DE2925269A1

DE2925269A1 - Abwasserklaervorrichtung

Info

Publication number: DE2925269A1
Application number: DE19792925269
Authority: DE
Inventors: Milos Krofta
Original assignee: Lenox Institute for Research Inc
Current assignee: Lenox Institute for Research Inc
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS553897A; DE2925269C2; FR2429185B1; IT7923811A0; YU41161B; JPS5823153B2; IT1121897B; US4184967A; FR2429185A1; BR7903930A; YU146079A; CA1120408A; GB2023444A; GB2023444B

Description

Bei den "bekannten Verfahren zur Illclrung von Abwässern werden einige Volumenprozent an Luft in Abwasser gelöst, welches unter einen "Druck von 2,1 - 7,0 kg/cnT (30 - 100 p.s.i.) stent. ".,^renn dabei das 'Nasser in einen flotationstank freigegeben wird, treten mikroskopisch kleine Luftbläschen aus und heften sich an in. Vasser suspendierte Teilchen, um diese Teilchen an die Oberfläche schweben zu lassen. Das Abwasser kann mit blocken bildenden Chemikalien behandelt v/erden, so da£ die Teilchen flockig werden. Die Verwendung blocken bildender chemischer Stoffe und die gelöste Luft führt zu einer raschen Aufschwemmrate und einer vollständigeren Trennung der suspendierten Teilchen vora Abwasser.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Entfernung der schwebefähigen Feststoffe, die nit den Ii¹Iotationsverfanren durchgeführt wird.

j]s sind schon λ?¹ or richtungen zum "intfernen aufgeschwemmter Peststoffteilchen aus Abwasser vorgeschlagen worden, z.B. in der US-PS 3 307 701. Dies patent beschreibt eine verbesserte , spiralförmig gekrümmte Abschöpfplatte, die mit der Oberfläche eines Körpers behandelten Abwassers so in Eingriff tritt, daß sie das aufgeschwemmte Ilaterial abschöpft.

:.]ine v/eitere bekannte Vorrichtung zum Abtrennen von Peststoffen geht aus der US-PS 4 022 696 hervor. Diese Vorrichtung hat einen verbesserten Aufbau zum !Clären von Abwasser unter minimaler Turbulenz und Ausnutzung eines einfachen, kompakten Aufbaus, bei dem ein -Jagen vorgesehen ist, der einen Schöpfer gemäß US-PS 3 307 701 gemeinsam mit einer Verteilerrohranordnung aufweist, durch welche das behandelte \fasser in den flotationstank eingeführt wird. Dabei trägt der Vagen sowohl ein üinlaßrohr für das Abwasser als auch ein Auslaßrohr für geklärtes Vasser. Der Tagen ist zwischen einer Oberkante des üTlotationstanks und einer mittleren Stützeinriohtung abgestützt.

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ORIGINAL INSPECTED

Aus der Lehre gemäß ITS-PG 4 022 696 ergibt sich, daß die Absetzgeschwindigkeit der teilchen etwa 2,54 cn/rain (1 Zoll/ rain) beträft, was zu einer I'lärgeschwindigkeit von 0,002 l/r.:in/

ρ
cn (0,5 Gallonen pro Ilinute pro Quadratfuß) oedimentierflache führt. Z-ULi Aufschwemmen, bringt eine Steiggeschwindiglceit von ep.. 50,40 cn/min (12 Zoll/nin) eine Klärrate von 0,03 l/min/

cm (7,5 Gallonen pro Minute pro Quadratfuß) der Aufschwemmung. Allerdings wird nit den nach diesem Prinzip arbeitenden, handelsüblichen Elärvorrichttmgen nur nit einer dvirch-

schnittlichen Hate von 0,008 l/min/cm (2 Ballonen pro Quadra tfuß) Auf schwemnif lache, d.h. nur nit etwa einem Viertel der theoretisch möglichen Iiate geklärt.

Gemäß U3-P3 4 022 696 wird durch Anwendung einer verbesserten Vorrichtung, die nur minimale Turbulenz verursacht und der Aufwärtsströnnmg der aufgelösten Seuchen einen längeren ■feg gibt_; die IClärlast auf 0,016 - 0,024 l/min/cm" (4-6 Gallonen pro llinute pro quadratfuß) verbessert. Dies Ergebnis wird durch die Benutzung von Tanks erzielt, in denen die Tiefe des su behandelnden ",.'assers nur etwa ein Drittel der Tiefe bei herkömmlichen Systemen entspricht. :is ist also bereits bekannt, ein zufriedenstellendes Verfahren zum Einführen des behandelten Abwassers in einen Tank von wirtschaftlicher Größe zu schaffen und einen schwimmfähigen Schiann in rationeller './eise zu erzeugen. Die erreichte Flotationsrate ist in der Tat recht zufriedenstellend; aber die Geschwindigkeit im Entfernen des aufgeschwemmten Materials ist bisher nicht angemessen, wie das erwünscht wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten und Nachteile bekannter Konstruktionen zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Klären von Abx^asser zu schaffen, die nach dem ]?lotationsprinzip arbeitet, und bei der eine raschere Rückgewinnung der Schwimmstoffe erzielt wird.

Gemäß der 3rfindung wird eine Vorrichtung zum Klären von Abwasser geschaffen, bei der in dem der Klärung unterworfenen

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ORIGINAL INSPECTED

^v.,^rasser nur eine ninimale Turbulenz verursacht v.^rird. Polr.lich werden wirksame Hlrgebnisse bei Verwendung eines einfachen und iionpakten Aufbaus mit sehr hoher Ilückgewinnungsgeschwindigkeit erzielt.

Der erfindungsgenäße Aufbau führt zu einer rllärlast, die mehr als doppelt so groß ist wie bei den genannten bekannten Vorrichtungen welche, wie bereits erwähnt bereits eine deutliche Verbesserung gegenüber dem früheren Stand der Technik darstellten. Das bessere "irgebnis wird durch die Verwendung eines mit mehrfachen Schaufeln ausgerüsteten Schöpfers erzielt, so daß die Gehwimmstoffe an der Oberfläche des V.'assers nahezu kontinuierlich entfernt werden, wenn der 3ammelarm über die "Jasseroberflache hinweg bewegt wird. Auf den ersten Blick scheint diesem Aufbau ein einfacher Gedanke zugrunde zu liegen, bis man die Bewegung des angesammelten Schlamms vom Sammelpunkt in der Schöpfvorrichtung aus betrachtet. 3s ist offenkundig, daß der maximale 'Jirkungsgrad erreicht wird, wenn eine minimale !!enge ",.'asser im aufgeschwemmten Material enthalten ist. Venn, man aber weniger '.,'asser mitnimmt, ist es schwer, den Schlamm zu einem Sammelauslaß zu bewegen. Die Konstruktion gemäß der Erfindung schafft nicht nur einen sich langsam bewegenden Abschöpfer, was zu geringerer Störung des behandelten '/assers am Berührungspunkt zwischen dem Abschöpfer und dem Wasser führt, sie erlaubt . auch eine schnellere Bewegung des "Jagenarms bei seinem Schwenken über die Oberfläche des flotationstanks erlaubt. Die Konstruktion ermöglicht eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Schlamms zum Schlammauslaß.

Die Vorrichtung zum Klären behandelten Abwassers, welches in einem Flotationstank aufgeschwemmt und abgesetzt wird, ist mit einem drehbaren \^ragen versehen, der mit einer Mehrfachschöpfanordnung ausgerüstet ist. Diese Schöpfanordnung wird gedreht, verm, sie durch die obere Schicht des behandelten Abwassers bewegt wird, um Schwebstoffe oder Schlamm zu entfernen, ohne daß dabei der Hauptkörper an Abwasser merklich gestört wird. Die Schöpfanordnung trägt die Schwebstoffe oder

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Schlamm in wirkungsvoller 'Jeise au einem SChIaBInIa-UsIa₁B, ohne daß esaui{:rimd einer einmaligen Konstruktion, die im Betrieb selbstreinigend ist, zu Verstopfungen komnt.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren -vorteilhaften Einzelheiten anliand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Ii¹Ig. 1 eine üeilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtving von oben;

Ii¹Xg* 2 eine Teilansicht der erfindungsgeiaäßen Vorrichtung gemäß Pig.1 von der Seite;

Pig. 3 eine perspektivische Ansicht der" Schöpfanordnung in vergrößertem Kaßstab;

Fig. 4 eine Heihe von Schnitten durch die Schöpfanordnung während ihrer Bewegung durch die Oberfläche behandelten Abwassers zur Darstellung^wie der gesammelte Schlamm angehoben wird, um unter Schwerkraft durch die Schöpfanordnung zum Schlammabgabeauslaß zu fließen;

Pig. 5 eine Seitenansicht der Schöpfanordnung, in der verschiedene Schnittstellen angedeutet sind;

I¹Xg. 6 eine Stirnansicht der 8 chöpf anordnung gemäß Fig. 5 längs der Linie 6-6 in Sichtung der Pfeile;

Fig. 7 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Pig. 5 längs der Linie 7-7 in Richtung der Pfeile, wobei allerdings aus G-rund en der Klarheit die Schaufeln der Schöpf anordnung an ihren inneren Enden getrennt dargestellt sind;

Pig. 8 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Pig. 5 längs der Linie 8-8 in Richtung der pfeile;

Pig. 9 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Pig. 5 längs der Linie 9-9 in Richtung der Pfeile.

In den Pig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Reinigen ungeklärten Abwassers der Papier- und Zellstoff- sowie ähnlicher Industrien gezeigt, bei der Peststoffe durch Aufschwemmen mittels Luft und Absetzen entfernt werden, wobei ca. 9CK$ der Peststoffe durch Flotation beseitigt werden. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen zylindrisch geformten Tank 11

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mit einer nach oben weisenden Vand 12 und einen insgesamt ebenen Boden 13. Zum Hittelbereich des Tanks hin erstreckt sich in senkrechter dichtung ein L]inlaßrohr 14 um welches herun eine nach oben v/eisende kreisförmige ^T,'and 15 eine Schlammkammer 16 bzw. eine Hammer für Schwebstoffe begrenzt. An Boden dieser Gchlammkamner 1b ist ein Auslaßrohr 17 vorgesehen. Außerhalb der Schlammkammer 16 ist im 3oden des Tanks ein Auslaß 19 für geklärtes ..'asser ausgebildet. ZIn ',Tagen bzw. eine innere Stützeinrichtung 20 trägt ein Verteilerrohr 21 für eingelassenes Fluid, welches mit nach unten weisenden perforierten Rohren 22 versehen ist, geraeinsam mit den inneren Ende einer mehrfache Schaufeln aufweisenden Schöpfanordnung 25. Die Einzelheiten eines geeigneten, turbulenzfreien Aufbaus des Einführrohres für das einströmende nicht geklärte Abwasser können der US-PS 4 022 696 entnommen werden, oder es können andere bekannte geeignete Konstruktionen verwendet werden.

Die Schöpfanordnung 25 weist vorzugsweise eine Vielzahl von Schaufeln 26 auf, die im Schnitt in Fig. 7 gezeigt sind. In 5¹Ig. 7 sind die Schaufeln 26 um einen Ilittelpunkt 27 im Abstand voneinander gezeigt. Beim Zusammenbau können die Schaufeln 26 zusammen bewegt und durch Schweißen oder anderweitig aneinander befestigt v/erden. Die äußeren Enden 28 der Schöpflippen 29 der Schaufeln 26 (Pig. 1) sind langer als die inneren Enden 30, so daß bei einer Anordnung der durch den Mittelpunkt 27 (Pig. 7) verlaufenden Achse der Schöpfanordnung unter einem von der Außenkante des Tanks zum mittleren Bereich desselben geneigten winkel, die Lippenkante 28-30 im wesentlichen horizontal verläuft, um über die Länge der Schöpfanordnung 25 hinweg in der gleichen Höhe unterhalb der 'wasseroberfläche in eingriff zu treten.

Die Schaufeln 26 sind an ihren inneren Kanten (]?ig. 7) nach innen umgebogen, wie bei 31, 32 und 33 gezeigt, so daß sie einen Raum 34 zum Durchlaß bilden. Die Schaufeln 26 sind hier zwar als aus einem einzigen Stück Material mit in Längsrichtung verlaufenden Enden bestehend dargestellt, aber es

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liegt auf der Hand, daß jede Schaufel auch aus einer Vielzahl zusammengeschweißter Abschnitte bestehen kann.

Am Ende der Schaufeln 26 sind Stirnplatten 35 und 36 befestigt (3?ig. 1 iind 2). Die Stirnplatte 35 kann eine sich erveiternde ^TJelle 37 aufweisen, die mit einem Lagerungsrad 38 versehen ist, welches unter Antrieb eines vom '.Jagen 20 abgestützten llotors 45 auf einer oberhalb des oberen 3ndes der Tankwand 12 angeordneten Spur 39 abrollen kann. Die Stirnwand 36 ist, wie !Pig. 3 und 6 zeigen, mit Öffnung und axt einem Ablaßrohr 40 versehen, welches vorzugsweise mit mehreren Umlenkgliedern ausgerüstet ist, die so angeordnet sind, daß sie die von jeder Schaufel 26 gesammelte Schlammströmung trennen. Auf der Oberkante der ','and 15 ist eine Spur 43 ausgebildet, mit der ein Lagerangsglied 42 (Pig. 2) in Eingriff bringbar ist. Ziir Verstärkung der Außenkanten bzw. Lippen der Schaufeln 26 kann gegebenenfalls eine Vielzahl im Abstand voneinander angeordneter, sich tangential erstreckender Versteifungsglieder 44 vorgesehen sein.

Seim Betrieb der Abwasserklärvorrichtung 10 wird ungeklärtes Abwasser durch das :3inlaßrohr 14, das Verteilerrohr 21 für das einströmende Fluid und die nach unten weisenden perforierten Rohre 22 in den Tank 11 eingeführt. Hit Hilfe des llotors 45 wird die Schöpf anordnung 25 gedreht und nimmt dabei das Verteilerrohr 21 mit, so daß das einströmende pluid kontinuierlich im Sank verteilt wird. 5¹Xg. 4 zeigt eine Reihe von mit 47, 51 bzw. 52 bezeichneten Ansichten der Schöpfanordnung 25 während ihrer Bewegung längs der Oberfläche der Trübe in Richtung des Pfeiles 46. Bei der mit 47 bezeichneten Stellung ist die Schöpflippe 29a bereit, in den auf der Oberfläche der Trübe 49 schwimmenden Schlamm 48 einzutreten. In diesem Zeitpunkt hat die Schöpflxppe 29b den Schlamm bereits passiert und Schlamm 50 gesammelt. Bei der mit 51 bezeichneten Stellung ist die Schöpflxppe 29a in den Schlamm 48 eingetreten, und die Schöpflippe 29b hat sich nach oben bewegt, wobei sie aufgenommenen Schlamm 50 mitnimmt, der durch den ent-

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sprechenden Raum zwischen den ümlenkgliedern 41 in die Schlammkammer 16 abgegeben wird (Fig. 2).

Bei der riit 52 bezeichneten stellung ist die ijchöpflippe 29b über die oberste Stelle ihrer Bewegungsbahn hinaus bewegt und der aufgenommene Schlamm 50 völlig abgegeben worden. Die ochöpflippe 29a ist angehoben worden und gibt den von ihr aufgenommenen Schlamm 53 ab. In ähnlicher ~,^reise nimmt die Schöpflippe 29c ihre Schlammladung auf und gibt sie wieder ab. ;js sei noch erwähnt, daß diese !Construction, da sie für die von jeder der Schöpflippen 29a, 29b und 29c aufgenommenen 3chlamaengen eine getrennte Strömungsbahn bietet, au einer nahezu kontinuierlichen Strömung von Schlamm in die Schlammkammer 16 führt. Dies steht im Gegensatz zur Strömung bei einer einzigen Aufnähmeschaufel, ^s hat sich gezeigt, daß es bei einer einzigen, entsprechend vergrößerten Aufnähmeschaufel insofern zn Schwierigkeiten kommt, als die Strömungsgeschwindigkeit zwischen maximalem und minimalem Wert pulsiert, so daß es nicht möglich ist, die gewünschte Strömung von der Schöpfvorrichtung weg zu erreichen, wenn nur eine einige Schaufel vorgesehen ist. natürlich ergäbe sich die gleiche Schwierigkeit, wenn man eine Vielzahl von Schaufeln vorsähe, die zu einem einzigen Ablaßkanal führen.

Bei einem industriellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Vorrichtung mit Tanks von unterschiedlichen Durchmessern zwischen 2,44 und 13,41 m (S - 44 Fuß) versehen. Die Tiefe des Abwassers in den Tanks reicht im allgemeinen von 40,64 bis 45,72 cm (16 - 18 Zoll). Solche Tanks eignen sich zur Behandlung von 560,18 l/min bis 17 032,50 l/min (148 bis 4 500 Gallonen). Die Reinheit im ausströmenden,geklärten Wasser reicht von 10 - 100 ppm. Der Energiebedarf für den Betrieb dieser Vorrichtung liegt im Größenordnungsbereich von 1,5 kYfti pro eintausend Liter (0,75 KTh pro eintausend Gallonen). Die Verweilzeit des Wassers in den Tanks liegt im Bereich von 2,5 Minuten. Die Vorrichtung hat ein Gewicht im Größenordnungsbereich von 732 kg/m (150 lbs pro Quadratfuß), und die spe-

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zifische riärlasi; liegt bei 0,016 ~ 0,024 l/min/cm² (4-6 Gallonen pro Hinute pro Quadratfuß).

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Claims

ANSPRÜCHE

\J,. Vorrichtung aiuii Klären ungeklärten Vfassers in der Papier- und Zellstoffindustrie und ähnlichen Industrien, gekennzeichnet durch einen an seinem oberen Ende offenen zylindrischen Tank (11), eine Einlaßeinrichtung für ungeklärtes Wasser in den Tank, eine Auslaßeinrichtung für geklärtes Wasser aus dem Tank, eine Schlammauslaßeinrichtung für den Tank, die in der Mitte des Tanks angeordnet ist, eine Stutζeinrichtung (20) für eine Schöpfanordnung, die am offenen Ende des Tanks in radialer Richtung angeordnet ist, eine Einrichtung zur Drehbewegung der die Schöpfanordnung abstützenden Einrichtung um die Oberseite des Tanks herum, eine 3inrichtung zur axialen Umdrehung der Stützeinrichtung für die Schöpf anordnung, tind eine Schöpfanordnung (25), die eine Vielzahl von im wesentlichen in gleichen Abständen angeordneten Schaufeln (26) umfaßt, Vielehe um eine Kittellinie radial angeordnet und von der Stützeinrichtung unter einem 'Jinkel, der von der Außenkante

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des Tanks zur. Ilittelbei-eich desaelben geneigt ist, angeordnet sind, wobei die schaufeln sich radial in wesentlichen von der Außenkante des Tanks sun Ilittelbereich desselben erstrecken und sich ferner von der liittellinie in Richtung zur leinte des Sanies erstrecken, wobei sine in wesentlichen horizontale Lippenkante (30, 28) zum ~^::ingriff nit ungel:lärten '.'asser in i'aiik geschaffen wird.
2. Vorrichtung nach J-.nspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Schaufeln (26) nach innen gebogen sind und zwischen den nach innen gebogenen 3ereichen '.'Zinke 1 von ca. 120° bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennze i chne t, daß für die ochauieln (26) Otirnplatten (35, 36) vorgesehen sind, und daß an jedem ?:nde eine Lagereinrichtiing vorgesehen ist, die die Schöpfanordnung (25) in der Ltützeinrichtung (20) abstützt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennze i chne t, daß ein sich axial erstreckendes Unlenkglied (41) mindestens längs eines Teilabschnitts des nach innen gebogenen Bereichs der Schaufel (26) an deren Rückseite befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnplatte (36) im Ilittelbereich des Tanks (11), ein rohrförmiges Glied befestigt ist, welches zur Schlammauslaßeinrichtung führt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennze ichne t, daß für das rohrförmige G-lied für jede Schaufel (26) eine Umlenkeinrich-

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tun·-; vorgesehen ist, die das rohrfömige Glied in axialer -liehtun," unterteilt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e 1: e η η s e lehnet, daß die nach innen

Bereiche dex^ Schaufeln (26) in Längsrichtung zucir./ei.nt sind, wobei der Anordnung größere festig- Ice it verliehen wird.

•3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch g e k e η η ze i c Ii η ο t, daß für jede der Schaufeln (2S) mehrere ira Abstand voneinander angeordnete, sich tangential erstreckende y er steif ungsgli euer (44) "vorgesehen sind.

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