K vorgesehen, die vorteilhaft erweitert ist, wie F i g. 4 zeigt. Die erwähnte Oberkante der oberen Trennwand 35 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 Reaktion«,raum R ein Durchlaßorgan 350 mit Kanälen vorgesehen, um eine unerwünschte Rotationströmung des Wassers verhüten, welche aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S über die Austrittsöffnung 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 Reaktionsraum R durch die Austrittsöffnung 10 in den unteren Teil des Abscheideraumes S ein, wo es durch das Durchlaßorgan 350 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 es die Entnahmeeinrichtung 15 des gereinigten Wassers abgezogen. Wegen der Strömung im Reaktionsraum R entsteht zwischen der Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S und der

Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskanals K ein Druckunterschied, welcher ein selbsttätiges Rückführen der in der Flockenschicht verdickten Suspension über den Rezirkulationskanal K zurück in den Reaktionsraum verursacht. Die überschüssige Suspension in der Flockenschicht fließt in den Verdickungsraum C über den zackigen Überfall 321 ab und wird im Verdickungsraum Cdurch die Gleichrichtwand 38 in dessen unteren Teil geleitet. Das im Verdickungsraum 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 aui de*· 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 d^;e verdickte Suspension aus dem Abscheideraum S in den Reaktionsraum R, d. h. die Austrittsöffnung 300 des Rezirkulationskanals K mit Rücksicht 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.

Der nötige Druckunterschied zwischen der Austrittsöffnung 10 aus dem Reaktionsraum R in den Abscheideraum S und der Austrittsöffnung 300 des verdickten Schlamms in den Real<tionsraum 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 Szwischen der Eininttsöffnung 30 und der Austrittsöffnung 10 ausübt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die daraul beruhende erfindungsgemäße Anordnung haben eine Reihe von Vorteilen. Der Hauptvorteil äst eine wesentliche Erhöhung der Leistung des Abscheidens durch Übergang auf ein Abscheiden mittels einer vollkommen schwebenden Flockenschichi. Im Vergleich mit einer unvollkommen schwebenden Flockenschicht ermöglicht dieses Abscheiden unter Anwendung einer vollkommen schwebenden Flockenschicht einen doppelten bis dreifachen Durchfluß des gereinigten Wassers je Flächen-Einheit des Abscheideruumes; gegenüber einer Seuiiiieiiiaiiüii isi diese Ef hühiing iioch größen 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 Abscheidevorgang 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung oder Aufbereitung von Wasser, bei dem Materialien, die entfernt werden sollen, in einem Reaktionsraum in eine Suspension überführt werden, wobei das Wasser in den Reaktionsraum eingespeist, in eine geschlossene Strömung versetzt und 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 und wobei die Suspension in den Reaktionsraum zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

— daß im Abscheideraum wegen des Unterschiedes der Strömungsgeschwindigkeit an der Austrittsöitiiung des Reaktionsraumes (R) in den Abscheideraum (S) im Glcichrichikana! (U) und an der Mündung eines Rezirkulationskanals (K) im Reaktionsraum (R) eine vollkommen schwebende Flockenschicht gebildet wird, und

— daß die Suspension in verdicktem Zustand vom oberen Teil des Abscheideraums unter der Wasseroberfläche durch Druckunterschied im Rezirkulationskanal (K) in den unteren Teil des Reaktionsraums zurückgesaugt wird.

2. Verfahr«.¹! nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Suspension aus der in dem Abscheideraum befindlichen vollkommen schwebenden Flockenschicht in eine." Verdickungsraum geführt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, 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, 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. Vorrichtung 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 gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal (K) durch eine im wesentlichen tangential an Mäntel (1, V) 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 (321) 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 Austrittsöffnung (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 Austrittsöffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R) in >Aen Abscheideraum (S/bWdet, 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 ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit einem vertikalen, zum Beispiel zylindrischen Behälter, deren Reaktionsraum vom Abscheideraum 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 fS,'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. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einem vertikalen, zum Beispiel zylindrischen Brhälter, in dem außer einem Reaktionsraum und einem Abscheideraum ein Verdickungsraum mit einem Entschlainmungssystem vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (10) aus dem Reaktionsraum (R)\n den Abscheideraum (S) durch die Verbindungsstelle zweier Trennwände (35, 35') gebildet ist, die die Form von zwei mit ihren engeren Enden gegeneinander gestellten Kegelstümpfen 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 Verdickungsraum (C)begrenzen, daß in die erwähnte Austrittsöffnung (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 Flockenschichtoberfläche 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 und der oberen Trennwand (35) ein Raum ausgebildet ist, der oben an die Entnahmeeinrichtung (15) des gereinigten Wassers angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal (K) Rohrform hat und in seinem Oberteil erweitert ist.

ψ

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 8, dadurch

Ig gekennzeichnet, daß die Zähne des zackigen

%l Oberfalls (321) eine rechteckige Form habea

II

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

!| zeichnet, daß die geneigte Wand (31) und die

$ parallele Wand (32), die den Rezirkulationskanal (K)

|| bilden, eine Wellenform mit gegenüberliegenden

'φ Scheiteln und Rinnen haben, die in Richtung von der

i| Einirittsöffnung (30) zur Mündung (300) verlaufen,

?! wobei die Zähne des zackigen Überfalls (321) an der

ρ parallelen Wand im Rinnenteil, die Lücken dagegen

:1 im Scheitelteil vorgesehen sind.