DE2811800C3

DE2811800C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Rohwasser

Info

Publication number: DE2811800C3
Application number: DE19782811800
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Grohmann; Helmut 1000 Berlin Marks
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2811800A1; DE2811800B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Rohwasser, beispielsweise Oberflächenwasser, Abwasser und dergleichen.

Durch die Aufbereitung sollen die in dem Rohwasser vorhandenen Trübstoffe entfernt werden, um ein Klarwasser zu gewinnen. Dies geschieht dadurch, daß dem Rohwasser ein Flockungsmittel zugegeben wird, um die Trübstoffe zu Flocken auszubilden, die im Wege der Sedimentation abgeschieden werden. Zu diesem Zwecke wird das mit dem Flockungsmittel versetzte Rohwasser durch Sedimentationsbehälter gegeben, in denen die Flockenbildung erfolgt, und in denen die gebildeten Flocken durch Absinken sich absetzen gelassen werden, während das flockenfreie Rohwasser

ίο bei Durchströmung des Sedimentationsbehälters nach oben steigt und von der Wasseroberfläche als Klarwasser abgezogen wird. Bei dem Durchströmen des Sedimentationsbehälters muß das mit dem Flockungsmittel versetzte Rohwasser eine ausreichende Zeit in dem Behälter verweilen, um die Flockenbildung zu ermöglichen, andererseits muß in dem Sedimentationsbehälter eine vertikale aufwärtsgerichtete Strömung herrschen, die jedoch kleiner sein muß als die Sinkgeschwindigkeit der zu sedimentierenden Flocken, damit diese sich am Boden des Behälters als Schlamm absetzen können und das Klarwasser von dem Wasserspiegel des Behälters abgezogen werden kann. Die Formen und die Ausbildung der Sedimentationsbehälter werden von diesen Forderungen bestimmt. Es sind Sedimentationsbehälter verschiedener Ausführungsformen bekannt. Bei einem derartigen rechteckigen Behälter wird das mit dem Flockungsmittel versetzte Rohwasser auf der einen Schmalseite im unteren Behälterbereich zugeführt und nach Durchströ-

M mung des Behälters- wird an der entgegengesetzten Schmalseite von der Wasseroberfläche das Klarwasser abgeführt, während der durch die abgesetzten Flocken am Behälterboden befindliche Schlamm intermittierend durch Räumung entfernt wird. Andererseits sind zylindrische Sedimentationsbehälter bekannt, bei denen das Rohwasser von unten her einer mittig in dem Behälter angeordneten Kammer zugeführt wird, die mit Rührflügeln versehen ist Das Rohwasser wird unterhalb des Wasserspiegels aus der Kammer nach unten in den Behälter geführt, indem die Flockenbildung und -ablagerung erfolgt, während das aufsteigende Klarwasser über einen die Wasseroberfläche schneidenden Überlauf gesammelt und abgeführt wird. Um eine optimale Arbeitsweise der Sedimentationsbehälter zu gewährleisten, muß dafür Sorge getragen werden, daß eine gleichmäßige, den gesamten Querschnitt des Behälters erfassende Durchströmung erreicht wird, bei der nur geringe vertikale Strömungen sich ergeben, die das Absinken der Flocken gestatten. Wenn auch nur an einer Stelle eine erhöhte Aufwärtsbewegung erfolgt, wird die Belastbarkeit und damit die Wirkungsweise des gesamten Sedimentationsbehälters herabgesetzt Das gleiche erfolgt, wenn innerhalb des Behälters Gebiete auftreten, die von der Durchströmung nicht erfaßt

"»'> werden, so daß nicht das gesamte zur Verfügung stehende Volumen für die Sedimentation ausgenutzt werden kann. Um diesen Forderungen Zu genügen, sind bei sämtlichen bekannten Sedimentalionsbehältern aufwendige der Führung des zugeführten Wassers

™ dienende Einbauten erföfdefHch, ohne daß fflif absoluter Zuverlässigkeit sich einerseits die erforderliche über den gesamten Behälterquerschnitt gleichmäßige Durchströmung und andererseits eine gleichmäßige aufwärtsgerichtete Strömung mit der erforderlichen geringen

^Μ Geschwindigkeit erreichen läßt, so daß trotz des erforderlichen Aufwandes die bekannten Sedimentationsbehälter in ihrem Fassungsvermögen immer größer aufgrund der sich ergebenden Unregelmäßigkei-

ten ausgelegt werden mußten, als es bei einwandfreien Strömungsverhältnissen erforderlich wäre.

Es ist außerdem eine Sedimentationsvorrichtung bekannt (FR-PS 12 42 377), die aus einem unteren zylindrischen der Koagulation und der Ablagerung der Flocken dienenden Behälter und aus einem koaxial zu diesem gerichteten oberen, der Klärung dienenden Behälter besteht, irn Bereich dessen Mitte Ultraschallerzeuger angeordnet sind. Das Abwasser wird dem unteren zylindrischen Behälter tangential durch eine Leitung zugeführt In dem unteren Behälter wird zwar durch die tangential Einführung des Abwassers eine gleichmäßige Durchströmung radial zur Mitte hin unter Ausnutzung des gesamten Behältervolumens erreicht, jedoch treten in dem unteren Behälter aufwärtsgerichtete Sekundärströmungen auf, die als Teetassen-Effekt bezeichnet sind. Diese Sekundärströmungen führen zu einer vertikalen Aufwärtsströmung der Flüssigkeit im Bereich der Behältermitte, die erheblich größer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Flocken, so daß zufolge dieser Sekundärströmung die Flocken in den oberen Behälter gelangen, wo nach Aussage der Beschreibung durch Ulitraschall-Beaufschlagung die weitere Aufwärtsbewegung der Flocken unterbunden werden soll, damit ami oberen Ende des oberen Behälters das Klarwasser abgeführt werden kann. Diese bekannte Vorrichtung macht einen erheblichen Aufwand erforderlich bei einer großen Bauhöhe. Der wesentliche Nachteil liegt jedoch darin, daß diese bekannte Vorrichtung nur bei einem relativ geringen Wasserdurchsatz verwendbar ist Da nämlich die Größe der Sekundärströmung abhängig ist von der Einströmgeschwindigkeit des Abwassers in den unteren Behälter, kann eine bestimmte untere Einströmgeschwindigkeit nicht überschritten werden, da anderenfalls die Ultraschallbestrahlung nicht ausreicht zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung der Flocken, so daß der Durchsatz der Vorrichtung beschränkt ist Aus diesem Grunde kann die bekannte Vorrichtung allenfalls für Vorrichtungen geringeren Durchsatzes Verwendung finden, sie ist jedoch ungeeignet für die industrielle Abwasser-Aufbereitung, wo sehr hohe Durchsätze verlangt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die den bekannten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile ausschließen und optimal günstige Bedingungen hinsichtlich der Strömungsverhältnisse bei einem geringstmöglichen Aufwand gewährleisten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale. Es bedurfte erst der erfinderischen Erkenntnis der Anmelderin, daß sich die Eintrittsumfangsgeschwindigkeit des Rohwassers so weit abbremsen läßt, daß die zu einem Teetassen-Effeki führenden, am Umfang ab wärts* und in der Mitte des Behälters aufwärtsgerichteten Sekundärsirömungen unterbunden werden, so daß in der Behältermitte die Sinkgeschwindigkeit der Flocken größer ist als die Geschwindigkeit der aufsteigenden Flüssigkeit, und daher die sich gebildeten Flocken auf dem Behälterboden absetzen und das Klarwasser durch die Behältermitte nach unten abgeführt werden kann.

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß in dem Behälter eine mit einer zylindrischen Umfangswand einen Ringspalt bildende, den Behälter bis in die Nähe des Bodens durchgreifende, mit auf ihrem Umfang verteilten Durchbrechungen versehenen Zwischenwand angeordnet ist, und daß in der Behältermitte eine axiale den Behälterboden durchgreifende Rohrleitung vorgesehen ist, die an ihrem oberen offenen Ende eine zentrische, unterhalb des Wasserspiegels des Behälters liegende kreisförmige Überlaufscheibe trägt

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß die Zwischenwand aus einer Mehrzahl von zu einem Zylinder aneinandergefügten mit Lochungen versehe nen Blechen rechteckigen Querschnittes besteht und daß die Zahl und die Größe der Lochungen den unterschiedlichen, an den einzelnen Lochblechen herrschenden Betriebszuständen angepaßt sind.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrich-

tung kennzeichnet sich dadurch, daß die Zwischenwand aus einem oberen und einem unteren Ring besteht zwischen denen an den Ringinnenflächen befestigt, über den Umfang verteilte, Durchtrittsspalte bildende Leitflächen angeordnet sind. Hierbei ist vorteilhaft daß die Leitflächen der Richtung des in den behälter einströmenden Roh wassers entgegengesetzt geachtete Neigungen aufweisen.

Schließlich ist noch von Bedeutung, daß ν"ischen dem Boden und dem Ende der Zwischenwand ein der Aufnahme eines Räumers dienender Spalt vorgesehen ist

In Abhängigkeit von dem erforderlichen Durchsatz und der dadurch bestimmten Größe des Behälters können an der zylindrischen Behälterwand ein oder mehrere tangential gerichtete Zulaufstutzeii angeordnet sein, wobei es bei Anordnung mehrerer Zulaufstutzen zweckmäßig ist die Stutzen gleichmäßig über den Umfang der zylindrischen Behälterwand zu verteilen. Beim Austritt aus dem bzw. den Zulaufstutzen tritt das einströmende Rohwasser mit der gelochten Zwischenwand in Kontakt wodurch eine Abbremsung der Umfangsgeschwindigkeit erfolgt wegen der durch die Zwischenwand erzielten Reibung an der Oberfläche und an den der Strömungsrichtung entgegengerichteten Stirnkanten der Lochungen, wobei das Rohwasser zum Durchtritt durch die Lochungen gezwungen wird. Diese durch die gelochte Zwischenwand bedingte Abbremsung der Umfangsgeschwindigkeit des zu^eführten Rohwassers bewirkt daß in der Mitte des Behälters der

->5 bekannte Teetassen-Effekt nicht mehr auftritt sondern daß unter Wirkung des vorzugsweise dem unteren Umfangsbereich des Behälters tangential ausströmenden Wassers eine Aufwärtsströmung im Mittelbereich des Behälters erfolgt, deren Geschwindigkeit geringer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Flocken, so daß die gebildeten Flocken sich auf dem Behälterboden absetzen können, von dsm sie in an sich bekannter Weise fcbgeräumt werden. Eine Abbremsung der Umfangsgeschwindigkeit des zugeführten Rohwassers und eine AufwäK3$trömung im Mittelbetrieb! des Behälters mit einer unterhalb der Sinkgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit lassen sich auch erreichen, wenn statt der aus Lochblechen gebildeten Zwischen· wand eine solche aus Leitblechen vorgesehen ist, wobei die Leitfläcile in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsverhältnissen unterschiedliche Länge;, und unterschiedliche Neigungen und ebenso auch unterschiedliche gegenseitige Abstände besitzen können. Das in der Behäl'ermitte aufsteigende Klarwasser

^l" wird über einen auf dem offenen Ende eines den Behälter nach unten durchgreifenden Rohres befestigten kreisförmigen Teller in das Rohr eingeführt. Dieser Teller ist unterhalb des Wasserspiegels des Behälters

angeordnet; die Anordnung einer den Wasserspiegel schneidenden Überlaufkante ist nicht erforderlich. Die Anordnung des Tellers hat den Vorteil, daß die Sedimentation auch bei niedrigen Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes in einwandfreier Weise erfolgen kann, was bei einer bisher erforderlichen, die Wasseroberfläche schneidenden Überlaufkante wegen der hierbei gegebenen Vereisungsgefahr nicht möglich ist.

Es ist klar, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen abgebremsten Strömungsgeschwindigkeit in dem Sedimentationsbehälter der Durchmesser und die Zahl der Lochungen und damit die für den Wasserdurchtritt gegebene Siebfläche der Lochwand nicht auf dem gesamten Umfang gleichmäßig sein können, sondern von bestimmten Faktoren abhängig sind, so muß beispielsweise die Lochblechwand bei Anwendung eines Zulaufstutzens anders ausgebildet sein als bei Verwendung von zwei Zulaufstutzen, und wieder anders ausgebildet sein bei Verwendung von drei und mehr Zulaiifstutzen. Außerdem wird in der Höhe der Zwischenwand gesehen der Durchmesser und die Zahl der Lochungen ebenfalls nicht gleichmäßig sein können in Abhängigkeit von der Höhenlage, in der das Rohwasser in den Behälter gegeben wird. Die Größe der Lochungen und ihre Zahl ist auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse abzustimmen. Hierbei ist es vorteilhaft, die Zwischenwand aus einzelnen rechteckigen Lochblechen zu bilden, die entsprechend ihrer Anordnung im Behälter, beispielsweise hinsichtlich ihres Abstandes von einer Einströmschnelle auf die dort herrschenden Betriebsbedingungen abgestellt werden können; durch Zusammenfügung entsprechend abgestimmter Lochbleche läßt sich eine Zwischenwand erreichen, die genau auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse abgestimmt ist. so daß Unregelmäßigkeiten in der Strömung vermieden werden. Die Anordnung besonderer Leitorgane zur Führung des Wasserstromes ist nicht erforderlich, da zufolge der erfindungsgemäß angeordneten gelochten Zwischenwand sich eine gleichmäßige radiale, durch einen Drall überlagerte Strömung zur

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wand erforderlich ist, eine volle Ausnutzung des Behältervolumens als Sedimentationsgebiet gewährleistet ist, eine genaue Einregulierung der Behälterdurchströmung durch entsprechende Ausbildung der Lochblechzwischenwand gewährleistet ist. keinerlei schräge Flächen, an denen Flocken sich absetzen könnten, vorhanden sind und schließlich eine volle Ausnutzung der mit dem Behälter gebauten Fläche gegeben ist.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung, und es bedeutet

Fig. I Aufsicht auf die Vorrichtung in schematischer Darstellung;

F i g. 2 Querschnitt gemäß Fig. 1;

F i g. 3 Darstellung gemäß F i g. I einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 4 Teilaufsicht gemäß F i g. 3 in vergrößerter Darstellung.

Wie die l· i g. 1 und I zeigen, ist ein mit einem Hoden 2 ausgestatteter zylindrischer Behälter 1 vorgesehen. In dem zylindrischen Behälter ist unter Bildung eines Ringspaltes 4 eine zylindrische Zwischenwand 3 angeordnet, die aus gelochten Blechen zusammengesetzt ist. Die Zwischenwand 3 durchgreift den Behälter 1 unter Bildung eines Abstandes am Boden 2, der zur Anordnung eines nicht dargestellten auf dem Boden 2 befindlichen drehbaren Räumers dient, durch den die auf den; Boden 2 abgesetzten Flocken ausgetragen werden. In der Mitte des Behälters 1 ist ein axial zum Behälter liegendes Rohr 7 vorgesehen, das oberseitig offen ist und den Boden 2 des Behälters 1 durchgreift. An dem oberen Ende des Rohres 7 ist eine als Flansch dienende ringförmige Scheibe 6 angeordnet, die unterhalb des im Behälter 1 befindlichen Wasserspiegels liegt. Das zu sedimentierende Rohwasser wird dem Behälter 1 tangential über einen Einlaufstutzen 5 zugeführt. Das durch den Zulaufstutzen 5 einströmende Wasser wird in seiner Umfangsgeschwindigkeit durch die vorgesehene Zwischenwand 3 so abgebremst, daß vom gesamten Umfang her eine radiale nach innen gerichtete, durch einen durch die Zwischenwand 3

Strömung herrscht, die kleiner ist als die Sinkgeschwindigkeit der Flocken. Bei Verwendung einer aus Leitblechen gebildeten Zwischenwand müssen selbstverständlich sowohl der Abstand der Leitfläche als auch ihre Neigung auf die jeweiligen Verhältnisse abgestimmt werden, wobei sowohl die Abstände als auch die Neigungen über den Umfang unterschiedlich sein können. Durch entsprechende Einstellung der Neigungen der einzelnen Leitbleche wird der ursprüngliche Drall der einströmenden Flüssigkeit bis auf einen Restdrall abgebaut, der so bemessen ist, daß die Geschwindigkeit des in der Behältermitte aufsteigenden Wassers geringer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Flocken. Mit den erfindungsgemäß angeordneten Leitblechen läßt sich im Behälterinneren sogar ein Drall erreichen, der entgegengesetzt zum Drall des einströmenden Rohwassers ist. Durch die Leitb'eche ist eine bessere und schnellere Anpassung an unterschiedliche Beiriebsverhältnisse möglich, wenn man. was ohne Schwierigkeiten erreichbar ist. die Leitfläche in ihren Neigungen verstellbar an den beiden ringförmigen Bändern anordnet

Das erfindungsgemäße Verfahren und die seiner Durchführung dienende Vorrichtung sind gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen insoweit vorteilhaft, als ein außerordentlich geringer Bauaufergibt, die im Bereich der Behältermitte in eine senkrecht aufwärtsgerichtete Strömung übergeht, deren Geschwindigkeit geringer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Flocken, die beim Durchströmen des von der Zwischenwand 3 umschlossenen Raumes abgesunken sind und sich auf dem Behälterboden 2 abgesetzt haben. Der erfindungsgemäße Sedimentationsbehälter ist auch betriebsbereit bei niedrigen Temperaturen, da aiK-h bei einer Eisbildung die Sedimentation aufrechterhalten werden kann, sogar dann, wenn die Oberfläche des Behälters von einer Eisschicht bedeckt ist. da der Teller 6 unterhalb des Spiegels und damit unterhalb der gebildeten Eisfläche liegt, so daß eine einwandfreie Abführung des Klarwassers auch bei winterlichen Temperaturen gewährleistet ist.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Ausfühningsform. Anstelle der aus Lochblechen gebildeten Zwischenwand 3 gemäß F i g. 1 besteht die Zwischenwand aus Leitbtechen 8, die zwischen einem oberen und einem unteren Ringkörper 9 angeordnet und über den inneren Umfang verteilt befestigt sind Zwischen je zwei benachbarten Leitflächen 8 wird ein senkrechter Durchtrittsspalt 10 für das Rohwasser gebildet Die Leitflächen 8 sind entgegengesetzt der durch Pfeile 11 angegebenen Richtungen des in den Behälter 1 einströmenden Rohwassers gerichtet, so daß

der durch die Pfeile Ii bezeichnete Drall in seiner Richtung umgekehrt wird, wie die Pfeile 12 /eigen, so daß im Inneren des Behälters I ein Gegendrall herrscht, der durch entsprechende Einstellung der Neigungen der Leitflächen 8 so bemessen werden kann, daß einwand freies Absinken der Flocken gewährleistet ist.

Hier/u 2 I)InIt Zeiehmiimen

Claims

Patentansprüche: 28 Π 800

1. Verfahren zur Aufbereitung von Rohwasser in einem zylindrischen Behälter im Wege der Sedimentation mittels eines dem Wasser zugegebenen Flockungsmittels, wobei das mit dem Flockungsmittel versetzte Wasser tangential in den Behälter am Umfangsbereich eingeleitet wird, den Behälter durchströmt und nach einer ausreichenden Verweilzeit aus dem Behälter mit einer die Sinkgeschwindigkeit der Flocken unterschreitenden Steiggeschwindigkeit von der Wasseroberfläche abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit des einströmenden Wassers durch Abbremsung an einer Zwischenwand mit auf ihrem Umfang verteilten Durchbrechungen so weit verringert wird, daß das Auftreten von aufwärtsgerichteten Sekundärströmungen unterbunden wird, und daß das Klarwasser durch die Behältermitte nach unten abgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ wobei der Behälter wenigstens einen tangential zu seiner zylindrischen Wand gerichteten Zuflußstutzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (1) eine mit seiner zylindrischen Umfangswand einen Ringspalt (4) bildende, den Behälter (1) bis in die Nähe des Bodens durchgreifende, mit auf ihrem Umfang verteilten Durchbrechungen versehene Zwischenwand (3) angeordnet ist, und daß in der Behältermitte eine axiale den Behälterboden (2) durchgreifende Rohrleitung (7) vorgesehen ist, db an ihrem oberen offenen Ende eine zentrische, unterhalb des Wasserspiegels des Behälters (1) lieg-«de kreisförmige Überlaufscheibe (7) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) aus einer Mehrzahl von zu einem Zylinder aneinandergefügten, mit Lochungen versehenen Blechen rechteckigen Querschnitts besteht, und daß die Zahl und die Größe der Lochungen den unterschiedlichen, an den einzelnen Blechen herrschenden Betriebszuständen angepaßt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) aus einem oberen und einem unteren Ring (9) besteht, zwischen denen an der Ringinnenflächen befestigte, über den Umfang verteilte, Durchtrittsspalte bildende Leitflächen (8) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (8) der Richtung des in den Behälter einströmenden Rohwassers entgegengesetzt gerichtete Neigungen aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (2) des Behälters (1) und dem unteren Ende der Zwischenwand ein der Aufnahme eines Räumers dienender Spalt besteht.