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Verfahren zur Abwasserreinigung durch Flotation
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum In wären von Abwasser durch
Flotation mittels einer in einem Klärbehälter in Bodennähe angeordneten Belüftungsturbine
mit Elektromotor, Luft ansaugleitung, tEasseransaugöflnurlgen und Austrittsöffnungen
für ein Luft-T:rasser-Gemisch, sowie mit einem im Klärbehälter angeordneten Abzug
für aufscliimmend Verunreinigungen.
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Es ist bekannt, Abwasser durch Flotation zu klären, wobei Feststoffteilchen
oder auch Öltröpfchen durch anhaftende Luftblasen zur çFasseroberfläche getragen
und dort abgeschöpft werden0 Für Flotationszwecke am besten geeignet sind feinste
Luftbläschen, da diese an den Verunreinigungen am besten anhaften und auch noch
relativ beständig sind, wenn die Verunreinigungen an der Wasseroberfläche schwimmen.
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Die Erzeugung von feinsten Luftblasen für Flotationszwecke kann in
bekannter Weise durch Luftaufsättigung des Abwassers unter Druck und anschließender
Entspannung oder auch durch Elektrolyse erfolgen. Beide Verfahren sind relativ aufwendig
und teuer.
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Bekannt ist auch der direkte Eintrag von Luft ins Abwasser durch schnellaufende
Turbinen. Nachteilig bei dieser sogenannten Rührwerks-Flotation ist die erreichbare
Größe der Luftblasen von 1 bis 3 mm Durchmesser. Bei dieser Blasengröße kommt es
zu keiner ausreichenden Haftung der Luftblasen an den aufzuschwimmenden Verunreinigungen.
Der Abscheidegrad ist entsprechend niedrig und die gebildete Schwimmdecke nicht
genügend beständig gegen die beim Skimmen (Abschöpfen) auftretende Scherbeanspruchung,
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist die
hohe Turbulenz
im Flotationsbereich, wodurch Feststoff-Flocken in unerwünschter Weise zerrissen
werden. Unerwünscht ist beim bekannten Verfahren ferner auch, daß bereits bei Anwesenheit
von geringen Mengen oberflächenaktiver Substanzen starke Schaumbildung auftritt
die einen kontrollierten Fe sts toffabzug ver bindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit. einer Belüftungs turbine
Feinstblasen zu erzeugen, uln eine gute Flotationswirkung zu erzielen. Beim Verfahren
der eingangs genannten Art wird dies dadurch erreicht, daß die von der Belüftungsturbine
in den Klärbehälter eingebrachte Luft auf 0,05 bis 1 Nm3/h/kW Turbinenleistung beschränkt
wird. Durch diese Maßnahme werden Luftblasen von weniger als 0,2 mm # erzeugt, die
besonders gut an den Feststoffpartikeln oder Öltröpfchen im zu klärenden Abwasser
haften.
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Eine störende Schaumbildung tritt bei diesem Verfahren nicht ein,
Es ist vorteilhaft, die eingebrachte Luft auf 0,1 bis 0,5 Nm3/h/kW Turbinenleistung
zu beschränken.
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Um die Zerschlagung der Feststoff-Flocken durch die Belüftungsturbine
zu vermeiden, wird den Wasseransaugöffnungen der Turbine geklärtes Wasser zugeführt.
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Beim erfindungsgemäßen Flotationsverfahren reicht eine Verweilzeit
des Abwassers im Klärbehälter von etwa 10 bis 30 min.
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Das Flotationsverfahren arbeitet mit einem bestimmten Typ von Belüftungsturbinen,
die im Normalbetrieb etwa 20 bis 30 Nm3 Luft pro Stunde und pro Kilowatt Turbinenleistung
ansaugt. Diese Turbine saugt durch ein Rohr Luft aus der Atmosphäre an, vermischt
sie in ihrem Innern mit Abwasser, vorzugsweise bereits geklärtes Abwasser1 und gibt
das Luft-Wasser-Gemisch durch spezielle Austrittsöffnungen wieder an das Abwasser
ab. Die Belüftungsvorrichtung besitzt ein um eine vertikale Achse rotierendes Hohlflügelrad
mit mehreren (z.B. 4 bis 1) Flügeln.
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Das Hohlflügelrad wird von einem Stator umgebell, der mit Leitschaufeln
versehen ist. Die Hohlwelle des Flügelrades ist mit der
feststehenden
Luftansaugleitung verbundene Ausführungsformen der Belüftungstrubine sind in der
deutschen Patentschrift 1667 042 und der deutschen Auslegeschrift 2 243 161 beschrieben.
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Eine Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit
Hilfe der Zeichnung erläutert4 Es zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch
ein Klärbecken für die Abwasser-Flotation und Fig. 2 eine teilweise längsgeschnittene
Belüftungsturbine.
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Der Klärbehälter 1 der Fig. 1 zur Flotationsbehandlung von Abwasser
weist einen Abwasser-Zulauf 2 und einen Klarwasser-Ablauf 3 auf. Im Behälter 1 befindet
sich eine schräge Trennwand 4, deren Oberkante 5 einen gewissen Abstand unter dem
Wasserspiegel 6 liegt0 Die Wand 4 trennt den Flotationsbereich 7 vom Klarwasserbereich
8. Auf dem Boden 1a des Klärbehälters 1 steht eine Belüftungsturbine 10. Sie besitzt
ein Luftansaugrohr 11 mit einem Drosselventil 12 und einer Meßeinrichtung 13. Mit
der Meßeinrichtung 13 wird die von außen zur Turbine 10 strömende Luftmenge pro
Zeiteinheit bestimmt; g erfür kann zXB. ein an sich bekanntes Rotameter verwendet
werden.
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Die Belüftungsturbine 10 saugt nicht nur Luft, sondern auch geklärtes
Wasser durch die Leitung 14 aus dem Klarwasserbereich an.
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Eine Mischung aus Wasser und feinen Luftbläschen tritt aus der Turbine
10 wieder aus, wobei sich die Luftbläschen rasch zur Wasseroberfläche 6 hin bewegen.
Die Luftbläschen nehmen dabei Verunreinigungen, insbesondere Feststoffflocken und
dltrbpfchen mit. Die Verunreinigungen werden an der Wasseroberfläche mit Hilfe eines
Kettenförderers 15 mit elastischen Schubplatten 15a zu einer Abschöpfrinne 16 bewegt
und dort abgezogen. Die Abschöpfrinne ist an einer Zwischenwand 17 angeordnet, die
über den Wasserspiegel hinausragt und unterhalb ihrer Unterkante frei umströmbar
ist. Das Klarwasser aus dem Bereich 8 strömt deshalb in Richtung des Pfeils 18 zum
Ablauf 3.
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Um den Abscheidegrad im Flotationsbereich 7 zu verbessern, können
dem Abwasser in einem vorgeschalteten Behandlungsbecken oder auch im Zulauf 2 in
nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise Flockungsmittel und/oder
Flockungshilfsmittel zugegeben werden. Flockungsmittel sind z0B. an sich bekannte
Metallsalze und Flockungshismittel an sich bekannte organische Polyelektrolyte.
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Einige Einzelheiters der Belüftungsturbine 10 werden mit Hilfe der
Fig. 2 näher erläutert, Sie zeigt eine Ansicht der Turbine, wobei die Klarwasserglocke
20 allerdings längsgeschnitten dargestellt ist. Zur Turbine gehört ein Gehäuse 21,
in welchem sich u.a. der Antrieb in Form eines Elektromotors befindet, Das Klarwasser
aus der Leitung 14 tritt zunächst in das Innere der Glocke 20 ein, die einen Ringraum
um die Wasseransaugöffnungen 22 bildet, Luft wird über das Rohr 11 angesaugt und
im Innern der Turbine mit Wasser vermischt, wobei die Luft in feine Bläschen zerteilt
wird. Das Luft-Wasser-Gemisch verläßt die Turbine durch die Austrittsöffnungen 24,
wie das durch die punktierteiiPfeile 23 angedeutet ist. Die Turbine besitzt Füße
25, mit denen sie auf dem Boden 1a des Klärbehälters steht.
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Beisniel : In verschiedenen Versuchen wurde in einer der Zeichnung
entsprechenden Anlage das Abwasser einer Erdöl-Raffinerie behandelt.
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Dieses Abwasser enthielt 115 mg/Liter Feststoffe und ao mg/l Kohlenasasserstoffe.
Die für alle Versuche verwendete Belüftungsturbine hatte eine Leistungsaufnahme
von 2,5 kW.
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Die Ergebnisse der verschiedenen Versuche sind in der nachfolgenden
Tabelle dargestellt. Der Versuch I wurde mit dem Abwasser o4X¢ durch Zugabe von
Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel durchgeführt. Für den Versuch II wurdndem
Abwasser 100 mg/l Aluminiumsulfat und 2 mg/l eines handelsüblichen Polyelektrolyten
vom Typ Nalco 625 zugegeben, Der Versuch III wurde nur mit Beimischung von 4 mg/l
eines handelsüblichen Polyelektrolyten vom Typ Nalco
48Z zum Abwasser
ausgeführt. In der Tabelle ist mit a) der Abscheidegrad für Feststoffe und mit bj
der Abscheidegrad für Kohlenwasserstoffe bezeichnet. Die Spalten A, B und C gehören
zu Luftansaugmengen in die Turbine von 28, 8 und 0>2 berechnet in N3/h pro kW
Turbinenleistung* Tabelle
| A B C |
| Versuch I a) praktisch keine a)# 10 % a) 35 - 40 % |
| b) Abscheidung b)5-10 % b) 25 % |
| Versuch II a) praktisch keine a)# 10 % a) 50 % |
| b) Abscheidung b)# 20 % b) 70 % |
| Versuch III a) praktisch keine a)# 25 % a) ca. 90 % |
| b) Abscheidung b)# 20 % b) ca. 80-90 % |
Unter den Bedingungen der Spalte A konnte wegen starker Turbulenzen keine nennenswerte
Abscheidung von Verunreinigungen erzielt werden. Der Vergleich der Spalten B und
C macht die erheblichen Verbesserungen durch gedrosselten Luftdurchsatz deutlich.