DE2700049A1

DE2700049A1 - Flotationsduese mit einem sich nach oben verjuengenden flotationstank

Info

Publication number: DE2700049A1
Application number: DE19772700049
Authority: DE
Inventors: Oskar Werner Dipl Ing Pawel
Original assignee: Pawel oskar Werner dipl-Ing
Current assignee: Pawel oskar Werner dipl-Ing
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2700049B2; DE2700049C3

Description

Benennung:
FLOTATIONSDUSE MIT EINEM SICH NACH OBEN VERJUNGENDEN FLOTATIONSTANK Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank Die Erfindung betrifft eine Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank bei vorgegebenen Druck- und Mengenverhältnissen im Misch- und Flotationsbereich insbesondere im Abwasseraufbereitungssektor.
Diese Flotationsart findet ihre Anwendung teils als Vorreinigungsstufe vor Biologischen Anlagen oder aber auch als endgültig letzte Stufe vor dem Vorfluter. Der Zweck des Einsatzes ist eine Reduzierung oder totale Entfernung der Verunreinigungen im Abwasser, so daß es direkt in den Vorfluter oder in eine nachgeschaltete Biologie eingebracht werden kann.
Es ist bekannt, daß dieses Injektor-Prinzip in der Technik weitgehend Anwendung findet, z.B. Dampfstrahlpumpe etc. Als erste mir bekannte Firma stellte Wemco Division of Envirotech, Sacramento/Californien USA, seit Mitte 1976 einen Flotationsapparat unter dem Namen "Nozzle Air" nach dem Injektorprinzip her. Weiters soll eine Firma namens US-Filter (Adresse ist mir zur Zeit noch nicht bekannt) an einem ähnlichen Prinzip arbeiten. Soweit mir bekannt ist, läuft noch keine der Wemco "Nozzle Air"-Maschinen (Markenname) in Europa.
Wie bekannt ist, werden auf dem Abwasserreinigungssektor zur Zeit gravimetrische Trennungen, wie Absetzbecken, Flockulatore und Flotationen nach dem Prinzip der Entspannungsflotation (Luft wird im Wasser gelöst) und je nach Nötigkeit eine nachgeschaltete Biologie verwendet. All diese Verfahren benötigen große Betriebs flächen, hohe Investitionskosten und hohe Betriebskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Abwässer in physikalischem Sinne optimal von den vorhandenen Verunreinigungen durch Flotation zu befreien.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß durch einen Druckwasserstrahl aus der Druckdüse in der spiralförmig ausgebildeten Luftkammer, die durch den Verbindungskanal und die Luftansaugleitung mit der Atmosphäre oder dem Tankinneren verbunden ist, ein Unterdruck erzeugt und dadurch selbständig eine definierte Luftmenge angesaugt wird. In der zylindrischen Mischstrecke und in der konischen Mischstrecke werden, bedingt durch die Druckwasserstrahlauflösung, die spiralförmig eingebrachte Luft sowie die Mischstreckenform, kontinuierlich große Mengen an Luftbläschen erzeugt, die in ihrer Größe für die Flotation geeignet sind. Die Beruhigungsstrecke und der Dispetgierungstrichter gewährleisten eine Kontinuität der gleichmäßigen Verteilung des Luftbläschenspektruins.
Durch den sich nach oben verjüngenden Flotationstank wird eine Verringerung der zur Verfügung stehenden Oberfläche bewirkt. Bedingt dadurch kommt es zu einer erhöhten Luftbläschendichte an der Wasseroberfläche, die ein einfaches Abrahmen der aufkonzentrierten Verunreinigungen ermöglicht0 Die kontinuierlich aufsteigenden Bläschen heben die Verunreinigungen (fest und flüssig - z.B. kolloidale Stoffe, Cl, Fett etc.) an die gebildete Schaumoberfläche, wo sie in Richtung Abrahmrinne wandern und an der Tanküberlauflippe von Paddeln in die Abrahmrinne gestreift werden. Gleichzeitig mit der Entfernung der festen und flüssigen Verunreinigungen wird durch den hohen Luftdurchsatz ein "Stripeffekt" - Austreiben unerwünschter Gase, leicht flüchtiger Stoffe und Geruchsstoffe - erzielt, und es kommt zusätzlich zu einer Anreicherung an Sauerstoff durch die hohe Luftmenge, die das wasser durchströmt (Reduzierung des rOD).
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei optimalen Aufbereitungsergebnissen nur ein Minimum an Investitionskosten, Betriebskosten und Platzbedarf nötig sind.
Weiters können Schwankungen in der Abwasserkonsistenz leicht abgefangen werden und bei vollständiger Veränderung der Abwassercharakteristik durch Änderung der Flotationsdüseneinstellung ausgeglichen werden, ohne daß die Anlage umgebaut werden muß.
Änderungen an der Düseneinstellung zeigen sich innerhalb von 3o bis 60 Sekunden im positiven wie im negativen Sinne. Die Bedienung dieser Flotationseinrichtung ist denkbar einfach und kann von jedermann nach kurzer Anlernzeit (einige Stunden) gehandhabt werden.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und sind im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 Flotationsdüse Schnitt I-I und Schnitt II-II Fig. 2 Flotationstank Teilschnitt quer zur Längsachse Fig. 3 Flotationsmaschine Längsschnitt nach III-III Schnitt senkrecht zur Längsachse IV-IV Fig. 4 Flotationssystem in einem bestehenden API-Abscheider Längsschnitt V-V Schnitt senkrecht zur Längsachse VI-VI Fig. 1 Das die Druckwasserdüse 1 durchströmende Wasser erzeugt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit in der spiralförmigen Luftkammer 3 einen Unterdruck. Dieser Unterdruck bestimmt die Luftmenge, welche durch die Luftansaugleitung 2 und durch den Verbindungskanal 4 in die spiralförmig ausgebildete Luftkammer 3 selbständig angesaugt wird.
Bedingt durch die spiralförmig ausgebildete Luftkammer 3 kommt es in der zylindrisch ausgebildeten Primärmischstrekke 5 zu turbulenten Reflexionen zwischen Rohrwand, Druckwasserstrahlauflösung und angesaugter Luft.
Diese Reflexionsdruckstöße führen zu Dispersions- und Lösungstendenzen zwischen Luft und Wasser. In der konischen Mischstrecke 6 steigern sich diese oben beschriebenen Tendenzen geometrisch linear, in ihrer Wirkung jedoch exponenzial. Die Beruhigungsstrecke 7 dient zur Beruhigung der Reflexionserscheinungen und der Dispergierungstrichter 8 gewährleistet eine Kontinuität der gleichmäßigen Verteilung des Luftbläschenspektrums über das zu reinigende Abwasser, das den Tank 9 in Längsrichtung durchfließt.
Die Turbulenz, hervorgerufen durch den Mischstrahl Luft -Wasser, gewährleistet eine gute Homogenisierung im Gesamtsystem bei ruhiger Wasseroberfläche.
Fig. 2 Der Tank 9 mit seinen abgeschrägten Bodenkanten 10 in Zusammenhang mit einer definierten Eintauchtiefe der Flotationsdüse Fig. 1 ergibt einen optimalen hydraulischen Radius ohne die sogenannten "toten Strömungsecken". Die Verjüngung im oberen Teil des Tankes kann nutzbringend als Abrahmrinne 11 herangezogen werden, in welche die Verunreinigungen durch ein Abstreifpaddelsystem 12 abgestreift werden.
Fig. 3 Diese Fig. 3 zeigt eine komplette geschlossene Flotationsmaschine, montiert auf einen TT-Schlitten 13. Die Flotationsmaschine besteht aus yier oder mehr Zellen 14, 15, 16, 17 und einer Auslaufkammer 18. Zwei Abrahmrinnen 11 längsseits, rechts und links des Tankes angebracht, nehmen die flotierten Verunreinigungen, die durch das beidseitig angebrachte Paddelsystem 12 abgestreift werden, auf.
Jede Zelle 14, 15, 16, 17 ist mit einer Flotationsdüse Fig. 1 - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und zusätzlich mit einem Druckmanometer 19 und einem Regelventil 20 ausgerüstet.
Mit Abwasser beschickt wird die Maschine durch den Einlaufstutzen 21, dem eine Winkelprallplatte 22 nachgeschaltet ist.
Die einzelnen Zellen sind durch Stauplatten 23, 24 weitläufig getrennt, so daß ein Uberschleppen von Verunreinigungen durch die Längsströmung verhindert wird.
Gespeist werden die Flotationsdüsen Fig. 1 durch eine Pumpe 25 aus der Auslaufkammer 18 über eine Druckleitung 26, die ebenfalls mit einem Druckmanometer 19 ausgerüstet ist.
Das gereinigte Abwasser verläßt die Maschine durch den Auslaufstutzen 27. Ein konstanter Wasserspiegel wird über eine Niveauregeleinrichtung 28 im Bereich von + 5 Millimeter geregelt.
Fig. 4 Diese Darstellung zeigt eine Einbaumöglichkeit in einen bestehenden API-Abscheider mittels geringfügiger Veränderungen. Die Veränderungen bestehen im Einbau von Stauplatten 23, Abrahmrinnen 11, Paddelsystem 12 sowie dem Einbau der Flotationsdüsen Fig. 1, 1-8 und der Druckleitung 26, die ebenfalls mit Druckmanometern 19 und Regelventilen 20 ausgerüstet ist. Das Druckwasser wird von einer Tauchpumpe 25, die im Auslaufkanal 27 installiert ist, erzeugt. Das Abwasser wird beim Durchlauf durch die vier in Serie geschalteten Zellen 14, 15, 1b, 17 gereinigt und verläßt gere#inigt den API-Abscheider durch ein Unterlauf-Uberlaufwehr 28 und den angeschlossenen Auslaufkanal 27.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank bei vorgegebenen Druck- und Mengenverhältnissen im Misch- und Flotationsbereich dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Druckwasserstrahl aus der Druckdüse (1) in der spiralförmig ausgebildeten Luftkammer (3), die durch den Verbindungskanal (4) und die Luftansaugleitung (2) mit der Atmosphäre oder dem Tankinneren verbunden ist (Fig. 3), ein Unterdruck erzeugt und dadurch selbständig eine definierte Luftmenge angesaugt wird. In der zylindrischen Mischstrecke (5) und in der konischen Mischstrecke (6) werden - bedingt durch die Druckwasserstrahlauflösung, die spiralförmig eingebrachte Luft sowie die Mischstreckenform - kontinuierlich große Mengen an Luftbläschen erzeugt, die in ihrer Größe für die Flotation geeignet sind. Die Beruhigungsstrecke (7) und der Dispergierungstrichter (8) gewährleisten eine Kontinuität der gleichmäßigen Verteilung des Luftbläschenspektrums.
2. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch den sich nach oben verjüngenden Tank (9) (Fig. 2) an der Wasseroberfläche eine erhöhte Luftbläschendichte erzeugt wird, bedingt durch die Verringerung der zur Verfügung stehenden Oberfläche.
3. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjungenden Flotationstank nach Anspruch 1 und 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß nach Fig. 3 die Zellen (14, 15, 16, 17) in Serie geschaltet sind und nach Bedarf die Anzahl der Zellen erhöht oder verringert werden kann.
4. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank nach Ansprüchen 1 und 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Flotationsdüse (Fig. 1, 1-8) beliebig tief und in beliebiger Richtung in den Flotationstank (9) eingebaut werden kann.
5. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß durch einen am Regelventil (20) eingestellten vorgegebenen Druck, der am Manometer (19) abgelesen wird, die Luftbläschendichte an der Wasseroberfläche und deren Größenverteilung vorgegeben werden kann.
6. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjungenden Flotationstank nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wird dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwasserentnahme am gereinigten Abwasserablauf (27) oder aus der Auslaufkammer (18 - Fig. 3) erfolgt und mittels einer Pumpe der Betriebsdruck in der Druckleitung (26) hergestellt wird.
7. Flotationsdüse mit einem sich nach oben verjüngenden Flotationstank nach den Ansprüchen 1 bis 6 ist dadurch gekennzeichnet, daß durch das Regelventil (20), das Manometer (19), den konisch nach oben verjüngten Flotationstank (9) sowie den individuellen Finbau der i'lotationsdüse (Fig. 1, 1-8) jede Zelle (14-1?) individuell eingestellt werden kann.