DE3231844A1 - Verfahren und vorrichtung zur wasserbehandlung, insbesondere trinkwasserbereitung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wasserbehandlung, insbesondere trinkwasserbereitung

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Description

Lenox Institute for Research, Inc., Lenox, Massachusetts, USA
Verfahren und Vorrichtung zur Wasserbehandlung, insbes. Trinkwasserbereitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Technischer Hintergrund der Erfindung:
Der Trinkwasserbedarf ist soweit angestiegen, daß auch geringerwertige Wasservorkortunen zur Trinkwasserbereitung herangezogen werden müssen. Dieses Rohwasser muß in seiner Qualität entsprechend verbessert werden, so daß es klar und frei von schwebenden Partikeln, schädlichen Bakterien und organischen Stoffen ist. Durch Chlorierung und Oxydationsprozesse erreicht man Sicherheit gegen Bakterien bzw. Seuchen; suspendierte Partikel können entfernt werden durch Flotation und Filtrierung.
Bei der Flotation und Filtrierung kann man eine Ausflockung mit Alaun oder anderen Chemikalien vornehmen, die mit gelösten bzw. suspendierten Stoffen im Wasser reagieren, so daß sich Flocken bilden. Diese Ausflockungen oder Flocken sind zunächst mikroskopisch
klein und haben eine flaumige Struktur, ähnlich Schneeflocken oder Wollbüschel.
Wegen der hohen Kosten verwendet man möglichst geringe Mittel an Flockungs-Chemikalien. Dafür wird dann eine längere Zeitspanne der Einwirkung benötigt. Bei bzw. nach der Bildung der Flocken soll das Wasser nicht unnötig bewegt werden, etwa durch Pumpen und Leitungen, wodurch die Flocken aufgebrochen werden würden; vielmehr ist eine schonende Behandlung nötig, um die Flockungs-Chemikalien ausreichend in Kontakt mit dem Wasser zu bringen, so daß sich kleine Flocken bilden, die sich zu größeren Flocken oder Büscheln zusammenfügen. Diese größeren Flocken fangen dann kleinere Partikel in ihrer flaumigen Struktur auf. Die (theoretische) Absetzgeschwindigkeit der Flocken beträgt etwa 2,5 cm/min, was in eine Klärleistung von ca. 15 l/min χ m2 resultiert.
Beim Flotations-Prozess wird Luft in das Wasser eingebracht und es setzen sich mikroskopisch kleine bzw. sehr kleine Luftblasen an den Flocken an, so daß die Flocken aufschwimmen mit (theoretisch) etwas 30 cm/min, woraus sich eine Leistung von ca. 306 l/min χ m2 (7,5 gallons/min per square foot) Klarwasser (je m2 Flotationsfläche) Leistung ergibt. Der Flotationsprozess ist also (rd. zwanzigfach) schneller bzw. leistungsfähiger als der Sedimentationsprozess.
Ein derartiger Flotations-Apparat ist bekannt aus der US-PS 4 022 696 vom 10. Mai 1977 (des Erfinders in der vorliegenden Anmeldung). Der Flotationstank ist dabei relativ niedrig (im Vergleich zur Fläche). Zwischen dem oberen Rand des Behälters und einem inneren (konzentrischen) Einsatz läuft ein motorisch getriebener Wagen um. Durch ein zentrales Steigrohr und ein an dieses angeschlos-
**5 senes, sich radial über den Tank erstreckendes, perforiertes Rohr wird das Rohwasser zugeführt, dem zuvor Luft und Flockungsmittel injiziert wurde. Beim Austritt aus der Zuleitung entspannt sich das Wasser und es bilden sich
kleine, mikroskopische Blasen, die sich an suspendierte Partikel anlagern und diese nach oben aufschwemmen bzw. flotieren. Die Umlaufzeit des erwähnten Laufwagens, mit der Abschöpfvorrichtung, beträgt etwa 2 bis 3 min, so daß
g jeweils innerhalb einer Umlaufzeit die suspendierten Partikel im wesentlichen an die Oberfläche flotiert und aufgeschwemmt sind, also abgeschöpft werden können.
Der Flotationsschaum wird abgeschöpft mittels einer rotierenden spiraligen Schöpfvorrichtung, aus der der Flotationsschaum in ein Schaum-Abteil im Zentrum der Vorrichtung gelangt. Gleichzeitig fließt Klarwasser aufgrund der Schwerkraft durch eine Auslaßleitung am unteren Ende des Behälters. Eine evtl. Nachklärung kann sich mittels bekannter Filter anschließen.
Summarische Erläuterung der Erfindung:
Vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens nach der erwähnten US-PS 4022696 (entsprechend DE-OS 27 13 088). Bei dieser Verbesserung werden Flotation und Filtration angewendet. Dank der Erfindung werden für die Trinkwasseraufbereitung verbesserte Ergebnisse mittels eines einfachen und kompakten Gerätes erreicht. Die Verweildauer des Wassers in dem Gerät beträgt zwischen 5 und 20 min; die Klärleistung liegt zwischen ca. 81,4 und 203,4 l/min χ in2 (5 - 20 gallons per minute per square foot). Der Behandlungsbehälter ist ungefähr nur ein Drittel so hoch wie der bei vorbekannten Anlagen. Wie bisher läuft der Wagen auf dem Rand des Behandlungsbehälters einerseits und einer inneren Laufbahn andererseits. Rohwasser wird durch eine zentrale Zuflußleitung zugeführt und mittels des Laufwagens bzw. einer auf ihm installierten Verteileinrichtung in den Behälter gegeben. Auf dem Laufwagen ist ferner eine langsam bewegliehe Abschöpfvorrichtung zum Abschöpfen oder Abstreifen des Flotationsschaumes oder Schlammes von der Wasseroberfläche vorgesehen. Eine zweite solche Abschöpfvorrichtung kann vorgesehen sein zum Abschöpfen und Rückführen eines
-A-
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Teiles des Flotationsschaumes, zwecks Unterstützung des Aufflockens.
Gemäß der Erfindung ist auf dem Boden des Behälters ein Filter vorgesehen zur Entfernung von unflotierten Flocken und Partikeln aus dem Wasser. Ferner weist die Vorrichtung einen Mechanismus zum Spülen jeweils eines Teiles des Filters auf, während der Filter im übrigen in Aktion ist. Das ausgewaschene Sediment oder der Schlamm wird vorzugsweise in den Behälter zurückgeführt.
Der Apparat dient sowohl zur Flotation wie auch zu Filtration. Wenn nämlich Wasser mit relativ wenig Fremdstoffpartikeln und Alaun als Flockungsmittel vorliegt, so kann ein Teil des Alauns nicht bei der Ausflockung verbraucht werden und/oder es bilden sich nur kleine, nicht aufschwimmende Flocken; diese Materialien werden relativ leicht auf/in dem Bodenfilter zurückgehalten. Die Vorrichtung weist ferner eine bewegliche Flockungskaramer mit einer perforierten Frontplatte zur Verteilung bzw. Mischung von Rohwasser mit Wasser aus dem Tank auf.
Vorzugsweise hat die Flockungskammer konzentrische, senkrecht gewellte Leitbleche. Das Wasser wird dabei schonend behandelt und kommt in Kontakt mit gelöstem Enthärtungsmittel und Flockungsmittel, wodurch die Ausflockungszeit verkürzt wird.
Gemäß der Erfindung ist das Filterbett außerhalb der zentralen Tragstruktur am Boden des Behandlungsbehälters vorgesehen.
Bisher glaubte man, Frischwasser werde von solchen Flotations-Aufbereitungsanlagen am besten mittels perforierter Rohre abgezogen, die nahe am Boden des Behälters, dicht vor dem umlaufenden Wagen, mit dem das Rohwasser eingegeben wird, vorgesehen sind.
Gemäß der Erfindung dagegen wird das geklärte Wasser, (Frischwasser) beträchtlich weit vor dem umlaufenden Wagen abgezogen. Diese Erkenntnis wird in vorliegender Erfindung verwendet. Bei einer Kombination solcher Frischwasser-Entnahme bei einem Flotationstank mit Filter (bei dem also das Frischwasser durch einen Filter hindurch
abgezogen wird). Dank der Erfindung entfallen also die bisherigen Frischwasser-Abzugsrohre an dem umlaufenden Wagen. Statt deren wird das Wasser in Verbindung mit der Aufbereitung durch Flotation durch den Bodenfilter 24, 22 gefiltert und unten abgezogen.
Wie erwähnt wird gemäß der Erfindung ein Filter 24, 22 in die Flotationsvorrichtung eingebaut. Es ist eine umlaufende Spülvorrichtung für den Filter vorgesehen. Ausgewaschener Schlamm mit kleinen Flocken, Partikeln und Alaun wird in den Behandlungsbehälter zurückgeführt, wobei die kleinen Flocken nicht zerstört werden, sondern weitgehend erhalten bleiben, womit die Leistung verbessert ist. Ein weiterer Vorteil des Filterbettes am Boden des Flotationsbehälters bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bildung sanfter Strömungen in dem Wasserkörper in dem Behälter. Diese Strömungen arbeiten zusammen mit der Flotationsströmung, d.h. der Aufwärtsströmung der mit Luftbläschen behafteten Flocken; der Aufwärts-Strompfad (Weg) der Flocken ist also nicht mehr mehr oder weniger vertikal wie bei früheren Geräten, sondern es ergibt sich ein längerer Weg, also längere Verweilzeit, während welcher die Flocken mehr Fremd-Partikel aus dem Wasser aufnehmen und entfernen.
zur noch näheren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Apparat in Ansicht oll
schräg von oben, teilweise ausgebrochen;
Fig. 2 ausschnittseise eine Draufsicht auf den Apparat nach Fig. 1;
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch das Gerät im
Bereich der beiden um ihre Längsachse rotierenden Schöpf-Schaufeln 62, 47;
Fig. 4 schematisch, in größerem Maßstab einen vertikalen Schnitt durch den Bereich des hinteren Endes
der Flockungskammer 38, quer durch die Belüf
tungsvorrichtung 71, 79, 80, 86, wo auch verschiedene dank der Erfindung erzeugte Strömungen in dem Wasserkörper illustriert sind.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels:
Wie erwähnt, erfolgt die Wasseraufbereitung gemäß der Erfindung durch eine Kombination von Flotation und Filtration.
Konzentrisch innerhalb eines Behandlungsbehälters 10 ist eine zylindrische Wandung 11 vorgesehen. Ein Laufwagen läuft auf den oberen Rändern der äußeren ümfangswand 14 einerseits und der inneren Wand 11 andererseits (Laufflächen 15, 16). Innerhalb der Zylinderwandung 11 und mit radialem Abstand von dieser befindet sich eine weitere zylindrische Wand 17, und im Zentrum ist eine vertikale Einlaßleitung 19 vorgesehen.
Der untere Bereich der Zylinderwand 11 weist eine Reihe von öffnungen 20 auf. Der untere Bereich des Behandlungs-
behälters zwischen den zylindrischen Wandungen 11, 14 ist durch eine Anzahl von radialen Trennwänden 21 unterteilt. Jeder Sektor zwischen je zwei vertikalen Trennwänden 21 ist durch ein horizontales Trennglied aus Filtermaterial
22 in einem oberen Bereich und einen unteren Bereich unter-25
teilt. In dem oberen Bereich wird jeweils Filtermaterial (z.B. Sand) eingegeben. Der untere Bereich bildet einen Frischwasser-Sektor 25, in den die erwähnte öffnung 20 mündet. Der Boden des Behandlungsbehälters ist mit 26 bezeichnet. In die Rohwasser-Einlaßleitung 29 ist ein Rückschlagventil 27 eingebaut. Der Raum zwischen der vertikalen Rohwasserleitung 19 und der Zylinderwand 17 dient als Schlamm-/Schaum-Sammelraum 30, an den eine Schlamm/ Schaum-Auslaßleitung 31 angeschlossen ist. Eine Klarwasserleitung 32 ist angeschlossen an den Klarwassersammelraum 33 zwischen den beiden Zyiinderwandungen 11, 17. Zur Steuerung des Rückschlagventils 27 dient ein Steuer- bzw. Schaltgerät 32, welches an der Tankwandung 14 in passender Höhe angebracht ist. Der insoweit beschriebene Behälter
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ist feststehend; in diesem Behälter läuft die folgende Apparatur um: An einem Laufwagen 12 (Rollen 56, 57, Antrieb 59) ist aufgehängt eine Flockungskammer 38, bestehend aus Frontwand 34, Seitenwänden 35, 36 und offenem (hinterem) Ende 37. Am vorderen Bereich ist eine perforierte radiale/vertikale Wand 39 vorgesehen, deren öffnungen von radial außen nach innen abnehmen, um die Strömung zu vergleichmäßigen.
Zwischen Frontwand 34 und perforierter Wand 39 ist eine vertikale Wand 4 0 vorgesehen, wodurch ein (Einlaß-) Trog 41 mit einem Schlitz 42 am Boden gebildet ist. Die Breite des Schlitzes 42 kann mittels radialer Platte 44 über Handgriff 45 verstellt werden. Oben an der Frontwand 34 ist ein zylindrischer Wandungsteil 46 vorgesehen, der angepaßt ist an einen S-förmigen Schaumschöpfflügel-Apparat 47, wobei oben eine Dichtung 4 9 vorgesehen ist (s. insbes. Fig. 3). Dieses Schlammschöpfgerät 47 führt einen Teil des Flotationsschaumes/Schlammes in den Einlaßtrog 41 zurück (s. Pfeile). Unten an der Frontwand 34 ist ein vertikaler Wandungsteil 50 und ein schräg geneigter Wandungsteil 51 vorgesehen (der offenbar in den Boden 55 des Flockungsbehälters übergeht). In der Flockungskammer 38 sind konzentrisch zueinander vertikal gewellte Leitbleche 52 vorgesehen und mittels Haltern 54 an der perforierten Einlaßwand 39 angebracht.
(Der Laufwagen 12 ist mittels äußerer Räder 56 auf der äußeren Laufbahn 15 und mit Rädern 57 auf der inneren Laufbahn 16 geführt. Als Antrieb dient Motor 59.) Die vertikale Einlaßleitung 19 ist oben mittels einer Dreh-
kupplung 60 mit einem radialen Leitungsstück 61 verbunden, welche in den erwähnten Einlaßtrog 51 mündet. Ein im Querschnitt spiraliger Schöpfflügel 62 ist etwa um 180° gegenüber dem Belüfungsapparat versetzt an dem Laufwagen vorgesehen (auch im Abstand von dem Rückführ-Schöpfflügel 47).
Der spiralige Schöpfflügel 62 leitet abgeschöpften Flotationsschaum in den Sammelraum 30. Der Antrieb erfolgt mittels Motor 55 über Riementrieb 66. Der Rückführschöpfflügel 47 ist angeordnet neben dem spiraligen Schöpflöffel
62 neben der gewölbten Wandung 46 (in Juxtaposition von dieser) zur direkten Eingabe von Schaum in den Trog 41. Die Schöpfgeräte 62, 4 7 sind in der Höhe einstellbar. Schöpfgerät 47 ist angetrieben von Motor 69 über Getriebe
Ein Luft-Wasser-Mischbehälter 71 erhält Luft durch Leitung 72 vom Kompressor 74 über Ventil 75. Wasser erhält der Mischbehälter 21 über Leitung 76 und elektrisch angetriebene Pumpe 79 durch Leitung 80, welche verbunden ist mit der sich radial über den unteren Bereich des Behälters 10, unterhalb des Schaumschöpfwerkes 62 erstreckenden Sammelleitung 81 (Fig. 3 und 2). Die Sammelleitung 81 hat einen Längsschlitz oder eine Serie von Löchern 82 an der Front bzw. Vorderseite. Ein Rückschlagventil 83 verhindert einen Rückfluß von Pumpe 79 in Leitung 80. Die Wasser-Luftdispension wird mittels einer nach unten gerichteten Leitung 84 in die Flockungskammer 38 eingegeben, die Leitung 84 endet in einem radialen Verteilerstück 85 mit Abstand über dem Boden 55 der Flockungskammer. Das Verteilerstück 85 hat wiederum eine Serie von öffnungen
86 oder einen sich nach schräg unten erstreckenden Längsschlitz, so daß die Wasser-Luftdispension nach schräg unten vor die Leitung 84 ausgegeben wird.
Jeweils ein Teil oder Abschnitt des Filters wird gespült, während der übrige Filter in Betrieb ist. Zu diesem Zweck ist eine Haube 87 vorne/unten dicht über der Oberfläche des Filtersandes 24 an dem Laufwagen 12 angebracht. Beim Umlauf des Laufwagens 12 wird sukzessive Spülwasser durch jeweils eine der öffnungen 20 in jeweils einen Klarwasserraum 25 mittels Auslaßvorrichtung 89 gegeben, die über Leitung 90 verbunden ist mit einer von Motor 92 angetriebenen Unterwasserpumpe 91.
Wasser und herausgespülter Schlamm werden unter der Haube
87 eingesaugt in eine Sammelleitung 93, die wiederum mit einem Schlitz oder einer Serie von öffnungen 94 an ihrer Oberseite versehen ist. Dieses Schlamm-Wasser wird durch Leitung 95, Pumpe 96 (Elektromotor 97 nebst Antriebswelle 99) angesaugt und durch eine Auslaßleitung 100 nach oben
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über ein Ventil 101 in die Leitung 61 in den Einlaßtrog 41 eingegeben.
Wirkungsweise:
Das aufzubereitende (kürzer: zu klärende) Rohwasser wird vorgemischt mit einem Flockungsmittel und über Einlaßleitung 2 9 in den Tank 10 bis zur gewünschten Höhe eingegeben. Das Rohwasser tritt ein durch Zuführleitung 29, aufwärts durch Leitung 19, über Drehkupplung 60, radiale Leitung 61 in den Einlaßtrog 41. Durch Schlitz 42 im Boden des Trogs 41 gelangt das Rohwasser vor die perforierte Platte 39 und sodann zwischen die Leitbleche 52. Dank der Wellungen der Leitbleche 52 werden Wasser und Chemikalien (Alaun) gemischt, so daß die gewünschte Ausflockung eintritt.
Wegen bzw. bei nur geringen Verunreinigungen oder Fremdpartikeln im Wasser ist mehr Zeit für die Ausflockung erforderlich. Dank der gewellten Leitbleche erreicht man aber eine schonende Mischwirkung, wodurch die Flockenbily/ .
dung - ohne Zerstörung schon gebildeter Flocken - beschleunigt wird. Wenn das Wasser nun das offene hintere Ende 37 der Flockungskammer erreicht, ist die Ausflockung fast abgeschlossen.
In dem Luft-Wassermischbehälter 71 wird Luft unter Druck
in Wasser eingegeben und mittels Verteilerstück 85 im unteren Bereich des offenen Endes 37 der Flockungskammer 38 eingegeben. Luftblasen in sehr kleiner (mikroskopisch kleiner) Größe wie etwa in Champagner oder Mineralwasser steigen nach oben, verfangen sich in den flaumförmigen Flocken und tragen diese also beschleunigt nach oben. Diese Aufwärtsbewegung der Luftbläschen erzeugt eine Strömung in Richtung der Pfeile 102 (Fig. 4). Gleichzeitig rotiert der Laufwagen 12 in dem Behandlungsbehälter 10 mit vorbe-
gc stimmter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung P, so daß das Wasser mit den Flocken eine horizontale Komponente praktisch null hat.
In dem unteren Teil des Behandlungsbehälters 10 fließt
bzw. sickert das Wasser mit einer Geschwindigkeit von ca. 7,6 cm/min durch das Filterbett 24, wobei sich auf der Oberfläche des Filters Flocken und nicht verbrauchtes Alaun ablagern. Diese Ströme nach unten, durch den Filter 24 ist durch Pfeile 104 angezeigt. Das aufbereitete Wasser gelangt aus dem Filter 24 in die Frischwasserkammern 25 und durch die öffnungen 20 in den Frischwassersammelbehälter 33, von wo das Frischwasser durch die Auslaßleitung 32 abgezogen wird.
Die zur Oberfläche aufgestiegenen Schlammflocken werden zum größten Teil von dem Schaumschöpfflügel 62 abgeschöpft und in den Schlammsammeiraum 30 gegeben. Der restliche Flotationsschaum wird von dem (S- bzw. Z-förmigen) Schöpfgerät 4 7 aufgefangen und in den Trog 41 zurückgeführt, wo dieser Schlamm bzw. Flotationsschaum mit dem durch Zuflußleitung 29 wie erwähnt zugeführten Rohwasser gemischt wird und mit diesem zur Unterstützung der neuen Flockenbildung durch die Flockungskammer 38 fließt.
Gleichzeitig wird das Filtermaterial 24 laufend gespült mit Wasser aus dem Klarwasserbehälter 33, welches hierbei über Pumpe 91 über Armatur 89, öffnungen 20 zurück in (den oder die) jeweilige öffnung 20 in den Klarwasserraum 25 fließt. Unter dem Druck dieses zurückfließenden wasser bildet sich ein Aufwärtsstrom durch den Filterboden 22 und den Filtersand 44 mit ausreichender Geschwindigkeit zum Bewegen und Spülen (wenigstens) der oberen Sandkörner, wobei die abgelagerten Flocken usw. abgewaschen und fortgespült werden. Diese Spülung er-
3" folgt jeweils unterhalb der Haube 87, aus der das Spülwasser über Leitung 95, Pumpe 96, Leitung 100 in die radiale Rohwasserleitung 61 und also mit dem Rohwasser in den Einlaßtrog 41 und damit in den (erneuten) Aufbereitungskreislauf in Flockungskammer 38 gelangt. Es sei vermerkt, daß das Spülwasser von der Pumpe 91 nur immer während derjenigen Zeitspanne in einen bestimmten zu spülenden Sektor (20, 22, 24) gelangt, während welcher das mit Flansch versehene Auslaßstück 89 mit der jeweiligen
öffnung 2 0 ausgerichtet ist, während sich die Haube 87 unmittelbar über dem jeweiligen Sektor befindet. Bei der Weiterbewegung des Laufwagens 12 verläßt das Auslaßstück 89 die jeweilige öffnung 20 und der Spülwasserstrom ist blockiert. Inzwischen saugt die Pumpe 96 das Spülwasser aus der Haube 87 - die Spülung wird also vervollständigt. Die Umlaufzeit des Wagens 12 beträgt etwa 15 min. Die Spülung des Filtersandes kann ununterbrochen oder nur von Zeit zu Zeit erfolgen - mittels Zeitschalter. Der Wasserstand im Behälter 10 kann geregelt werden in Abhängigkeit vom Wasserstand im Klarwasserbehälter 33. Ein Schalter oder Absperrorgan 32 am Tank 10 ist abhängig von dem Wasserstand im Behälter 10 und regelt bzw. steuert das Ventil bzw.'Organ 27 (in Zuflußleitung 29), so daß der gewünschte Wasserstand eingehalten wird.
Die verbesserte Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Apparates, bei welchem Flotation und Filtration in dem gleichen Behälter stattfinden, resultiert aus der Anordnung des Apparates in der Weise, daß eine laufende Strom-Wirkung vorgesehen ist, welche eine verbesserte Klärleistung bewirkt. Da der gesamte Boden des Behälters 10 als Filter ausgebildet ist (s. besonders Fig. 4), strömt beständig über den ganzen Boden Wasser nach unten längs der Pfeile 104 durch das Filtermaterial 24. Gleichzeitig ist auch ein Aufwärtsstrom (Pfeile 102) vorhanden aufgrund der am rückwärtigen Ende der Flockungskammer 38 eingegebenen Luftbläschen. Aufgrund der Umlaufbewegung des Wagens 102 hat man eine weitere Strömung in Richtung der Pfeile 105 (Fig. 4) aufgrund der laufenden Strömung (current flow) des Wassers in den Filterbereich unterhalb der Flockungskammer 38, wie angezeigt durch Pfeile 106. Es ist zu beachten, daß sich die Flockungskammer 38 über etwa 3/8 der gesamten Grundfläche des Behälters 10 erstreckt. Diese Strömung unter der Flockungskammer 38 und nach unten in den Filter resultiert in den Aufwärtsstrom längs der Pfeile 105 in dem Wasserkörper; durch diese Strömung 105 wird beigetragen zu der Aufwärtsströmung 102 aufgrund der LuftblMschen, so daß sich eine verstärkte Aufwärtsströmung
ergibt, wodurch ausgeflocktes Material an die Wasseroberfläche getragen wird. Diese beständige Aufwärtsströmung ist sehr wirksam, so daß der Hauptteil der Fremdpartikel aus dem Wasser durch Flotation entfernt wird; und der restliche Teil durch Filtration. Die im Filter festgehaltenen Partikel werden aber zurückgeführt durch die laufende Spülung des Filters, so daß also nicht etwa ein Stillstand zur Filterspülung erforderlich ist.
Klär- bzw. Aufbereitungsanlagen gemäß der Erfindung können realisiert werden mit Durchmessern von ca. 1,8m bis 17m bei einer Wassertiefe in dem Behälter 10 von etwa 0,6 m bis 0,9 m. Derartige Geräte haben eine Leistung von etwas 300 l/min bis 26500 l/min. Das zu behandelnde Rohwasser enthält ein Maximum von 50 bis 100 Trübungseinheiten (turbidity units). Das erhaltene Klarwasser hat nur noch etwa 0,1 bis 1 Trübungseinheiten. Der Energiebedarf beträgt etwa 1,85 KW/1000 1 und min (7 KW/1000 gallons per minute). Die Verweilzeit des Wassers im Behälter 10 beträgt etwa 15 min. Das Gewicht des Apparates einschließlich Sand und Wasser (also Betriebs- oder Dienstgewicht) beträgt etwa 1464,8 kg /m2 Grundfläche (300 pounds per square foot). Die spezifische Klärleistung (-Last) beträgt - wie eingangs erwähnt - 81 bis 203 l/min χ m2.
es sei erwähnt, daß die Erfindung vorstehend nur anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, daß aber natürlich Abwandlungen innerhalb des Erfindungsgedankens möglich sind und vom Schutz umfaßt werden sollen.

Claims (9)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Wasserbehandlung, insbesondere Trinkwasserbereitung^mit einem im wesentlichen kreissylindrischen Behandlungsbehälter (10), einer zentralen, vertikalen Einlaßleitung (19),
einem von einer zylindrischen Wandung (11) abgeteilten zentralen Raum (Klarwasserbehälter) (33) ,
einem zwischen der inneren Zylinderwand (11) und der äußeren Zylinderwand (14) umlaufenden Laufwagen (12), wobei eine Rohwasser-Verteilvorrichtung an dem Laufwagen in Verbindung steht mit der zentralen, vertikalen Zuleitung (19) und ferner eine Schöpfvorrichtung für Flotationsschaum/Schlamm (62) an dem Laufwagen (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flockungskammer mit perforierter Vorderwand (39), Seitenwänden (35, 36), Boden und offenem hinteren Ende (37) an dem Lufwagen (12) vorgesehen bzw. aufgehängt ist, daß die Rohwasser-Verteilvorrichtung vor der perforierten Frontwand (39) der Flockungskammer vorgesehen ist,
daß die vertikale Einlaßleitung (19) umgeben ist von einem von einer konzentrischen zylindrischen Wandung (17) gebildeten - Flotationsschaum/Schlamm-Sammelraum (30) , der mit dem Schlammschöpfgerät (62) in Verbindung steht, während der zylinderringförmige Raum zwischen den beiden Zylinderwänden (17, 11) als Klarwasser-Sammelraum (33) ausgebildet ist, daß sich über den Boden des Behandlungsbehälters (10) zwischen den zylindrischen Wänden (11, 14) ein Filter (22, 24) sich über 360° erstreckt, welches durch Trennwände (21) in horizontale Sektoren unterteilt ist, unter welchen jeweils ein Klarwasserraum (25) gebildet ist,
wobei je eine Verbindung zwischen den Klarwasserräumen (25) und dem Klarwassersammelraum (33) (öffnungen 20) vorgesehen sind, daß an dem Laufwagen (12) eine Vorrichtung zur Spülung jeweils wenigstens eines Filter-Sektors (22, 24) am vorderen Ende des Laufwagens vorgesehen ist (während dessen Operation der Filter im übrigen weiterarbeitet),
daß vorne unten an der Flockungskammer eine Injektionsvorrichtung (85) zum Eingeben einer Luft/Wasserdispersion über dem Boden der Flockungskammer zur Bildung von Luftbläschen in dem Wasser und damit einer Aufwärts-Strömung von Wasser und Flocken (Pfeile 102) vorgesehen ist, während gleichzeitig durch die Strömung des Wassers durch den Filter (24, 22) hindurch eine Strömung im wesentlichen vertikal nach unten mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit erzeugt wird, so daß der Großteil der Flocken an die Wasseroberfläche flotiert und der Rest der Flocken von dem Filter (24, 22) aufgefangen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Flotationsschaum/Schlamm-Rückführungs-Schöpfwerk (4 7) angeordnet ist zwischen Schlanomaustragvorrichtung (62) und Flockungskammer (38) , zur Rückführung von Schlamm in die Flockungs kammer.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zum Einlaß von Rohwasser von einem radialen Trog (41) mit einer schlitzförmigen Öffnung (42) am Boden vor der perforierten Frontwand (39) der Flockungskammer (38) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im horizontalen Abstand vor dem Einlaßtrog (41) die perforierte Frontwand (39) der Flockungskammer (38) zur gleichmäßigen Verteilung des aus dem Schlitz (4 2) austretenden Rohwassers vorgesehen ist, und daß in der Flockungskammer (38) mit radialem Abstand mehrere vertikal gewellte Leitbleche (52) zur Agitierung des Wassers vorgesehen sind,
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Laufwagen getragene Spülvorrichtung eine Haube (87) aufweist, daß eine Pumpe (91) zur Zufuhr von Klarwasser als Spülwasser über Leitung (90) und Flanschstück (89) durch jeweils eine Öffnung (20) in einen Frischwasserraum (25) vorgesehen ist zum Durchspülen je eines unterhalb der Haube (87) befindlichen Filter-Sektors (24), und daß innerhalb der Haube eine Saugvorrichtung, insbesondere mit Schlitz (94) versehenes Saugrohr (93) zum Absaugen von Schlamm/Spülwasser mittels Pumpe (96) über Leitung (100) in die Rohwasser-Zuleitung (61) vorgesehen ist, wobei zur Vermeidung einer Verunreinigung außerhalb der Haube (87) eine größere Wassermenge aus der Haube (87) abgesaugt wird, als jeweils an Klarwasser durch das Filterbett (24) zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Filtermaterial in Partikelform (Sand) vorliegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Injektion von Wasser-Luft-Dispersion gebildet ist von einem Kompressor (74), einer Pumpe (79), einem Wasser-Luft-Mischbehälter (71), wobei an den Mischbehälter (71) ein sich radial oberhalb des Bodens der Flockungskammer (38) an deren offenem, hinteren Ende sich erstreckendes Verteilerrohr (85) oder dgl. angeschlossen ist.
8. Verfahren i-ur Wasseraufbereitung, insbesondere Trinkwasserbereitung,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels eines auf dam Boden eines kreiszylindrischen Behandlungsbehälters (10) vorgesehenen Filters (22, 24) über im wesentlichen den gesamten Wasserkörper eine gleichmäßige, nach unten gerichtete Strömung erzeugt wird, daß das Rohwasser mit Flockungsmaterial gemischt wird, daß eine Flockungskammer von solcher Größe in den Tank eintaucht, daß der Hauptteil der Flockung innerhalb der Kammer erfolgt, daß Rohwasser mit Flockungsmittel in die Verteiler- und Flockungskammer in gleicher Menge eingegeben wird, wie Klarwasser durch den Filter hindurch abgezogen wird, während die Verteiler- und Flockungskammer im Kreis in Umlauf durch den Behälter geführt wird, daß am unteren/hinteren Ende der Flockungskammer eine Luft/ Wassermischung eingegeben wird in vorbestimmter Menge zur Erzeugung eines gleichmäßigen Aufwärtsstromes von Flocken im Bereich des offenen Endes der Flockungskammer mit größerer Strömungsgeschwindigkeit als die erwähnte Abwärtsströmung, so daß der größere Teil der Fremdpartikel in dem Wasser mit den Flocken nach oben an die Wasseroberfläche getragen wird, während der restliche Teil der Fremdkörper bzw. Verunreinigungen in dem Filter zurückgehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekonnzeichnet,
daß mittels einer mit dem Laufwagen umlaufenden, mit einer Haube (87) oberhalb der Filterschicht (24) versehenen Spülvorrichtung
absatzweise jeweils ein Filter-Sektor (24) gespült wird, wobei die Haube (87) vor der Flockungskammer (38) vorgesehen ist, daß mittels einer Pumpe (91) Klarwasser aus dem Klarwasserbehälter (33) über Leitung (90) und Anschlußstück (89) in je einen Klarwassersektor (25), von unten durch den jeweiligen Filter-Sektor (24) hindurch unter die Haube (87) gespült wird, aus welcher mit Flocken und Partikeln versehenes Spülwasser mittels Absaugrohr (93, 94), Pumpe (96) abgesaugt und über Verbindungsleitung (21)in die Rohwasserzulaufleitung (61) eingeleitet wird.
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