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Verfahren und Vorrichtung zum Klären einer
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suspendierte Feststoffteilchen enthaltenden Flüssigkeit" Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klären einer suspendierte
Feststoffteilchen enthaltenden Flüssigkeit.
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Es ist bekannt, zum Dekantieren und Klären von suspendierte Feststoffteilchen
enthaltenden Flüssigkeiten statische oder hydrodynamische Dekantiervorrichtungen
zu benutzen, bei denen die mit Feststoffen beladene Flüssigkeit längs eines horizontalen
oder vertikalen Strömungsweges fliesst, oder auch Dekantiervorrichtungen, bei denen
der Feststoff zurückgeführt wird.
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Manche dieser bekannten Klär- oder Dekantiervorrichtungen gestatten
es, eine beschleunigte Dekantierung zu erzielen, und deshalb wird bei diesen Vorrichtungen
die FlUssigkeit gepumpt undloder in vorbestimmter Weise gerührt, während eine Vordekantierung
der Feststoffe stattfindet.
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Es sind ebenfalls Klärvorrichtungen bekannt, bei denen die zu behandelnde
Flüssigkeit aufwärts zwischen Platten hindurchfliesst, die unter 45 bis 700 zur
Horizontalen geneigt sind; diese Anordnung kann mit den zuvor genannten Dekantier-
oder Klärvorrichtungen kombiniert werden.
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Gemäss eines bekannten vorteilhaften Verfahrens wird die Klärung
ggf. bei gleichzeitiger Flockenbildung auf chemischem Wege - in Vorrichtungen durchgeführt,
welche einen zylindrischen oder parallelepipedischen, in Bezug auf die Horizontale
unter 40 bis 600 geneigten Mantel oder Körper aufweisen. Es wurde festgestellt,
dass mit diesen Vorrichtungen besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn in
dem oberen Teil des Mantels Rohrbündel angeordnet sind, deren Rohre einen geeigneten
Durchmesser besitzen und in denen die Dekantierung stattfindet.
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Es wurde ferner festgestellt, dass die Konzentration und folglich
die Trennung der Feststoffteilchen in diesen Rohren begünstigt und beschleunigt
werden im Vergleich zu den Bedingungen, unter denen die Feststoffteilchen konzentriert
und getrennt werden, wenn die Klärvorrichtung geneigte parallele Platten aufweist.
Diese bekannten Klärvorrichtungen sind u. a. insofern vorteilhaft, als sie unter
Druck arbeiten können, was einerseits durch ihren besonderen Aufbau und andererseits
dadurch ermöglicht wird, dass das Volumen dieser Vorrichtungen in Anbetracht des
mit dem betreffenden Verfahren erzielbaren hohen Wirkungsgrades erheblich vermindert
werden kann.
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Ziel vorliegender Erfindung ist, eine Klärvorrichtung zu schaffen,
die eine noch schnellere Klärung einer FlErssigkeit durch Dekantieren ermöglicht,
als die bisher bekannten Vorrichtungen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch
die Anwendung eines Verfahrens erreicht, bei dem die In der zu klärenden FlUssigkeit
suspendierten Feststoffteilchen sich in kUrzester Zelt absetzen.
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Das erfindungsgeeässe Verfahren zuz Klären einer suspendierte Feststoffteilchen
enthaltenden n Ussigkeit durch Dekantieren und ggf.
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Flockenbildung zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass die
zu behandelnde Flftssigkeit längs eines Strdxungsweges geleitet wird, der
wenigstens
einen in Richtung einer geneigten Achse ansteigenden, innerhalb eines Mantels definierten
Strömungswegabschnitt aufweist, in welchem die Flüssigkeit wenigstens eine Gruppe
zu einander und zu der geneigten Achse parallel und mit gegenseitigem Abstand angeordneter
Platten durchströmt, die mit der die geneigte Achse enthaltenden senkrechten Ebene
einen von 900 verschiedenen Winkel bilden, wodurch die sich auf den Platten absetzenden
suspendierten Feststoffteilchen längs der Platten nach unten und in Richtung der
Innenwandung des Mantels gleiten.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die
zu behandelnde Flüssigkeit längs eines innerhalb des Mantels definierten Strömungsweges
geleitet, der zwei in Richtung einer gemeinsamen geneigten Achse ansteigende Strömungswegabschnitte
aufweist, wobei jeder dieser Strömungswegabschnitte eine Gruppe von zueinander und
zu der geneigten Achse parallel und mit gegenseitigem Abstand angeordnete Platten
aufweist, die mit der die geneigte Achse enthaltenden senkrechten Ebene einen von
906 verschiedenen Winkel bilden, während die Platten der einen Gruppe gegen die
Platten der anderen Gruppe um einen Winkel von 200 bis 750 geneigt sind.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
weist einen wesentlich zylindrischen Mantel auf, dessen Achse gegen die Horizontale
geneigt ist und der einen aufwärts gerichteten Strömungsweg für die zu behandelnde
mit Feststoffteilchen beladene Flüssigkeit bildet, wobei in diesem Mantel wenigstens
eine Gruppe von untereinander und zu der geneigten Achse parallelen Platten angeordnet
ist, die mit der diese Achse enthaltenden senkrechten Ebene einen von 900 verschiedenen
Winkel bilden.
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Die Abstände zwischen den Platten jeder der zwei Gruppen sind vorteilhafterweise
untereinander gleich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
bilden die genannten Platten einen Winkel von 450 bis 700 mit der die geneigte Achse
enthaltenden senkrechten Ebene.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
enthält der Mantel zwei Gruppen parallel zueinander angeordneter Platten, wobei
die Platten jeder der beiden Gruppen mit der senkrechten Ebene einen von 900 verschiedenen
Winkel, und die Platten der einen Gruppe mit den Platten der anderen Gruppe einen
Winkel von 20 bis 750 bilden.
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In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
ist die eine Gruppe in Bezug auf die andere Gruppe stromabwärts angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
sind beide Plattengruppen auf je einer Seite der senkrechten Ebene angeordnet, wobei
jede der Platten der einen Gruppe längs einer in der genannten senkrechten Ebene
gelegenen Geraden mit einer entsprechenden Platte der anderen Gruppe verbunden ist.
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In dieser Ausführungsform kann die erfindungsgemässe Vorrichtung
wenigstens eine innerhalb des zylindrischen Mantels angeordnete und sich wesentlich
in der genannten senkrechten Ebene erstreckende Wandung aufweisen, welche die beiden
Plattengruppen voneinander trennt.
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In einer anderen Ausführmngsform weist die erfindungsgemässe Vorrichtung
ein BUndel von zueinander parallelen und zu der geneigten geometrischen Achse narallelen,
stromabwärts der vorgenannten Platten angeordneten Rohren auf.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ferner Mittel zur Flockenbildung
und zur RUckfUhrung der durch Dekantierung von der Flussigkeit getrennten Feststoffe
aufweisen.
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In einer besonderen AusfUhrungsform ist die erfindungsgemässe Vorrichtung
mit Platten der beschriebenen Art versehen, deren jede an ihrem unteren Ende einen
sich aufwärts erstreckenden Endteil besitzt, wodurch die Feststoffteilchen in Richtung
auf die Innenwandungen des zylindrischen Mantels geleitet werden.
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In einer weiteren Ausführmngsfon der ein Röhrenbündel aufweisenden
erfindungsgemässen Vorrichtung liegen die Endender Rohre in einer mit der geneigten
geometrischen Achse des zylindrischen Körpers einen von 900 verschiedenen Winkel
bildenden und sich zwischen einer waagerechten und einer zu der geneigten Achse
senkrechten Ebene erstreckenden Ebene.
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Die beiden Plattengruppen können derart Ubereinander angeordnet sein,
dass das stromaufwärts gelegene Ende der oberen Plattengruppe am stromabwärts gelegenen
Ende der unteren Plattengruppe anliegt.
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In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
sind die beiden Plattengruppen in Richtung der geneigten Achse des zylindrischen
Mantels mit Abstand voneinander angeordnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den beigefügten
Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren beschrieben.
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Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
mit einem zylindrischen Mantel.
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Figur 2 bis 4 zeigen verschiedene Anordnungen der Platten in der
erfindungsgemässen Klärvorrichtung.
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Figur 5 zeigt eine besondere Ausführungsform einer Dekantierplatte.
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Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dekantierplatten
mit einem Röhrenbündel zusammenwirken.
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Figur 7 zeigt eine Abänderung der Vorrichtung gemäss Figur 6.
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Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung.
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Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemässe Klärvorrichtung weist
einen zwei Plattengruppen 11,12 enthaltenden zylindrischen Mantel 10 auf; die Platten
14,15 der Plattengruppen 11,12 sind an je zwei einander gegenüberl iegenden Seiten
mit dem zylindrischen Mantel 10 verbunden.
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Dieser Mantel ist zur Horizontalen unter einem Winkel von 400 bis
60 geneigt; während des Betriebs wird der Mantel von einem aufwärts gerichteten
Strom der zu behandelnden (d. h. zu klärenden) Flüssigkeit durchflossen.
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Fig. 2 ist eine Endansicht des Mantels 10 und zeigt eine aus Platten
14 bestehende Plattengruppe 11. Die Platten sind mit gleichen gegenseitigen Abständen
parallel zueinander und zu der geneigten Längsachse des zylindrischen Mantels 10
derart angeordnet, dass jede Platte mit der diese Achse enthaltenden senkrechten
Ebene einen zwischen 450 und 700 liegenden Winkel f bildet.
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Die Platten 15 der Plattengruppe 12 sind in entsprechender Weise
angeordnet, jedoch sind sie in Bezug auf die Platten 14 symmetrisch in entgegengesetzter
Richtung geneigt, derart, dass diese Platten 15 mit der genannten senkrechten Ebene
einen dem Winkel N gleichen Winkel d bilden (Fig. 2).
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Dank dieser Anordnung gleiten die sich auf den Oberflächen der Platten
14,15 absetzenden Feststoffteilchen unter Einwirkung der Schwerkraft in Bezug auf
die Strömungsrichtung der behandelten Flüssigkeit nach rückwärts, d. h. nach dem
hinteren, unteren Ende der Vorrichtung und gleichzeitig in seitlicher Richtung auf
die Wandung des Mantels 10 zu.
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Es ist ersichtlich, dass infolgedessen die Feststoffteilchen während
ihrer nach unten gerichteten Bewegung der nach oben gerichteten Strömung der behandelten
Flüssigkeit nur in einem Mindestmass begegnen, wodurch der Wirkungsgrad des Klärvorgangs
erheblich gesteigert wird. Die Klärvorrichtung kann mit einer einzigen geneigten
Plattengruppe versehen sein; es ist jedoch vorteilhafter, zwei symmetrisch gegeneinander
geneigte Plattengruppen anzuordnen, wie vorstehend beschrieben.
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Vorzugsweise sind die Platten der beiden Plattengruppen mit jeweils
gleichmässigen Abständen angeordnet. Die Abstände zwischen den Platten können wahlweise
entweder den Abständen zwischen den Platten der anderen Gruppe gleich sein oder
von den Abständen zwischen den Platten dieser anderen Gruppe verschieden sein.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann das untere Ende jeder Platte nach
oben umgebogen sein,um einen nach oben gerichteten flanschartigen Rand 16 zu bilden,
wodurch verhindert wird, dass die sich absetzenden Feststoffteilchen nach unten
fallen und hingegen bewirkt wird, dass die Feststoffteil= chen zur Innenfläche des
Mantels der Vorrichtung geleitet werden.
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Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Anordnungen der Platten einer
erfindungsgemässen Vorrichtung.
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In der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist jede Platteängs einer Faltlinie
19 derart gebogen, dass sie eine V-förmige Form besitzt, wobei die beiden Schenkel
der Platte einen Winkel von 2 t bilden Die Platten sind derart angeordnet, dass
die Faltlinien 19 zueinander parallel sind und in der senkrechten, die Längsachse
des zylindrischen Mantels 10 enthaltenden Ebene liegen. Die Oberflächen dieser V-förmigen
Platten sind ebenfalls zueinander parallel, und die Seitenkanten jeder Platte sind
an der Innenfläche des zylindrischen Mantels derart befestigt, dass sie in einer
unterhalb der jeweiligen Faltlinie liegenden Ebene enthalten.
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Diese Anordnung ermöglicht es, das gleiche Ergebnis zu erzielen wie
vorstehend beschrieben; Winkel «' kann innerhalb der unter Bezugnahme auf die vorstehend
beschriebene Ausführungsform definierten Grenzwerte liegen.
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In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind eine oder zwei
senkrechte Wandungen 20 angeordnet, die wesentlich in der die Längsachse des zylindrischen
Mantels 10 enthaltenden senkrechten Ebene liegen, und die den zylindrischen Mantel
10 in zwei Kanäle aufteilen, deren jeder eine
Gruppe von jeweils
zueinander parallel angeordneten Platten 21,22 enthält, die gegeneinander symmetrisch
derart geneigt sind, dass sie mit der Wandung,bzw. den Wandungen 20 einen Winkel%
bilden, wobei die Scheitel der zwischen den Plattengruppen 21,22 gebildeten Winkel
in der durch die Wandung bzw. Wandungen 20 definierten senkrechten Ebene liegen.
Wie aus der Figur ersichtlich, erstrecken sich bei dieser Ausführungsform die Platten
21, 22 von der Wandung 20 nach der Innenfläche des zylindrischen Mantels 10 aufwärts.
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In dieser Ausführungsform gleiten die auf den Platten 21,22 abgesetzten
Feststoffteilchen auf die Wandung 20 zu, wodurch ebenfalls das vorstehend beschriebene
Ergebnis erzielt wird.
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Erfindungsgemäss können Plattengruppen der obenbeschriebenen Art
in Klärvorrichtungen mit zylindrischem Mantel ,parallelepipedischem Mantel oder
mit einem Mantel jeglicher anderen geeigneten Form angeordnet werden.
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Erfindungsgemäss können ebenfalls in einer Kläranlage derartige Platten,
bzw. Plattengruppen in Verbindung mit anderen Klärorganen wie beispielsweise Röhrenbündel
angeordnet werden, durch welche die zu klärende Flüssigkeit strömt. Fig. 6 stellt
eine derartige Anordnung dar. Die Klärvorrichtung gemäss Fig. 6 weist einen zylindrischen
Mantel 30 auf, dessen unterer Teil zwei Gruppen von Dekantierplatten 31,32 enthält,
die denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen; ferner
enthält der zylindrische Mantel 30 in seinem oberen Teil ein Röhrenbündel 33 Die
Enden des Mantels sind jeweils durch Wandungen 34 und 35 abgeschlossen, wobei die
Wandung 34 mit einem Einlassrohr für die zu behandelnde Flüssigkeit und Wandung
35 mit einem Auslassrohr für die behandelte Flüssigkeit versehen sind. Es sei darauf
hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung unter normalem Druck oder unter
hohem Druck betrieben werden kann, und dass sie ferner<icht dargestellte)Mittel
zur Flockenbildung und zur Rückführung der von der behandelten Flüssigkeit abgeschiedenen
Feststoffteilchen aufweisen kann.
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Es muss ferner darauf hingewiesen werden, dass die in den Figuren
dargestellten Plattengruppen 31, 32, 33 in Richtung der Längsachse des Mantels mit
einem gewissen Abstand von einander angeordnet sind, während es selbstverständlich
möglich ist, diese Plattengruppen derart anzuordnen, dass das stromabwärts gelegene
Ende der unteren Gruppe am stromaufwärts gelegenen Ende der oberen Gruppe anliegt.
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Bei dem Ausführungsbeisplel nach Fig. 6 liegen die Einlassöffnungen
der Rohre 33 in einer zur Längsachse des Mantels 33 senkrechten Ebene 38.
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In einer anderen vorteilhaftenjin Fig. 7 dargestellten Ausführungsform
liegen die Einlassöffnungen der Rohre 33 in einer Ebene 39, die derartig in Bezug
auf die Längsachse des Mantels geneigt ist, dass sie zwischen der erwähnten zur
Längsachse senkrechten Ebene und einer waagerechten Ebene liegt. Bei dieser Ausführungsform
können die innerhalb der oberen Rohre nach unten gleitenden und aus den unteren
Rohrenden austretenden Feststoffteilchen nicht in die tiefergelegenen Rohre eindringen.
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Bei dieser Ausfuhrungsforn mit in einer stromaufwärts gelegenen Zone
angeordneten Dekantierplatten und mit in einer stromabwärts gelegenen Zone angeordneten
Dekantierrohren (in Bezug auf die Strömungsrichtung der zu klärenden Flüssigkeit)
erzielen die Platten im Wesentlichen eine vorläufige Verteilung und Klärung, während
eine endgültige Klärung durch die Rohre erzielt wird.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung
in grossräumigen, wesentlich aus Beton bestehenden Kläranlagen.
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Eine solche Anlage ist in Fig. 8 dargestellt.
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Die in Fig. 3 dargestellte Anlage umfasst einen wesentlich dreieckigprismatischen,
an seinem oberen Ende 41 offenen Behälter 40, sowie einen im Querschanitt quadratischen
oder rechteckigen, an beiden Enden offenen Kastenkörper 43, der sich längs einer
geneigten Wandung 42 des Behälters 40 erstreckt. Der Kastenkörper 43 enthält Platten#ruppen
44,45. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann dieser Kastenkörper natürlich
ferner Dekantierrohre enthalten, die in der in Fig. 6 oder 7 dargestellten Weise
angeordnet sind. Ein Trennwandung 46 geht wesentlich von der Mitte der senkrechten,
der geneigten Wandung 42 gegenüberliegenden Wandung 47 des Behälters 40 aus und
erstreckt sich längs der oberen Wandung des Kastenkörpers 43 in einem gewissen Abstand
von dieser oberen Wandung nach oben; das obere Ende dieser Trennwandung liegt unterhalb
des Pegels 48 der zu behandelnden FlÜssigkeit, die sich im Behälter 40 befindet.
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Zwischen der Trennwandung 46 und der Wandung des Kastenkörpers ist
ein Kanal 51 gebildet.
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Am unteren Ende des Behälters 40 ist eine Einlassleitung 52 fUr die
zu behandelnde FlUsslgkelt angeordnet, wobei ein sich wesentlich senkrecht erstreckender
Endabschnitt 53 dieser Einlassleitung zwecks RUckfUhrung der dekantierten Feststoffteilchen
mit einem Düsenorgan 54
zusammenwirkt, welches die Trennwandung
46 durchdringt und dessen Ende unterhalb des Flüssigkeitspegels 48 liegt; dieses
Ende des DUsenorganes 54 ist innerhalb eines an seinem unteren Ende offenen, zwischen
einer zur Wandung 47 des Behälters 40 parallelen Wandung 57 und dieser letzteren
Wandung gebildeten Raumes angeordnet.
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Die Wandung 57 begrenzt ferner einen zweiten Raum 58, der an seinem
oberen Ende mit dem Kanal 51 in Verbindung steht.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise der in Fig. 8 dargestellten und
oben beschriebenen Vorrichtung erläutert.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit tritt bei 52 in die Vorrichtung ein
und strömt aus dem senkrechten Einlassleitungsabschnitt 63 aus, wonach sie in das
Düsenorgan 54 eintritt, um somit die sich in dem unteren Teil des Behälters 40 ansammelnden
Feststoffteilchen zurückzuführen Diese Zurückführung der Feststoffteilchen bewirkt
eine Erhöhung des Gewichtes der sich in der Vorrichtung absetzenden Feststoffe und
somit eine Verbesserung der Konsistenz dieser Feststoffe, wodurch die Abtrennung
derselben von der Flüssigkeit begünstigt wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle des DUsenorganes 54 zwecks
Zurückführung der Feststoffteilchen jegliches andere geeignete Mittel verwendet
werden kann, vorausgesetzt dass im betreffenden Bereich der Vorrichtung ein sogenannter"Manii0ut-Effekt
erzielt wird; zu diesem Zweck kann beispielsweise Druckluft oder eine Mischung von
Druckluft und einer Flüssigkeit in den Behälter eingeleitet werden.
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In den Räumen 55 und 58 findet eine zusätzliche Flockenbildung und
eine anfängliche Trennung der Feststoffteilchen satt, wonach die Flüssigkeit durch
den Kanal 51 zum unteren Bereich des Kastenkörpers 43 geleitet wird, in welchem
die eigentliche Klärung erfolgt.
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Die Feststoffteilchen fallen auf den Boden des Behälters 40 und werden
dann entweder zurückgeführt, wie vorstehend beschrieben, oder durch einen Auslass
60 aus der Vorrichtung entfernt.
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Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung einen zusätzlichen Auslass
61 für die sich am Boden des Behälters absetzenden Feststoffteilchen auf.
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Die geklärte Flüssigkeit verlässt die Vorrichtung durch den Flussigkeitsauslass
59.
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Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsfonmen der erfindungsgemässen
Vorrichtung fliessen - bzw. gleiten - die sich absetzenden Feststoffteilchen längs
der der Dekantierplattenoberflächen oder längs der Innenwandungen der Dekantierrohre,
wobei diese Feststoffteilchen nur in einem Mindestmass die in entgegengesetzter
Richtung erfolgende Strömung der behandelten Flüssigkeit treffen.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eignen sich sowohl
zum Bau neu zu errichtender Klär= oder Dekantieranlagen, als auch zum Umbau bestehender
Anlagen für die Behandlung von mit suspendierten Feststoffteilchen beladenen Flilssigkeiten,
wie Abwässer und dergleichen.
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Die Abmessungen der Platten und der Abstand zwischen den einzelnen
Platten, wie auch der Durchmesser und die Länge der Dekantierrohre können natürlich
vom Fachmann in Abhängigkeit von den jeweilig vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeits=
und Ausbeutewerten, sowie in Abhängigkeit von der Art der von der behandelten FlUssigkeit
zu trennenden Feststoffteilchen in jedem Einzelfall ohne weiteres ermittelt werden.
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