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T i t e 1 : Trennvorrichtung für Medien unterschiedlicher Dichte Die
Erfindung bezieht sich auf eine Trennvorrichtung für Medien unterschiedlicher Dichte,
wobei sich diese Medien auf Grund der unterschiedlichen Dichte nach oben oder nach
unten bewegen und im oberen bzw. unteren Teil der orrichtung gesammelt und/oder
abgeleitet werden.
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Es ist beispielsweise in der modernen Wasseraufbereitung seit langem
üblich und bekannt, zur Abtrennung von Sink-und/oder Schwimmstoffen sogenannte Absetzbecken
zu verwenden, die so bemessen sind, daß in ihrem Strömungsraum die Aufströmgeschwlndigkeit
niedriger ist als die Sinkgeschwindigkeit der Sinkstoffe, die sich daher am Boden
absetzen und das Wasser im oberen Teil des Beckens gereinigt abläuft.
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Da jedoch die Sinkgeschwindigkeit der Sinkstoffe umso niedriger wird,
je feiner die Korngröße der Teilchen und je niedriger ihre Dichtedifferenz zum Wasser
ist, muß die Flächen ausdehnung der Absetzbecken entsprechend groß vorgesehen werden.
Es ist ferner bekannt, die Absetzflache dieser Bekken dadurch zu reduzieren, daß
zur Lotrechten geneigte und zueinander parallel angeordnete Platten im Strömungsraum
der Becken angebracht werden, wobei diese Platten eben oder verformt gestaltet sein
können. Es hat sich nun gezeigt, daß insbesondere bei großen Wasserdurchflüssen
die konstruktive Gestaltung derartiger Vorrichtungen sehr aufwendig ist. Aus Gründen
der Stabilität muß eine derartige Vorrichtung aus vielen einzelnen Einheiten zusammengesetzt
werden.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß die gleichmäßige Beaufschlagung der
Vorrichtung mit dem zu reinigenden Medium einen Aufwand an Verteilvorrichtungen
erfordert. Hinzu kommt, daß die Platten auswechselbar zugeordnet sein müssen, um
sie von Zeit zu Zeit herausziehen und reinigen zu können.
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Ferner ist von großem Nachteil, daß aus Gründen der Stabilität die
Art der verwendbaren Materialien für die Platten begrenzt oder deren Gestaltung
aufwendig ist.
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Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine
Vorrichtung zu schaffen, in der Medien unterschiedlicher Dichte getrennt werden,
wobei deren zusätzliche Sedimentationsflächen stabil und in einheitlicher Anordnung
bis zu Großeinheiten ausgeführt werden können, und ferner eine gleichmäßige Beaufschlagung
gegeben ist und die Sedimentationsflächen nicht mehr zur Reinigung aus der Vorrichtung
entnommen werden müssen und zudem diese Flächen aus einer Jielzahl von Materialien
gestaltet und verwendet werden können.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Trennvorrichtung
für Medien unterschiedlicher Dichte dadurch gelöst,
daß in einem
Sedimentattons- oder Klärbehälter zusätzliche Sedimentationsflächen durch an sich
bekannte Füllkörper, beispielsweise Raschigringe, gebildet werden.
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Durch diese Verwendung von Füllkörpern als zusätzliche Sedimentationsflächen
in einem Klärbehälter wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
vorteilhaft gelöst, sondern es wird zudem ermöglicht, in einem einzigen Behälter
verschieden große Sedimentationsflächen vorzusehen, und zwar angepaßt der fortschreitenden
Klärung des Mediums beim Durchströmen der Füllkörperschichten, also größere Sedimentationsfläche
in den schon weitgehend geklärten Bereichen, wo die Korngröße im Sinkstoff-Restgehalt
des Mediums kleiner ist. Von wesentliche. Vorteil ist nun, daß diese zusätzlichen
Sedimentationsflächen in Form regetlos geschütteter Füllkörper, beispielsweise Raschigringe;
eingebracht werden, die, außer einer Auflagefläche, keinerlei apparativen Aufwand
und erst recht keinen Montageaufwand erfordern.
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Schüttungen dieser Art sind außerordentlich stabil und können für
große Durchsätze auch großvolumig ausgeführt werden, und zwar in einer einzigen
Einheit. Es hat sich ferner gezeigt, daß das Anströmen und die Beaufschlagung der
Fül1-körperschicht durch den Stutzboden für die Füllkörper hindurch problemlos ist,
was einen großen Vorteil darstellt.
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Weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Sedimentationsflächen,
also die Füllkorer, zur Reinigung nicht aus dem Behälter entnommen wer en, sondern
durch geeignete Maßnahmen und Vorrichtungen n diesem selbst gereinigt werden. Füllkörperschüttungen
in der erfindungsgemäßen Anwendung sind bekanntermaßen in sich sehr stabil, so daß
auch weniger feste Materialien, wie z. B. Kunststoffe, zu ihrer Herstellung verwendet
werden können, woraus sich der besondere Vorteil ergibt, daß eine große Materialauswahl
für die Anpassung an die zu sedimentierenden Stoffe zur Verfügung steht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß Vibrationen in den Füllkörperschichten und/oder am Behältermantel angebracht
sind, die intermittierend die Füllkörper kurzzeitig bewegen und dabei die sedimentierten
Stoffe, die nicht durch die Schwerkraft allein nach unten rutschen, zum Absinken
bringen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Füllkörper aus einem Material
verwendet werden, das leichter als das durchströmende Medium, beispielsweise Wasser,
ist, die Füllkörper also im Betrieb an einem oben liegenden Stützboden anliegen.
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Falls sedimentierte Stoffe, die nicht selbsttätig nach unten gerutscht
sind, entfernt werden müssen, wird das an sich durchströmende Medium mehrfach abgelassen
und wieder aufgefüllt, wodurch sich ein Umschichten der Füllkörper und damit ein
Absinken der sedimentierten Stoffe ergibt.
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Eine besonders vorteilhafte Methode zur Reinigung besteht darin, daß
in die Füllkörperschicht Luft eingeblasen wird, während der Ourchfluß des Mediums
null ist.
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Ein zusätzlicher Vorteil der gefindungsgemäßen Vorrichtung besteht
auch darin, daß die Füllkörperschichten in Abschnitte oder Segmente aufgeteilt sind,
die alternierend für eine Reinigungsphase der Füllkörper eingeschaltet werden. Auf
diese Weise ist ein ununterbrochener Betrieb der Vorrichtung möglich.
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Ferner hat sich als Vorteil ergeben, daß in dem durchströmenden Medium
emulgierte leichtere Medien, wie beispielsweise Ul in Wasser, in den Füllkörperschichten
koagulieren und in größeren Tropfen schnell nach oben steigen und sich in einem
oben liegenden Abscheider leicht abziehen lassen.
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Dieser Vorteil ist von besonderer Bedeutung, da sehr oft nicht nur
Sinkstofte, sondern damit vermischt auch Schwimmstoffe abgeschieden werden müssen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch eine Trennvorrichtung
für Medien unterschiedlicher Dichte mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Füllkörperschicht,
wobei die Füllkörper schwerer als das durchströmende Medium sind, Fig. 2 einen Längsmittelschnitt
wie in Fig. 1, aber mit Füllkörper, die leichter als das durchströmende Medium sind,
Fig. 3 einen Längsmittelrchnitt durch eine Trennvorrichtung für Medien unterschiedlicher
Dichte mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Aufteilung in mehrere Füllkörperschichten
unterschiedlicher Flächendichte, Fig. 4 einen Längsmlttelschnltt durch eine Trennvorrichtung
für Medien unterschiedlicher Dichte mit einer erfindungsglmäßen Längsteilung der
Füllkörperschicht sowie Zuführungen für Druckluft.
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In einem Behälter 1 befindet sich eine Füllkörperschicht 2, die auf
einem unteren Stützboden 3 liegt und von einem oberen Stützboden 4 begrenzt wird.
Durch die uführung 5 strömt das zu reinigende Medium in den Behä.ter 1 und durch
den unteren Stützboden 3 In die Fulikörperschicht, durchströmt diese von unten nach
oben und verläßt den Behälter durch den oberen Stützboden 4 und den Ablauf 6. Beim
Durchströmen der Füllkörperschicht 2 sedimentieren die Sinkstoffe auf die von den
Füllkörpern gebildeten Sedimentationsflächen, die in regelloser Schüttung in überwiegender
Anzahl
schräg nach unten gerichtet sind. Während das zu reinigendde
Medium nach oben strömt, rutschen die sedimentierten Sinkstoffe im Gegenstrom dazu
auf den schrägen Flächen von Füllkörper zu Füllkörper nach unten und sammeln sich
im Schlammsammelraum 7. Der Schlamm wird durch das Ventil 8 kontinuierlich oder
intermittierend abgelassen. Je nach Konsistenz und Adhäsionseigenschaften der Sinkstoffe
kann sich auf den Sedimentationsflächen eine mehr oder weniger dicke Schicht ablagern.
Sie läßt sich von Zeit zu Zeit dadurch ablosen und zum Absinken bringen, daß in
der Füllkörperschicht ein Vibrator 9 die Füllkörper kurzfristig bewegt und/oder
geringfügig umschichtet. Flächen mit geringer Neigung werden steiler und die Sinkstoffe
gleiten nach unten.
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Geeignet sind auch Vibratoren 10, die durch die Behälterwand 1 hindurch
die gleiche Wirkung erzeugen.
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Ein andere Art der Reinigung der Sedimentationsflächen, ohne Vibratoren,
zeigt Fig. 2. Hier werden Füllkörper 11 aus einem Material benutzt, das leichter
als das hindurchströmende Medium ist, das heißt, die Füllkörper schwimmen und werden
vom oberen Stützboden 12 in ihrer Lage gehalten.
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Ihre Funktion ist die gleiche wie in Fig. 1, sie reinigen das durch
die Zuführung 5 und das Ventil 13 einströmende Medium durch Abscheidung der sedimentierenden
Sinkstoffe, während das Medium durch den oberen Stützboden 12 und den Oberlauf 6
den Behälter verläßt und die sedimentierten Sinkstoffe nach unten in den Sammelraum
7 fallen, wo sie durch das Ventil 8 ablaufen können. Wird es nun notwendig, aus
den oben beschriebenen Gründen die Sedimentationsflächen zu reinigen, so wird das
Zulaufventil 13 geschlossen und über das geöffnete Ventil 14 der Behälter 1 teilweise
oder ganz entleert. Dabei fallen die Füllkörper 11 auf den unteren Stützboden 3
und schichten sich um, wobei alle Flächen eine andere Schräglage zur Lotrechten
einnehmen. Beim Wiedereinströmen des Mediums durch das Ventil 13, wobei das
Ventil
14 geschlossen ist, schwimmen die Füllkörper 11 auf und legen sich wieder, mit ganz
anderer Verteilung der Sedimentationsflächen, an den oberen Stützboden 12 an. Die
abgelagerten Sinkstoffe fallen nun nach unten in den Sammelraum 7 und die Sedimentationsflächen
sind weitgehend blank für die Wiederaufnahme neuer Sinkstoffe.
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Wenn das zu reinigende Medium durch eine gewisse Füllkörperschicht
15 hindurchgeströmt ist, wie Fig. 3 zeigt, hat sich ein Teil der Sinkstoffe bereits
abgeschieden, und zwar zuerst der grobkörnige Anteil. Im Medium selbst verbleibt
demnach eine geringere Menge an Sinkstoffen, die auch eine geringere mittlere Korngröße
hat. Entsprechend wird die Füllkörperschicht 16, durch die das Medium nun strömt,
mit höherer Flächendichte ausgeführt, d.h. es werden kleinere Füllkörper verwendet
als in der Schicht 15. In diesem Beispiel der Fig. 3 erfolgt schließlich die Feinreinigung
in der Schicht 17, die mit der höchsten Flächendichte aller Schichten ausgeführt
ist. Die Schichten liegen auf den Stutzböden 18, 19 und 20 und werden vom oberen
Stützboden 21 begrenzt. Nach Durchströmung aller Schichten verläßt das Medium durch
das Ventil 22 den Behälter 1 und der Schlamm sammelt sich im Raum 7. Fig. 3 zeigt
ferner0 daß sich die in den Füllkörperschichten koagulierten Leichtstoffe, z.B.
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O1, auf dem durchströmenden Medium schwimmend, im Raum 23 ansammeln
und durch den Oberlauf 24 den Behälter 1 verlassen.
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Fig. 4 zeigt einen Behälter 1, in dem die Fullkörperschicht durch
die Trennwand 25 in zwei Abschnitte, nämlich 26 und 2; aufgeteilt ist. Beide Füllkörperschichten
haben von unten nach oben zunehmende Flächendichte und liegen auf dem unteren Stützboden
28 und werden von dem oberen Stützboden 29 begrenzt. Wie bei den Behältern der anderen
Figuren erfolgt der Zulauf des zu reinigenden Mediums durch die
Zuführung
5. Das Medium durchströmt beide Füllkörperschichten 26 und 27 und verlaßt in gereinigtem
Zustand durch die Ventile 30 und 31 den Behälter 1. Soll nun beispielsweise die
Schicht 26 gereinigt werden so wird Ventil 30 geschlossen, wodurch der Aufstrom
in der Schicht 26 null wird. Der Ablaut des gereinigten Mediums erfolgt nur noch
durch das Ventil 31. Wird nun der Vibrator 32 eingeschaltet, so fallen die sedimentierten
Sinkstofte, die noch in den Füllkörpern liegen, in den Sammelraum X und die Füllkörperschicht
d6 wird wieder aufnahmefahig für neue Sinkstoffe. Ist der Reinnigungsvorgang beendet,
so wird das Ventil 30 wieder geoffnet, so daß der Ablauf des gereinigten Wassers
wieder durch beide Ablaufventile, 30 und 31, erfolgen kann. Steht die andere Füllkörperschicht
27 zur Reinigung an, so wird sinngemäß unter Einschaltung des Vibrators 33 verfahren.
Erfindungsgemäß wird durch diese alternierende Einschaltung der Vihratoren und Füllkörperdurchströmung
ein ununterbrochener Betrieb der ganzen Vorrichtung ermöglicht. Eine weitere Möglichkeit
zur Reinigung der Füllkörperschichten 26 und 27, ohne Vibratoren zu benutzen und
ohne den Behälter zu entleeren, besteht darin, Luft alternierend durch die Zuführungen
34 und 35 zu pressen, während jeweils die zugehörigen Ventile 30 bzw. 31 geschlossen
sind.