DE2946338A1

DE2946338A1 - Verfahren zur wasseraufbereitung, abwasserreinigung und reinigung von verunreinigtem wasser sowie zur schlammverdichtung und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2946338A1
Application number: DE19792946338
Authority: DE
Inventors: Ryszard Dipl Ing Kiliszek; Wojciech Dr Ing Krolikowski; Ryszard Dipl Ing Przybylowicz
Original assignee: CT TECH KOMUNAL
Current assignee: CT TECH KOMUNAL
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1980-05-29
Also published as: GB2035285A; FR2441587B1; GB2035285B; SU1068026A3; NO793730L; FR2441587A1; DD146938A5; GR68697B; CS226713B2

Description

HOFFAIANN · ΚΙΤΓ,Ε Λ PARTNKR

P AT E N TAN WÄLT E

OR. ING. E. HOFfMANN (1930-1976) . DIPL.-I N G. W. E ITLE · 0 R. R E R. N AT. K. H O F FM AN N . D I PL.· I N G. W. LE H N

DIPl.-ING. K. FOCHSlE · DR. RER. NAT. B. HANSEN AIABEllASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH E N 81 · TE LE FO N (089) 911087 . TE LEX 05-29619 (PATH E)

Centrum Techniki Komunalnej, Warschau (Polen)

Verfahren zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser sowie zur Schlammverdichtung und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser, insbesondere von fett- und ölartige Stoffe enthaltendem Wasser, mit welchem durch Koagulation und Gasflotation, insbesondere durch Luftflotation, aus dem Wasser verschiedenartige Verunreinigungen, insbesondere in Form von Suspensionen, Kolloiden, Emulsionen oder chemisch auszufällenden Zugaben und löslichen Verunreinigungen entfernt werden. Das Verfahren ist auch zur Verdichtung von hydratisiertem Schlamm geeignet. Die

030022/0744

Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser sowie zur Schlammverdichtung.

Die bekannten einschlägigen Verfahren sind gekennzeichnet durch die gesonderte Durchführung der einzelnen Arbeitsgänge. Die Koagulation wird dabei in zwei Phasen durchgeführt: In der ersten Phase wird der Flüssigkeit ein Koagulationsmittel zugegeben und schnell gerührt, während in der zweiten Phase die Flüssigkeit zusammen mit dem Koagulationsmittel langsam gerührt wird. In dieser Zeit erfolgt die Flockung, d.h. das Anwachsen der anfangs gebildeten Flocken und die Adsorption durch diese sehr feinen Suspensionen und Kolloidteilchen. Die Flotation umfaßt ebenfalls zwei Phasen. Zunächst wird die Flüssigkeit unter erhöhtem Druck mit Luft gesättigt, wonach sie über ein Druckminderungsventil zum Flotationsbehälter geführt wird, in dem infolge einer plötzlichen Druckänderung aus der Flüssigkeit Gasblasen ausgeschieden werden, die die Verunreinigungen mitreissen. Ein Nachteil dieser Durchführung der Flotation besteht in der Bildung von großen Luftblasen, welche in der Flotationskammer Turbulenzbedingungen hervorrufen, welche die ausgeflockten Agglomerate der aus der Flüssigkeit zu entfernenden Verunreinigungen nachteilig beeinflussen. Diese Faktoren bewirken eine Erniedrigung der Reinigungseffektivität» Ein Nachteil des Mehrstufenverfahrens selbst besteht in der Notwendigkeit, die einzelnen Arbeitsgänge zu synchronisieren und jede Verfahrensstufe zu kontrollieren.

Es ist ferner u.a. aus der PL-PS 77428 ein Verfahren zur Flüssigkeitsreinigung durch Flotation bekannt, bei welchem die gereinigte Flüssigkeit zusammen mit dem Koagulationsmittel und Luft in eine Saturationskammer eingeführt wird, in welcher das Gemisch nicht weniger als 3 Minuten bleibt, das dann ohne

030022/07U " ⁷ "

Druckänderung zu einer Flotationssäule geleitet wird, in welcher der hydrostatische Druck in der Flüssigkeit mit der Durchströmung nach oben abnimmt. Dadurch erfolgt eine kontinuierliche Ausscheidung von Luftblasen aus der Flüssigkeit, die sich mit den vorher gebildeten Suspensionen verbinden und diese an die Oberfläche auftreiben.

Die bekannten Anlagen zur Koagulation und Flotation im Zusammenhang mit der Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Schlammverdichtung bilden Einfunktionseinheiten, welche miteinander in Reihensystemen nach dem Verfahrensschema, daß zuerst die Koagulation und anschließend die Flotation erfolgt, zusammenarbeiten. Die Anlagen zur Koagulation besitzen einen Rühr- und Flockungsbehälter und sind mit speziellen mechanischen Einrichtungen zur Durchführung eines schnellen und langsamen Rührens versehen. Die Anlagen zur Flotation bestehen aus einer Saturationskammer und einem Fiotationsbehälter, wobei zwischen der Kammer und dem Behälter ein Druckminderungsventil angeordnet ist, welches eine plötzliche Druckänderung in der durch das Ventil hindurchtretenden Flüssigkeit und somit die Ausscheidung von Luftblasen bewirkt, die die Verunreinigungen mitreissen. Ein Nachteil solcher Einrichtungen besteht in der Notwendigkeit der Durchführung eines separaten Betriebes und einer getrennten Kontrolle jeder Einrichtung bei gleichzeitiger Synchronisation der darin verlaufenden Arbeitsgänge.

Es ist darüber hinaus aus der PL-PS 77428 eine Anlage zur Flüssigkeitsreinigung, insbesondere zur Wasserreinigung, durch Flotation bekannt. Die Anlage besteht aus einem säulenförmigen, mit Flüssigkeit gefüllten Flotationsbehälter, in dessen unterem Teil eine Saturationskammer eingetaucht ist. Der Saturationskammer wird durch eine Leitung die zu reinigende Flüssigkeit zusammen mit dem Koagulationsmittel

030022/07U

zugeführt, wobei an diese Leitung eine weitere Leitung angeschlossen ist, durch welche Gas gefördert wird. In der Saturationskaminer wird das Gas in der Flüssigkeit in einer der Flüssigkeitssäulenhöhe in dem Flotationsbehälter entsprechenden Menge gelöst und der Gasüberschuß wird durch die an die Kammer angeschlossene Leitung abgeleitet. Gleichzeitig wird das Koagulationsmittel intensiv mit der Flüssigkeit gerührt, wodurch die Ausscheidung von flockenartiger Suspension aus der Flüssigkeit herbeigeführt wird. Die gesättigte Flüssigkeit fließt aus der Saturationskammer durch Löcher in die in dem Flotationsbehälter befindliche Flüssigkeit hinein, wobei die Durchströmung der beiden Flüssigkeiten ohne wesentliche Druckänderungen gegenüber dem in der Kammer herrschenden Druck erfolgt. Im Verlauf der Strömung der Flüssigkeit in der Säule nach oben nimmt der hydrostatische Druck in der Flüssigkeit ab, wodurch aus der Flüssigkeit kontinuierlich in großen Mengen sehr kleine Luftblasen ausgeschieden werden, die an die gebildete Flockensuspension anhaften. Der Flotationsbehälter besitzt in seinem oberen Teil eine Erweiterung mit Abflußrinnen für die geklärte Flüssigkeit und die flotierten Verunreinigungen.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die verunreinigte Flüssigkeit den gleichzeitig verlaufenden Vorgängen der Koagulationsmittel- oder Polyelektrolytauflösung und der Gassaturation bei voller Vermischung und Zirkulation unter einem nicht 0,4 atm unterschreitenden Druck und während einer nicht zwei Minuten unterschreitenden Zeit unterzogen wird. Danach wird diese Flüssigkeit bei langsamer und gerichteter, die Flockung der Verunreinigungen begünstigenden Strömung gleichzeitig verlaufenden Vorgängen einer langsamen und gleitenden Dekompression und Flockung der Verunreinigungen während einer nicht eine Minute unterschreitenden Zeit unterzogen, in deren Lauf im Inneren und um die zu flockenden Agglomerate der Verunreinigungen Luftmikroblasen ausgeschieden werden und sich

030Ö22/07U

_ 9 —

die die Oberfläche der aufzubereitenden Flüssigkeit flotierenden Strukturen bilden.

Die Vermischung der Flüssigkeit mit den Chemikalien und ihre Saturation wird im unteren Teil der Flüssigkeitssäule geführt, in welchem der Druck am höchsten ist. Die Flockung und Dekompression verlaufen in der Zone vom unteren bis zum oberen Teil der Flüssigkeitssäule, in welcher Zone der Druck stets abnimmt. Die Abscheidung und Sammlung der flotierten Verunreinigungen erfolgen hingegen im oberen Teil der Flüssigkeitssäule, wo der Druck am niedrigsten ist. Die Vermischung mit dem Koagulationsmittel und die Saturation und Dekompression sowie die Flockung werden kontinuierlich während der Durchströmung der Flüssigkeit von unten nach oben geführt, wobei die Kennwerte des Verfahrens durch die Höhe der Flüssigkeitssäule, d.h. die Druckgröße, durch Laufzeit des Verfahrens sowie durch den Rezirkulationsgrad der Reinigung der Flüssigkeit, d.h. durch den Verdünnungsgrad der verunreinigten Flüssigkeit, geregelt werden.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser oder zur Schlammverdichtung umfaßt eine unterhalb des Flotationsbehälters angeordnete und mit diesem Behälter mittels einer Rohrverbindung zur Erzielung einer Flockung und Dekompression verbundene Saturationskammer. In dieser Rohrverbindung erfolgt eine langsame Durchströmung der Flüssigkeit nach gerichteten Strahlen und eine Flockung sowie gleichzeitig eine langsame Dekompression.

An den unteren Teil der Saturationskammer ist die Druckleitung einer Pumpe angeschlossen, die die zur Verarbeitung bestimmte Flüssigkeit oder den Schlamm fördert. Die Druckleitung der Pumpe ist zusätzlich mit. einer Zuflußleitung für das Flotations- oder Koagulationsmittel und mit einer Zuluftleitung

Ö30022/07U

- 10 -

verbunden. Im Inneren des Flotationsbehälters ist in dessen unterem Teil symmetrisch ein unterer Zylinder angeordnet, während im oberen Behälterteil ebenfalls symmetrisch, jedoch nicht über dessen Länge, zwischen der Behälterwand und der Wand des unteren Zylinders ein oberer Zylinder aufgehängt ist.

Es ist von Vorteil, wenn der Flotationsbehälter in seinem unteren Teil ein zylindrisches Verlängerungsstück aufweist, in welchem der untere Zylinder koaxial aufgehängt ist, ohne den Behälterboden zu berühren.

Am Rande des Flotationsbehälters befindet sich eine überlaufrinne zum Abfluß der geklärten Flüssigkeit. Innerhalb des oberen Zylinders ist hingegen ein überlauftrichter zusammen mit einer Leitung zur Ableitung der flotierten Verunreinigungen angeordnet. Die Rohrverbindung zur Flockung und Dekompression ist als spiral- oder sinusförmiges Rohr aus elastischem Werkstoff oder beweglich verbundenen Segmenten ausgebildet, dessen Länge einstellbar ist. Diese Rohrverbindung kann entweder senkrecht oder unter einem gewissen Winkel geneigt angeordnet werden. Die Bodenhöhe des Flotationsbehälters ist gegenüber der Saturationskammer einstellbar und beträgt nicht weniger als 5 m. Die überlaufrinne, durch welche die Flüssigkeit abgeleitet wird, ist durch eine Rezirkulationsleitung mit dem Behälter der zur Aufbereitung bestimmten Flüssigkeit verbunden. Auf der ganzen Länge der Rohrverbindung zur Flockung und Dekompression sind Entlüftungsventile zur Ableitung des Luftüberschusses angeordnet.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der hohen Effektivität des Prozesses, was sich aus der guten Ausbildung von Luftmikroblasen innerhalb der flockenden Verunreinigungen ergibt. Die Luftblasen sind sehr fein und scheiden

030022/0744

sich langsam ab, wodurch sie keine Störungen der Flockung verursachen. Die erfindungsgemäße Anlage ist eine Mehrfunktionsanlage zur parallelen Durchführung der Koagulation und Flotation und findet Anwendung sowohl zur Wasser- und Abwasserreinigung wie auch zur Schlammverdichtung.

Die Anlage ist durch eine einfache Konstruktion und niedrige Herstellungskosten gekennzeichnet.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Anlage erläutert.

Die Anlage umfaßt eine Saturationskammer 1, die mittels einer Rohrverbindung 2 zur Erzielung einer Flockung und Dekompression mit dem oberhalb der Saturationskammer angeordneten Flotationsbehälter 3 verbunden ist.

An die Saturationskammer 1 ist in deren unterem Bereich die Druckleitung 5 einer Pumpe 4 angeschlossen, mittels der in der Kammer 1 Rohwasser, Abwasser oder flüssiger Schlamm umgewälzt wird. Die Druckleitung 5 ist mit der Druckleitung 7 einer Dosierpumpe 6 verbunden, mittels welcher das Flotationsmittel und das Koagulationsmittel gefördert werden. Die Druckleitung 5 ist ferner mit der Druckluftzuleitung 8 eines Kompressors 9 verbunden.

Der untere Teil des Flotationsbehälters 3 in Form eines senkrechtstehenden, zylindrischen Behälters ist als zylindrisches Verlängerungsstück 10 augestaltet, dessen Durchmesser kleiner ist als der des oberen Behälterteiles. In diesem Verlängerungsstück 10 sowie teilweise in dem oberen Behälterteil ist koaxial zu diesen ein unterer Zylinder 11 derart aufgehängt, daß dieser den Behälterboden nicht berührt. Im oberen Teil des Behälters 3 ist ferner ein oberer Zylinder 12

G30022/07U

befestigt/ der den unteren Zylinder 11 in dessen oberen Teil umfaßt.

Die Durchmesser der einzelnen Behälterteile und der Zylinder sind so ausgewählt, daß zwischen diesen Bauteilen Räume bestehen, die eine freie Strömung von Flüssigkeit ermöglichen.

Innerhalb des oberen Zylinders 12 ist in dessen oberen Teil ein mit einer die flotierten Verunreinigungen nach außen abführenden Ausgangsleitung 14 verbundener Überlauftrichter 13 angeordnet.

Im Inneren des Flotationsbehälters ist an dessen Rand eine Überlaufrinne 15 zur Abgabe der geklärten Flüssigkeit angeordnet. Diese Rinne 15 ist mit einer Abflußleitung 16 und mit einer Rezirkulationsleitung 17 verbunden, welche die geklärte Flüssigkeit zur Verdünnung der Rohflüssigkeit in diese einleitet.

Die Rohrverbindung 2 ist in Form eines Spiralrohres aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet, dessen Länge einstellbar ist.

Der Flotationsbehälter 3 ist auf einer höhenverstellbaren Tragkonstruktion 18 angeordnet. An der Rohrverbindung 2 sind Entlüftungsventile 19 vorgesehen, die der Abführung eines Gasüberschusses in der Rohrverbindung 2 dienen.

Q30022/0744

Claims

HOFFMANN · EITLE & PAKTNER PAT K N TAN WALTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) ■ DI PL.-I N G. W. E ITLE · D R. R E R. N AT. K. H O F FMAN N · D I Pt.-1 N G. W. IE H N DIPl. ING. K. FOCHSlE · DR. RER. NAT. B. HANSEN AIABE LlASTRAS S E 4 (STERNHAUS) · D-8000 MU N CH E N 8! · TE LE FO N (089) 911067 · TE LE X 05-29619 (PATH E) 32 684 v/er Centrum Techniki Komunalnej, Warschau (Polen) Verfahren zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser sov/ie zur Schlammverdichtung und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens Patentansprüche

1. Verfahren zur Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von verunreinigtem Wasser, insbesondere von fett- und ölartige Stoffe enthaltendem Wasser, durch Koagulation und Gasflotation, insbesondere durch Luftflotation, sov/ie zur Schlammverdichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die verunreinigte Flüssigkeit den gleichzeitig verlaufenden Vorgängen der Koagulationsmittel- oder Polyelektrolytauflösung und Gassaturation bei voller Vermischung und Zirkulation unter einem nicht 0,5 atm unterschreitenden Druck und während einer nich zwei Minuten unterschreitenden Zeit unterzogen wird, wonach diese Flüssigkeit bei langsamer und gerichteter, die Flockung begünstigender Strömung während einer nicht eine Minute unterschreitenden Zeit den gleichzeitig verlaufenden Vorgängen der langsamen und gleitenden Dekompression und Flokkung der Verunreinigungen unterzogen wird, in deren Verlauf sich innerhalb und um die flockenden Agglomerate der

030022/0744

- 2 ORIGINAL INSPECTED

Verunreinigungen Mikroluftblasen ausbilden, welche die die Oberfläche der aufzubereitenden Flüssigkeit flotierenden Strukturen bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vermischung der Flüssigkeit mit den Chemikalien und deren Saturation im unteren Teil der Flüssigkeitssäule, in dem der Druck am höchsten ist, die Flockung und Dekompression in der Zone vom unteren zum oberen Teil der Flüssigkeitssäule, in der der Druck stets abnimmt, und die Abscheidung und Sammlung der flotierenden Verunreinigungen im oberen Teil der Flüssigkeitssäule, in dem der Druck am niedrigsten ist, durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung mit dem Koagulationsmittel und Saturation sowie Dekompression und Flockung kontinuierlich während der Durchströmung der Flüssigkeit von unten nach oben geführt werden, wobei die Kennwerte des Verfahrens durch die Höhe der Flüssigkeitssäule, d.h. die Druckgröße, durch die Zeitdauer des Verfahrens sowie durch den Rezirkulationsgrad der zu reinigenden Flüssigkeit, d.h. durch den Verdünnungsgrad der verunreinigten Flüssigkeit, geregelt werden.

4. Anlage zur Wasserarufbereitung, Abwasserreinigung und Reinigung von insbesondere fett- und ölartige Stoffe enthaltendem Wasser und zur Schlanunverdichtung durch Koagulation und Gasflotation, insbesondere durch Luftflotation, bestehend aus einem Flotationsbehälter und einer Saturationskammer, dadurch gekennzeichnet , daß die Saturationskammer (1) mit ihrem Boden unterhalb des Flotationsbehälters (3) angeordnet und mit diesem Behälter mittels einer Rohrverbindung (2) zur Erreichung einer Flockung und Dekompression verbunden ist, in welcher die langsame Durchströmung der Flüssigkeit nach

030Ö22/07U - 3 -

gerichtetes Strahlen und Flockung sowie gleichzeitige langsame Dekompression erfolgt, und daß im Inneren des Flotationsbehälters (3) in dessen unteren Teil symmetrisch ein unterer Zylinder (11) angeordnet ist, während zwischen der Wand des Flotationsbehälters (3) und der Wand des unteren Zylinders (11) ein nicht über die gesamte Länge des Behälters (3) sich erstreckender oberer Zylinder (12) aufgehängt ist, und daß außerdem am Rande des Flotationsbehälters (3) eine überlaufrinne zum Abfluß der geklärten Flüssigkeit (15) und im Inneren des oberen Zylinders (12) ein Überlauftrichter (13) zusammen mit einer Leitung (14) zur Ableitung der flotierten Verunreinigungen angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindung zur Flockung und Dekompression (2) als spiral- oder sinusförmiges Rohr aus elastischem Werkstoff oder axial zueinander verschieblichen Segmenten ausgebildet ist, dessen Länge einstellbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Höhe des Flotationsbehälters (3) gegenüber der Saturationskammer (1) aufgrund der veränderlichen Länge der Rohrverbindung (2) oder deren Einbau unter verschiedenen Neigungswinkeln beliebig ist, wobei der Höhenunterschied des Behälters (3) und der Kammer (1) nicht weniger als 5 m beträgt.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die überlaufrinne (15) durch eine Rezirkulationsleitung (17)mit dem Behälter der zur Aufbereitung bestimmten Flüssigkeit verbunden ist.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrverbindung

O3OO22/O7U

zur Flockung und Dekompression (2) mit Entlüftungsventilen (19) versehen ist.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Flotationsbehälter (3) in seinem unteren Teil ein zylindrisches Verlängerungsstück (10) aufweist, in welchem symmetrisch der untere Zylinder (11) derart aufgehängt ist, daß dieser den Behälterboden nicht berührt, wobei dieser Zylinder (11) in seinem oberen Teil von dem oberen Zylinder (12) umfaßt ist, so daß die innerhalb des Flotationsbehälters (3) strömende Flüssigkeit einer Rezirkulation unterliegt.

030022/0744