DE2801494C2

DE2801494C2 - Verfahren zur Entspannungsflotation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2801494C2
Application number: DE2801494A
Authority: DE
Inventors: Georges Marcel Marcq en Baroeul Treyssac
Original assignee: D'etudes De Recherches Et De Productions D'agents Chimiques - Erpac Paris Fr SA
Current assignee: D'etudes De Recherches Et De Productions D'agents Chimiques - Erpac Paris Fr SA
Priority date: 1977-03-08
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1986-07-31
Also published as: FR2382940B1; FR2382940A1; JPS586538B2; US4146472A; LU78840A1; NL177285B; NL7802496A; JPS53111650A; DE2801494A1; BE863684A; GB1569527A; NL177285C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entspannungsflotation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-AS 21 50 898 ist ein Verfahren oben bezeichneter Art und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt Bei diesem Verfahren wird die aufzubereitende Suspension durch eine Flotationskammer geleitet, in die gemäß einem Ausführungsbeispiel Austrittsabschnitte für die zweite Flüssigkeit ragen, die von einer übersättigten Lösung aus Luft und Wasser gebildet ist. Den Austrittsabschnitten vorgeschaltet sind Entspannungsventile, über die zum einen die übersättigte Flüssigkeit auf verschiedene Flotationskammern aufgeteilt und gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß sich der auf die übersättigte Flüssigkeit einwirkende Druck verringert, so daß in den Flotationskammern Luftblasen sehr kleiner Größe erzeugt werden, die in der aufzubereitenden Suspension enthaltene Verunreinigungen nach oben mitnehmen, so daß diese als abgelagerter Schaum abgezogen werden können.

Bei der aus der DE-AS 21 50 898 bekannten Vorrichtung kann nicht verhindert werden, daß sich die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit mit der aufzubereitenden Flüssigkeit vermischt. Dadurch erfolgt eine Verdünnung der aufzubereitenden Suspension, wodurch der Wirkungsgrad des Verfahrens herabgesetzt wird. Darüber hinaus ist bei der bekannten Vorrichtung die Gefahr gegeben, daß in der Flotationskammer Turbulenzen erzeugt werden, die dazu führen können, daß die in der aufzubereitenden Suspension aufgeschwemmten Flocken verkleinert werden, wodurch das Abziehen der Verunreinigungen erschwert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entspannungsflotation und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem bzw. mit der es gelingt, den Abscheidungswirkungsgrad anzuheben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Strömungsführung in der Flotationskammer gelingt es, die Abscheidung von Verunreinigungen sanfter vorzunehmen. Weil die aufzubereitende Suspension im Gleichstrom und parallel zur zweiten Flüssigkeit strömt, können die in dieser zweiten Flüssigkeit freigesetzten Luftblasen mit einer verhältnismäßig geringen Relativgeschwindigkeit zur aufzubereitenden Suspension die Grenzschicht zwischen den beiden Flüssigkeiten und die aufzubereitende

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Suspension durchwandern, ohne dadurch Makroturbulenzen zu erzeugen, die eine übermäßige Vermischung der beiden Flüssigkeitsströme nach sich ziehen würde. Die somit sanft die Grenzschicht durchwandernden Gasbläschen setzen sich an den in der Suspension aufgeschwemmten Flocken fest und tragen diese während des Durchströmens der Flotationskammer nach oben. Durch die Führung in parallelen Strömen ergibt sich dabei der zusätzliche Vorteil, daß die aufgeschwemmten Flocken beim Durchströmen der Flotationskammer dem jeweils vorliegenden Verunreinigungsgrad angepaßt, abgeschieden werden.

Mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 2 läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Entspannungsflotation mit geringem konstruktionstechnischen Aufwand verwirklichen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zuläufe und der beiden Auslässe werden die über- bzw. untereinander liegenden Teilströme gut stabilisiert, wodurch eine Vermischung dieser beiden Ströme weitestgehend ausgeschlossen werden kann, so daß keine Verdünnung der aufzubereitenden Suspension erfolgt und der Wirkungsgrad der Aufbereitung dadurch angehoben werden kann. Weil die Gasbläschen nunmehr mit einer reduzierten Relativgeschwindigkeit zu den in der aufzubereitenden Suspension enthaltenen aufgeschwemmten Stoffen bewegt werden, behalten diese ihre Kohäsion und können deshalb wirksam nach oben getragen werden. Dadurch wird auch das Abziehen der Verunreinigungen erleichtert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung, mit denen die Trennung der beiden Teilströme im Bereich der gesamten Flotationskammer zusätzlich unterstützt werden können, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 trägt zusätzlich zur Vereinfachung des Vorrichtungs-Aufbaus bei, indem die Teilströmung der aufbereitenden Flüssigkeit in einen Rezirkulations-Strom eingegliedert wird, der kontinuierlich bezüglich des Gasgehalts geregelt werden kann. Auf diese Weise ist eine wirtschaftliche Anpassung der Reinigungsleistung an jeweils vorliegende Verhältnisse möglich.

In vorteilhafter Weise ist der Wiederbelüftungseinrichtung ein Durchflußregler zugeordnet, mit der die Parameter der aufbereitenden Flüssigkeit zusätzlich auf die Beschaffenheit der Suspension abgestimmt werden können.

In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn das Zulaufrohr für die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit in seiner Achse quer zur Strömungsrichtung der aufzubereitenden Suspension angeordnet ist und über seine gesamte Länge gemäß Patentanspruch 5 geschlitzt ist. Mit dieser Weiterbildung kann die Strömung der gelöstes Gas enthaltenden zweiten Flüssigkeit derart stabilisiert werden, daß Vermischungen mit der aufzubereitenden Suspension noch wirksamer vermieden werden. Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 6 schafft in vorteilhafter Weise die Voraussetzung dafür, daß die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit im Rohr bereits eine erste teilweise Entspannung erfährt, bevor sie mit einer reduzierten Geschwindigkeit aus dem Rohr austritt. Dadurch werden Turbulenzen im Bereich der· Flotationskammer wirksam verhindert.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 8 erlaubt es, die in der Flotationskammer über- bzw. untereinander liegenden Flüssigkeitsströme sogar mit unterschiedlicher Geschwindigkeit strömen zu lassen, ohne daß dadurch die Gefahr von schädlichen Vermischungen der beiden Teilströme vergrößert wird.

Wenn das Gitter gemäß Patentanspruch 9 ausgebildet ist, wird einerseits eine freie Durchtrittsmöglichkeil für die Mikrobläschen geschaffen, auf der anderen Seite jedoch gleichzeitig eine nahezu vollkommene Trennung der beiden Flüssigkeitsströme sichergestellt

Wenn die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1C oder 11 ausgebildet ist, können die Strömungen zusätzlich vergleichmäßigt werden, wodurch der Entstehung ίο von Turbulenzen zusätzlich entgegengewirkt wird. Insbesondere mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 10 kann der Wirkungsgrad der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entspannungsfiotation angehoben werden, weil dadurch diejenige Durchlaufstrecke, in der eine Abscheidung von Verunreinigungen erfolgen kann, verlängert ist

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die von der gelöstes Gas enthaltenden zweiten Flüssigkeit freigegebene Menge an Mikrobläschen im Einlaufbereich der Flotationskammer groß ist und im Laufe des Durchströmungsweges der Flotationskammer kontinuierlich abnimmt, so daß sie stets der Menge der in der aufzubereitenden Suspension enthaltenen Verunreinigungs-Flocken konstant ist Auf diese Weise wird die Gesamtlänge der Flotationskammer optimal ausgenützt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entspannungsflotation.

Die gezeigte Vorrichtung hat eine Flotationskammer 1 mit zueinander parallelen Flächen, die nach oben hin offen ist und neben ihren Seitenwänden eine Eintrittswand 2, eine Austrittswand 3 und einen Boden 4 aufweist.

Die Eintrittswand 2 nimmt eine Zuleitung 5 für aufzubereitendes Wasser auf, die beispielsweise aus einem Rohr mit parallelen Flächen gefertigt ist und auf der eine Rinne 6 angeordnet ist, die von dem oberen Teil der Eintrittswand 2, dem oberen Abschnitt der Zuleitung 5 und einer Querplatte 7 gebildet ist; diese Rinne ist an einem Ende verschlossen.

Die Zuleitung 5 ist an ihrem unteren Abschnitt mit einer horizontalen Platte 8 verlängert, unter der ein Zulaufrohr 9 für eine gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit, wie z. B. Überdruckwasser, vorgesehen ist, das eine Reihe von Düsen 10 hat. Die Austrittswand 3 ist stromab einer Abflußplatte 11 vorgesehen, die auf dem Boden 4 steht und mit der Wand selbst und zwei horizontalen Scheidewänden 12 und 13 zwei Austrittskammern 14 und 15 bildet. Die Platte 11 ist in an sich bekannter Weise mit Löchern versehen, die entsprechend ihrer Höhe dimensioniert sind, so daß sie jeweils die gleiche Flüssigkeitsmenge hindurchlassen. Die Kammer 14 ist mit einem als Auslaß für die aufbereitete Suspension dienenden Austrittsrohr 16 verbunden und die Kammer 15 hat ein Rückführungs- bzw. Abflußrohr 17 als Auslaß. In der Verlängerung der Platte 8 ist ein Gitter 18 angeordnet, das die Flotationskammer in zwei Teile teilt. Dieses Gitter kann ein Metallgitter sein, das aus Drähten mit einem Durchmesser von ²Ao mm gebildet ist und Maschen mit beispielsweise 2 mm Weite hat. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die entsprechend dem Pfeil Fi aus der Zuleitung 5 kommende aufzubereitende Suspension oder Flüssigkeit gelangt von links in Richtung nach rechts in die

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Flotationskammer 1. Wie in der Figur gezeigt, wird die Flüssigkeit durch die öffnungen in der Platte 11 aus der Kammer 1 herausgeleitet und verläßt die Vorrichtung entsprechend dem Pfeil Fi.

Die aufbereitende Flüssigkeit wird mit einem Druck von einigen bar, z. B. 7 bar, entsprechend dem Pfeil Fz durch die Düsen 10 ausgestoßen; durch den Druckabfall in der Flüssigkeit wird das darin enthaltene Gas unter Ausbildung von Mikrobläschen freigegeben. Die aufbereitende Flüssigkeit strömt dann nach rechts und erreicht über die Platte 11 die Kammer 15, dann den Auslaß 17 und schließlich, dem Pfeil Ft, folgend, eine Rückführungseinrichtung. Aufgrund des Gitters 18 fließen die zwei in der Rotationskammer ausgebildeten Flüssigkeitsströme von links nach rechts, ohne aufeinander einzuwirken.

Die Strömungsgeschwindigkeiten der zwei Ströme sollten vorzugsweise nicht zu stark voneinander abweichen. Da das aufzubereitende Wasser turbulenzfrei einströmt und aufgrund der Platte 11 turbulenzfrei abfließt, strömt das aufzubereitende Wasser in der gesamten Vorrichtung ohne die geringste Turbulenz.

Die von der aufbereitenden Flüssigkeit abgegebene Menge an Mikrobläschen ist nahe den Düsen 10 am größten und nimmt dann regelmäßig entlang der Durch-Strömungsstrecke in der Flotationskammer ab. Die frei das Gitter 18 durchquerenden Bläschen nehmen somit nahe dem Zufluß eine große Menge an im Wasser aufgeschwemmten Flocken mit sich; ihre Menge ist auf diese Weise immer proportional der Zahl der noch abzuscheidenden Flocken. Die von den Mikrobläschen mitgenommenen Flocken erreichen auf diese Weise die Oberfläche der Kammer 1 und bilden eine Schlammschicht 19, die sich über den oberen Abschnitt der Eintrittswand 2 ergibt. Daraus ergibt sich in der Rinne 6 eine Ablagerung 20, die auf der einen oder anderen Seite der Vorrichtung abgeleitet wird. Auf bekannte Weise ist es möglich, bewegliche Schaber anzuordnen, die das Ableiten des Schlammes erleichtern, wenn dies erforderlich ist.

Anstelle der Platte 11 können auch bekannte Systeme verwendet werden, die stromabwärts ein turbulenzfreies Abfließen verwirklichen.

Mit der beschriebenen Vorrichtung können in der Flotationskammer alle aufgeschwemmten Flocken aus dem aufzubereitenden Wasser ausgeschieden werden, da zum einen infolge des Fehlens von Turbulenz die Flocken nicht zerkleinert werden, und zum anderen die Menge an aktiven Mikrobläschen in jeder Ebene der Menge an noch auszuscheidenden Flocken entspricht.

Weil die aufzubereitende Suspension, z. B. Wasser von der aufbereitenden Flüssigkeit, die ebenfalls Wasser sein kann, getrennt bleibt, kann das aufbereitende Wasser zurückgeführt und so der Wirkungsgrad verbessert werden, da eine Verdünnung vermieden ist

Versuche haben gezeigt, daß mit dem beschriebenen Verfahren die Wasseraufbereitungsgeschwindigkeit beträchtlich erhöht werden kann, so daß auf diese Weise mit Vorrichtungen mit verringerter Größe eine gleiche Menge an aufbereitetem Wasser erhalten werden kann. Mit der Vorrichtung sind beispielsweise Geschwindigkeiten von 8 bis 15 m³/h pro m² der horizontalen Oberfläche erzielbar.

In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann auf das Gitter 18 verzichtet werden. Dabei kann ein Durchflußregier R in einer Rohrleitung Cvorgesehen werden, die den Auslaß 17 mit dem Zulaufrohr 9 für aufbereitendes Wasser verbindeL Da jedoch bei Fehlen des Gitters 18 das mit einer ausreichend großen Geschwindigkeit aus dem Zulaufrohr 9 austretende aufbereitende Wasser die Tendenz hat, eine gewisse Turbulenz zu erzeugen, die sich auf den Strom aufzubereitender Suspension auswirken könnte, wird anstelle des Zulaufrohrs 9, das mit Düsen 10 versehen ist, vorteilhaft eine Zuleitung verwendet, die von einem Rohr gebildet wird, das auf seinem vorderen Abschnitt über seine gesamte Länge aufgeschlitzt ist. Dieses Rohr kann beispielsweise rechteckigen Querschnitt haben; in diesem Fall ist der Schlitz vorteilhafterweise knapp unterhalb der Ebene der in der Figur oberen rechten Kante des Rohrs vorgesehen; die obere Wand des Rohrs kann eventuell etwas verlängert sein, so daß oberhalb des Schlitzes eine Art Schirm bzw. Schürze gebildet wird. Das gelöstes Gas enthaltende Wasser erfährt auf diese Weise zuerst im Zulaufrohr eine teilweise Entspannung, bevor es mit einer verringerten Geschwindigkeit, die keine Turbulenzen erzeugen kann, aus dem Rohr ausströmt.

Die Rohrleitung Cweist ferner eine Einrichtung P für die Wiederbelüftung auf, die den Wasser-Teilstrom unter Druck setzt und mit Luft versetzt, mit der die Mikrobläschen erzeugt werden. Diese Einrichtung ist nicht näher beschrieben, da sie vollständig herkömmlicher Art ist. Ein Durchflußregler R hat die Aufgabe dafür zu sorgen, daß die aus dem Zulaufrohr für gelöstes Gas enthaltendes Wasser ausströmende Menge an aufbereitendem Wasser einem bestimmten Teil der Menge an durchströmendem aufzubereitendem Wasser entspricht, der gleich ist dem Verhältnis zwischen den Querschnitten Si und 52. Die Querschnitte Si und S2 sind die oberhalb bzw. unterhalb derjenigen horizontalen Ebene stehenden Querschnitte, die von dem unteren Abschnitt der Zuleitung 5 und der diese Zuleitung verlängernden Platte 8 bestimmt ist. Infolge der Funktion des Durchflußreglers strömen die Flüssigkeiten in den zwei Teilen der Kammer parallel zueinander, ohne aufeinander störend einzuwirken. Versuche haben gezeigt, daß die zwei Flüssigkeitsströme vom Eintritt in die Flotationskammer 1 bis zum Austritt voneinander getrennt bleiben, wodurch es möglich ist, auf das Gitter 18 zu verzichten. Dabei lassen sich die gleichen Vorteile wie oben beschrieben erzielen, ohne daß die Wirkung der freigegebenen Mikrobläschen davon beeinträchtigt wird.

In vorteilhafter Weise ist das Zulaufrohr für die gelöstes Gas enthaltende Flüssigkeit nahe der Zuleitung für die aufzubereitende Suspension und das Ablaufrohr für die aufbereitende Flüssigkeit nahe dem Ablauf der aufbereiteten Suspension angeordnet.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung können verschiedene industrielle Abwasser aufbereitet werden. Das Verfahrensprinzip kann auch dort angewendet werden, wo mittels fester Partikel, die unter Schwerkraft absinken, eine Ausscheidung von Verunreinigungen in der unten fließenden aufzubereitenden Suspension erfolgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

28 Ol 494 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entspannungsflotation von in einer ersten Flüssigkeit suspendierten Stoffen, bei welchem die aufzubereitende Suspension in einem horizontalen Strom durch eine Flotationskammer geführt wird und gleichzeitig eine gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit unterhalb der ersten Flüssigkeit in die Flotationskammer eingeleitet wird und schließlich ein Teilstrom aus der Flotationskammer abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flotationskammer die aufzubereitende Suspension und die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit unter- bzw. übereinander in parallelen Strömen mit gemeinsamem Kontaktbereich geführt und schließlich durch zwei räumlich getrennte Auslässe wieder abgeführt worden.

2. Vorrichtung zur Durchführung der Entspannungsflotation nach Anspruch 1, mit einer Flotationskammer (I) mit getrennten Zulaufen (8,10) für die aufzubereitende Suspension und die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit sowie je einem Auslaß (16,17) für die aufbereitete erste Flüssigkeit und den Teilstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufe (8, 10) für die aufzubereitende Suspension und die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit untereinander an demselben Ende der Flotationskammer (1) angeordnet sind und daß die beiden Auslässe (16,17) für die aufbereitete Suspension und den Teilstrom am gegenüberliegenden Ende der Flotationskammer (1) in den Zulaufen entsprechenden Höhenbereichen angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Zulaufs (10) für die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit eine Wiederbelüftungseinrichtung (P) für den Teilstrom angeordnet ist, so daß der Teilstrom wiederbelüftet als zweite Flüssigkeit zurückgeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Zulaufs (10) für die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit ein Durchflußregler ^angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einem Zulaufrohr (9) für die gelöstes Gas enthaltende zweite Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Zulaufrohrs (9) quer zur Strömungsrichtung der aufzubereitenden Suspension angeordnet ist und daß das Zulaufrohr (9) über seine gesamte Länge so geschlitzt ist, daß die zweite Flüssigkeit daraus in einer im wesentlichen zur Strömungsrichtung der aufzubereitenden Suspension parallelen Richtung austritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (9) einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei der Schlitz knapp unterhalb der Ebene der oberen Kante des Zulaufrohrs verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand des Zulaufrohrs (9) um ein Stück verlängert ist und oberhalb des Schlitzes eine Schürze bildet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flotationskammer (1) ein Gitter (18) zwischen dem Strom der aufzubereitenden Suspension und dem Strom der zweiten Flüssigkeit angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (18) aus Drähten mit einem Durchmesser von einigen Zehntel Millimetern gebildet ist, wobei die Maschenweite einige Millimeter beträgt

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaß (18) für die aufbereitete Suspension eine perforierte Platte (11) vorgeschaltet ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaß (17) für den Teilstrom eine perforierte Platte vorgeschaltet ist