DE2801494C2 - Verfahren zur Entspannungsflotation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Entspannungsflotation und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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 (11)
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
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