DE3642419A1 - Verfahren zur behandlung eines fliessfaehigen, eine fluessige phase enthaltenden gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung eines fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemisches, insbesondere einer wäßrigen Suspension bzw. einer wäßrigen Lösung.

Es ist bekannt, wäßrige Suspensionen bzw. wäßrige Lösungen, beispielsweise Abwässer durch mit Pflanzen bewachsene Becken durchzuleiten, um auf diese Weise einen Teil der Bestandteile des Gemisches aus diesem zu entfernen. Die zu entfernenden Bestandteile des Gemisches, beispielsweise Schwermetalle, werden dabei von den Pflanzen aufgenommen. Der Nachteil einer derartigen Behandlung liegt darin, daß nur wenige bestimmte Bestandteile des Gemisches durch Einwirkung der Pflanzen entfernt werden, während das Gemisch im übrigen das mit Pflanzen bewachsene Becken unverändert verläßt.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, ein fließfähiges, eine flüssige Phase enthaltendes Gemisch durch Energieeintrag in Form der Einbringung kinetischer Energie in seinem Gesamtverhalten zu beeinflussen. Die durch diese Behandlung erzielten Eigenschaftsänderungen können sich jedoch für bestimmte Anwendungszwecke als nicht ausreichend erweisen, beispielsweise dann, wenn die Entfernung bzw. Inaktivierung bestimmter Bestandteile des Gemisches erreicht werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung eines fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemisches zu schaffen, welches bei einfacher und betriebssicherer Anwendung eine Eigenschaftsänderung des Gemisches ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Bestandteile des Gemisches in einen Zustand hoher kinetischer Energie überführt und einer starken Beschleunigung ausgesetzt werden und ihnen eine Bahnbewegung so auferlegt wird, daß jedes Bestandteil des Gemisches sich in einer räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn bewegt, wobei jeder Bestandteil zu den jeweils benachbarten Bestandteilen unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten aufweist und lokal unterschiedlichen Druckverhältnissen (Überdruck oder Unterdruck) ausgesetzt ist, daß dieser Zustand über einen ausreichenden Zeitraum bis zum Vorliegen quasi-stationärer Verhältnisse aufrechterhalten wird und daß daran anschließend die äußere Einwirkung auf das Gemisch beendet wird und dieses anschließend durch zumindest ein mit Pflanzen bewachsenes und/oder mit Erde gefülltes Becken geleitet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden alle Bestandteile des Gemisches in einen Zustand hoher kinetischer Energie überführt. Dabei spielt es keine Rolle, ob die einzelnen Bestandteile in flüssiger oder fester Form vorliegen oder ob sie in Form und Dimension verschiedenartig sind. Die Überführung der Bestandteile in den Zustand hoher kinetischer Energie erfolgt zusammen mit einer starken Beschleunigung, welcher ebenfalls alle Bestandteile des Gemisches ausgesetzt werden. Zugleich wird den Bestandteilen eine Bahnbewegung so aufgelegt, daß jedes dieser Bestandteile sich in einer räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn bewegt. Somit sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche Bestandteile des Gemisches auf einer entsprechenden Bahn in Bewegung. Als Bestandteile des Gemisches sind hierbei nicht nur die makroskopisch erkennbaren, durch Anhäufungen von Material gleicher oder verschiedener Art gekennzeichneten Bestandteile zu verstehen, vielmehr werden die Bestandteile bis in den Mikrobereich bzw. Atombereich in diesen Zustand hoher kinetischer Energie überführt und der starken Beschleunigung ausgesetzt. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß jeder Bestandteil bei seiner Bewegung in einer räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn zu den jeweils benachbarten Bestandteilen unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten aufweist und lokal unterschiedlichen Druckverhältnissen (Überdruck oder Unterdruck) ausgesetzt ist. Somit erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine makroskopische Behandlung bestimmter Teilbereiche des Gemisches, vielmehr wird jeder Bestandteil des Gemisches bis in seinen mikroskopischen, molekularen Bereich dieser Behandlung unterzogen, wobei die einzelnen Moleküle alle in den Zustand hoher kinetischer Energie überführt, einer starken Beschleunigung ausgesetzt und in eine Bahnbewegung gebracht werden, diese Behandlung sich jedoch für jedes Molekül einzeln vollzieht und somit, zumindest in gewissen Bereichen, für jedes Molekül unterschiedlich ist. Erfindungsgemäß wird dieser Zustand, in welchem sich alle einzelnen Moleküle oder Bestandteile des Gemisches befinden, über einen ausreichenden Zeitraum bis zum Vorliegen quasi-stationärer Verhältnisse aufrecht erhalten. Die Dauer dieses Zeitraums und die Charakterisierung des Vorliegens quasi-stationärer Verhältnisse ist dabei abhängig von der Art des Gemisches und von den physikalischen Eigenschaften seiner Bestandteile. Anschließend an diesen Verfahrensschritt wird die äußere Einwirkung auf das Gemisch beendet, wobei auch die quasi-stationären Verhältnisse verändert werden, d. h. die einzelnen Bestandteile des Gemisches nicht mehr der starken Beschleunigung ausgesetzt sind und sich auch nicht mehr auf ihrer jeweiligen räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn bewegen. Anschließend wird das so behandelte Gemisch durch zumindest ein mit Pflanzen bewachsenes und/oder mit Erde gefülltes Becken geleitet. Die Größe des Beckens, die Verweilzeit des Gemisches in dem Becken sowie die Art des Pflanzenbewuchses können an die Zusammensetzung des Gemisches, die geforderte Durchsatzmenge sowie an die klimatischen Verhältnisse angepaßt werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Behandlung von Abwässern oder von Klärschlamm. Bei der Behandlung von Abwässern und Klärschlamm liegt die Zielrichtung darin, unerwünschte und umweltschädliche Bestandteile, beispielsweise Ammonium oder Phosphate zu entfernen bzw. zu inaktivieren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich ein synergistischer Effekt durch das Zusammenwirken der mechanisch-physikalischen Behandlung und dem anschließenden Durchleiten des Gemisches durch das mit Pflanzen bewachsene und/oder mit Erde gefülltes Becken. Es tritt dabei, wie später im Zusammenhang mit Beispielen näher erläutert wird, ein Inaktivierungseffekt auf, welcher sich in einer Änderung der Verfügbarkeit bestimmter Bestandteile des Gemisches zeigt. Dabei ändert sich insbesondere die Verfügbarkeit von Sauerstoff, von organischen Substanzen und von mineralischen Substanzen. Es ist dabei zu beobachten, daß die Verfügbarkeit der beschriebenen Bestandteile des Gemisches bei der Behandlung von Klärschlamm bzw. Abwässern vermindert bzw. verzögert wird. Die Wirksamkeit der Behandlung ist beispielsweise bei Abwässern durch die mikrobielle Reaktion des Abwassers feststellbar, welche sich beispielsweise durch den Geruch des Abwassers zeigt.

Im folgenden wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Beispiels erläutert. In dem Beispiel wird kommunales Abwasser einer deutschen Großstadt behandelt. In der nachfolgenden Tabelle sind in Spalte 1 die Werte des Abwassers vor dessen Zuleitung in eine übliche kommunale Kläranlage, in welcher eine sogenannte Vorklärung stattfindet, angegeben. Spalte 2 enthält die Werte des Abwassers nach Durchlauf durch die kommunale Kläranlage, d. h. vor Überleitung in einen Vorfluter, der das Abwasser einem Fluß zuführt. In den Spalten 3 und 4 sind die Werte des Abwassers nach Ausleitung aus dem mit Pflanzen bewachsenen Becken, d. h. nach Durchführung der erfindungsgemäßen Behandlung angegeben. Als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäße Behandlung dient dasselbe kommunale Abwasser, welches auch der in den Spalten 1 und 2 der Tabelle dokumentierten Klärbehandlung durch die Kläranlage zugeführt wird. Die Ermittlung der Meßwerte erfolgte in allen Fällen durch einen unabhängigen Dritten, nämlich durch die Eigenüberwachung des kommunalen Klärwerks, wobei den jeweiligen Untersuchungen jeweils gleiche Untersuchungsbedingungen und gleiche Untersuchungsverfahren zugrundegelegt wurden. Bei den in den Spalten 3 und 4 zugrundegelegten Behandlungsparametern wurde die Zeitdauer der mechanisch physikalischen Behandlung des Abwassers gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren variiert.

Die Abkürzung CSB bedeutet chemischer Sauerstoffbedarf, während die Abkürzung BSB biologischer Sauerstoffbedarf bedeutet.

Beim Vergleich der Meßwerte obiger Tabelle ergibt sich, daß die Abnahme der Leitfähigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr bemerkenswert ist. Ein Vergleich der Werte des Ammoniumgehalts zeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Abwasser einen vernachlässigbar geringen Ammoniumwert aufweist, im Gegensatz zu dem die kommunale Kläranlage verlassenden Abwasser, bei welchem der Ammoniumgehalt durch den Klärvorgang beträchtlich gesteigert worden ist. Auch der Phosphatgehalt des erfindungsgemäß behandelten Abwassers liegt beträchtlich unter dem Phosphatgehalt des Abwassers, welches die kommunale Kläranlage üblicher Bauart verläßt.

Weiterhin ist eine deutliche Zunahme der Sichttiefe festzustellen, welche beträchtlich über den Werten der kommunalen Kläranlage liegt. Günstige Werte ergeben sich im Vergleich zur konventionellen Kläranlage für den chemischen bzw. biologischen Sauerstoffbedarf.

Eine sehr günstige Verfahrensweise besteht darin, das Gemisch kontinuierlich durch das Becken zu leiten. Dabei erübrigen sich aufwendige Steuer- oder Regeleinrichtungen und es wird gewährleistet, daß die erforderliche Behandlungszeit des Gemisches im Becken eingehalten wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Gemisch chargenweise diskontinuierlich durch das Becken geleitet wird. Eine derartige Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß keine störenden Strömungseinflüsse auftreten und das Abwasser sich gleichmäßig über das gesamte Becken verteilen kann, wobei die Standzeiten je nach Belastungsgrad des Wassers variierbar sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gegeben, daß das Gemisch während der Verweilzeit innerhalb des Beckens umgepumpt wird. Ein derartiges Umpumpen führt zu einer gleichmäßigen Verteilung des Gemisches und führt dazu, daß die Pflanzen gleichmäßig mit dem Gemisch beaufschlagt werden.

In vorteilhafter Weise sind mehrere Becken vorgesehen, durch welche das Gemisch nacheinander geleitet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Behandlungsdauer beliebig zu beeinflussen. Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, die mehreren Becken mit gleichen oder mit verschiedenen Pflanzen zu bestücken. Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonders einfacher Weise optimieren und den gewünschten Effekten oder den vorgegebenen Randbedingungen anpassen.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn eines der Becken im wesentlichen nur mit Erde gefüllt ist und keine für das Verfahren wirksamen Pflanzen vorgesehen sind. Die Füllung des Beckens mit dem zu behandelnden Gemisch erfolgt in vorteilhafter Weise so, daß über der Oberfläche der in dem Becken vorgesehenen Erde, sei diese mit Pflanzen bestückt oder nicht, eine gewisse Gemischhöhe vorgesehen ist, so daß das Gemisch die Erde vollständig bedeckt. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Becken eine wasserdichte Schale aufweist, um zu verhindern, daß Teile des zu behandelnden Gemisches in den Untergrund entweichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß vor der Überführung der Bestandteile des Gemisches in den Zustand hoher kinetischer Energie zumindest ein Zuschlagstoff zugegeben wird. Die Auswahl des Zuschlagstoffes richtet sich nach der Zusammensetzung des Gemisches sowie dem Effekt, welcher durch die Behandlung erzielt werden soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Bestandteile des Gemisches nicht, wie dies vielfach bei Verfahren nach dem Stand der Technik üblich ist, zerkleinert oder zertrümmert werden, worauf dann üblicherweise ein Verquirlen oder Vermischen der zertrümmerten Bestandteile erfolgt. Vielmehr werden die einzelnen Bestandteile jeweils einzeln durch diesen Behandlungsvorgang beeinflußt. Die Beeinflussung hat zum Ziel, die Bestandteile des Gemisches bis in ihren Mikrobereich hinein in einen Zustand zu versetzen, in welchem sie energetisch angeregt, jedoch in gewissem Maße labil sind. Dieser Zustand wird durch die bereits beschriebene, hohe kinetische Energie und die ebenfalls beschriebene, starke Beschleunigung in Zusammenhang mit der Bewegung auf der räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn erreicht. Beim Vorliegen der quasistationären Verhältnisse scheint sich eine monopolare Ausrichtung der einzelnen Bestandteile einzustellen, wobei alle Bestandteile des Gemisches dieser Ausrichtung unterworfen sind. Diese monopolare Ausrichtung der Bestandteile ist gepaart mit einer entsprechenden elektrischen Ausrichtung, die in dem gesamten Gemisch zu einem elektrisch latenten Zustand führt. Durch das vielfache Durchlaufen der räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn, durch die dabei ständig auftretende, starke Beschleunigung und durch den Energieeintrag scheinen sich somit die quasistationären Verhältnisse dann einzustellen, wenn die einzelnen Bestandteile ein für sie optimales elektrisches und mechanisches Energieniveau erreicht haben. Dieses Energieniveau ist beispielsweise gekennzeichnet durch eine, im Vergleich zu dem Ausgangszustand der Bestandteile 40 bis 50fach erhöhte Ladungsdichte. In diesem Zusammenhang versteht es sich von selbst, daß alle Bestandteile des Gemisches diesen Zustand erreichen müssen, da Gemischteile, welche sich in dem ursprünglichen Zustand befinden, diesen energetischen Erregungszustand in starkem Maße stören oder unterbinden würden.

Eine Beendigung dieses hochenergetischen Erregungszustands der einzelnen Bestandteile führt zu einer Störung ihrer monopolaren Ausrichtung, was zur Folge hat, daß die Bestandteile versuchen, durch entsprechende gegenseitige Anlagerungen einen für sie energetisch günstigsten Zustand einzunehmen. Diese Änderung des Zustands der Bestandteile erfolgt in kürzester Zeit und vollzieht sich ohne äußere Einwirkungen von selbst. Insgesamt ist es jedoch notwendig, die Beendigung der äußeren Einwirkung auf das Gemisch in entsprechender Weise dem vorher erreichten, labilen Zustand der einzelnen Bestandteile anzupassen. Deshalb kann die Beendigung der äußeren Einwirkung auf verschiedene Art und Weise erfolgen, wie nachstehend im einzelnen noch erläutert wird.

Der energetische Erregungszustand der einzelnen molekularen Bestandteile des Gemisches führt zu deren Ionisierung, wobei die Ionen, welche im allgemeinen unterschiedliche Ladungen aufweisen, zueinander in einem Gleichgewichtsverhältnis stehen. Dieses Gleichgewichtsverhältnis läßt sich bei einem derartigen fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemisch durch den pH-Wert ausdrücken. Andererseits läßt sich durch Messung des pH-Werts, d. h. durch die Messung des Gleichgewichtsverhältnisses der Ionen zueinander, kein direkter Rückschluß auf die in dem Gemisch vorliegende Dielektrizitätskonstante ziehen. Die Unterbrechung des hochenergetischen, labilen Zustandes des Gemisches durch Beendigung der äußeren Einwirkung führt dazu, daß sich der pH-Wert weiterhin im Gleichgewichtszustand befindet, während jedoch der von der Dielektrizitätskonstante abhängige Diffusionsgrad nach Null konvergiert. Somit ergibt sich nach Beendigung der äußeren Einwirkung gegenüber den nach dem Stand der Technik üblichen Gleichgewichtszuständen derartiger Behandlungsverfahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein wesentlicher, durch den Diffusionsgrad bestimmter Unterschied. Man könnte diese Vorgänge, welche in keiner Weise mit den Vorgängen nach dem Stand der Technik vergleichbar sind, in gewisser Analogie zu den bisher üblichen Nomenklaturen damit beschreiben, daß der hochenergetische, labile Zustand einem kolloidativen Zustand entspricht, während die Änderung dieses labilen Zustandes und seine Beseitigung in gewisser Weise mit einer Implosion zu vergleichen wäre, welche in der Endphase zu einem koagulativen Zustand des Gemisches führt. Das Eintreten dieses koagulativen Zustandes erfolgt bei allen fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemischen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden. Die genauen Behandlungsparameter sind dabei jedoch an die einzelnen Gegebenheiten anzupassen. Eine quantitative Aussage über diesen sogenannten kolloidativen Zustand bzw. über den als Endprodukt auftretenden, sogenannten koagulativen Zustand kann durch Widerstandsmessung, dialytischen Meßmethoden oder durch eine einfache Diffusionsprobe getroffen werden. Die eben beschriebene, sogenannte Koagulation der einzelnen Bestandteile des Gemisches kann, je nach Art des Gemisches, innerhalb weniger Minuten oder erst nach Ablauf mehrerer Stunden nach Beendigung der äußeren Einwirkung auf das Gemisch eintreten. Üblicherweise vollzieht sich diese sogenannte Koagulation bis in ihren Endzustand von selbst, ohne daß dabei weitere zusätzliche Maßnahmen nötig werden. Die Art des entstehenden Koagulats ist abhängig von der Art und Beschaffenheit der einzelnen Bestandteile des Gemisches. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es sowohl möglich, Flüssigkeiten in dem sich bildenden, festen Endprodukt festzubinden, als auch das Endprodukt so zu gestalten, daß eine gewisse Abtrennung der flüssigen Phase des Gemisches erfolgt. Alle diese Zusammenhänge sind immer im Hinblick auf den nach Null gehenden Diffusionsgrad der einzelnen Bestandteile des Endprodukts zu sehen, durch welchen in gewissem Rahmen auch die sich bei dem Endprodukt einstellenden, überaus positiven Eigenschaften erklärbar sind. So ist es z. B. möglich, Schadstoffe in dem Gemisch derart zu binden, daß diese völlig problemlos deponiert werden können, da durch den gegen Null gehenden Diffusionsgrad ein Ausdiffundieren dieser Schadstoffe praktisch völlig ausgeschlossen ist.

Mit Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet, daß die starke Beschleunigung in ihrer Richtung der Richtung der Erdbeschleunigung entgegenwirkt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß zumindest ein Teil der Beschleunigung der Erdbeschleunigung entgegenwirkt, so daß die den Teilchen aufgebrachte Beschleunigung gezielt steuerbar ist und nicht derart von der Erdbeschleunigung überlagert wird, daß diese in gewissen Beschleunigungsphasen bestimmend für den Verfahrensablauf wird.

Weiterhin ist es günstig, daß die einzelnen Teilchen einer Beschleunigung von 5 bis 70 g ausgesetzt sind. Eine derartig hohe Beschleunigung stellt sicher, daß während des gesamten Verfahrensablaufs gezielt auf die Teilchen Einfluß genommen werden kann und daß der zu erreichende, hohe energetische Zustand mit größtmöglicher Sicherheit innerhalb kürzester Zeit von allen Bestandteilen des Gemisches erreicht wird.

Um den erfindungsgemäßen Bahnzustand der Bestandteile des Gemisches über einen ausreichenden Zeitraum bis zum Vorliegen quasistationärer Verhältnisse aufrechtzuerhalten, ist es günstig, wenn die Gesamtheit der einzelnen Bahnen eine quasistationäre, äußere Form bildet. Dadurch läßt sich in einfacher Weise das Vorliegen dieser quasistationären Verhältnisse kontrollieren, andererseits ist sichergestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise in einer entsprechenden Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin dadurch gegeben, daß das Gemisch mit Beendigung der äußeren Einwirkung einer Unterdruckbeaufschlagung unterworfen wird. Diese Unterdruckbeaufschlagung kann entweder durch Absaugen des Gemisches aus einem Behälter oder durch Unterdruckbeaufschlagung eines Behälters hervorgerufen werden. Eine derartige Unterdruckbeaufschlagung ist deswegen von Vorteil, weil sie zu einer entsprechenden Verwirbelung des Gemisches und damit zu einer gezielten Störung des labilen Zustands des Gemisches führt, wobei diese Störung in genauester Weise steuerbar und damit dem gesamten Verfahrensablauf anpaßbar ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Unterdruckbeaufschlagung in Verbindung mit einer Verwirbelung des Gemisches erfolgt, da dann die Steuerung des Verfahrens und die Beendigung der äußeren Einwirkung auf das Gemisch, d. h. die Beendigung der quasistationären Verhältnisse, auf besonders wirkungsvolle Weise erreicht werden kann. Je nach der Art des zu behandelnden Gemisches und der Art des gewünschten Endproduktes kann es weiterhin vorteilhaft sein, die äußere Einwirkung auf das Gemisch abrupt oder langsam zu beenden. Die Art und Intensität der Störung der Bahnbewegung und der quasistationären Verhältnisse des Gemisches bestimmt die Intensität und Stärke der vorstehend beschriebenen, sogenannten Koagulation der einzelnen Bestandteile des Gemisches. Somit läßt sich das Verfahren praktisch universell auf die verschiedensten, derartigen Gemische anwenden, wobei nur eine geringe Modifikation der Verfahrensparameter nötig ist.

Weiterhin hat es sich als sehr günstig erwiesen, dem Gemisch vor, während oder nach Erreichen der quasistationären Verhältnisse mindestens einen Zuschlagstoff zuzumischen. Durch eine derartige Zumischung eines nicht den vorangegangenen Verfahrensschritten unterworfenen Zuschlagstoffes kann entweder erreicht werden, daß dieser in gewünschter Weise in das sogenannte koagulative Gemisch eingebunden wird, es kann andererseits durch die Zugabe eines Zuschlagstoffes auch die Beendigung der äußeren Einwirkung auf das Gemisch gesteuert und beeinflußt werden. Je nach Art des Gemisches und nach Art des gewünschten Endproduktes kann die Zugabe des Zuschlagstoffes in weitem Umfang variiert werden.

Weiterhin ist es günstig, das erfindungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß das Gemisch nach Beendigung der äußeren Einwirkung einer Verwirbelung ausgesetzt wird. Diese Verwirbelung ist unabhängig von der oben beschriebenen Unterdruckbeaufschlagung und ermöglicht es somit, den sogenannten Implosionsvorgang und den darauf folgenden sogenannten Koagulationsvorgang ohne Unterdruckbeaufschlagung durchzuführen. Dies kann besonders dann wichtig sein, wenn in dem zu behandelnden Gemisch Substanzen enthalten sind, welche in der Gasphase vorliegen oder bei Unterdruckbeaufschlagung in diese überführt würden, so daß sie aus dem Gemisch austreten, bevor der sogenannte koagulative Endzustand vorliegt.

Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl mit einem fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemisch durchgeführt werden, welches in Form einer wäßrigen Suspension vorliegt, es ist aber auch möglich, das Verfahren auf eine wäßrige Lösung anzuwenden. Somit ist es insbesondere in besonders vorteilhafter Weise möglich, Abwässer jeder Art, sowohl industrielle Abwässer als auch Abwässer aus reinen Wohngebieten zu behandeln, auch können entsprechende Mischungen erfolgreich behandelt werden. Die Zusammensetzung der Abwässer umfaßt üblicherweise sowohl gelöste Bestandteile, als auch Bestandteile, welche in der Art einer Suspension oder als Schwebeteilchen in dem Abwasser enthalten sind.

Im folgenden wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel dienenden Vorrichtung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Behälter 1 auf, welcher topfförmig ausgestaltet ist und im wesentlichen zylindrische Seitenwände aufweist, welche in ihrem unteren Teil unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Übergangszone in einen im wesentlichen ebenen Boden übergehen. Der Behälter 1 ist somit im wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Durch den Boden des Behälters 1 ragt eine Welle 4, welche gegen den Boden in üblicher Weise abgedichtet ist und mittels eines Motors in Drehung versetzbar ist. Am oberen Ende der Welle 4 ist ein umlaufendes Bauteil 2 befestigt, welches mit mehreren Flügeln 3 versehen ist. Bei einer Drehung der Welle 4 beschleunigen somit die an dem umlaufenden Bauteil 2 befestigten Flügel 3 das in den Behälter 1 eingefüllte Gemisch und ermöglichen somit eine erfindungsgemäße Behandlung des Gemisches. Zur Entleerung ist der Behälter 1 vorteilhafterweise um eine im wesentlichen horizontale Achse kippbar, es kann aber auch ein Auslaß im Boden des Behälters vorgesehen sein.

Nachdem die Behandlung des Gemisches in dem Behälter 1 abgeschlossen ist, wird das Gemisch in zumindest ein mit Pflanzen bewachsenes Becken 6, 7 überführt. Das Becken 6, 7 ist in Form einer nach unten abgedichteten Wanne ausgebildet, um ein Eindringen des zu behandelnden Gemisches in das darunterliegende Erdreich zu verhindern. Die Art und Dichte des Pflanzenbewuchses sowie die Höhe der Substanz, beispielsweise Erde, auf welcher die Pflanzen wachsen, kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden, ebenso die Größe des Beckens. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei hintereinandergeschaltete Becken vorgesehen, wobei das zu behandelnde Gemisch nach einer vorgegebenen Standzeit aus dem Becken 6 in das Becken 7 übergeleitet wird. Jedes der Becken ist mit einem Auslaß 8 sowie mit einem Einlaß 9 versehen. Der jeweilige Auslaß 8 ist mit dem Einlaß 9 unter Zwischenschaltung einer Pumpe 5 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, das in dem Becken stehende zu behandelnde Gemisch in erfindungsgemäßer Weise umzupumpen. Es kann sich aber auch als vorteilhaft erweisen, die Umpumpung über mehrere Becken vorzunehmen, so wie dies mit gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist.

Nachdem das Gemisch eine ausreichende Zeitdauer in dem Becken verweilt hat, wird es in einem üblichen Vorfluter abgelassen. In Fig. 1 sind die benötigten Vorrichtungen nur in schematischer Weise dargestellt. Die Becken 6, 7 können zur besseren Entleerung mit einem Gefälle versehen sein und durch entsprechende Kanäle mit einem Zulauf bzw. einem Ablauf ausgestattet sein, um das Gemisch in betriebssicherer und energiesparender Weise einzuleiten bzw. abzuführen. Auch ist es möglich, zur Vermeidung schädlicher Umwelteinflüsse die Becken mit einer geeigneten Abdeckung oder Überdachung zu versehen.

Claims (20)

1. Verfahren zur Behandlung eines fließfähigen, eine flüssige Phase enthaltenden Gemisches insbesondere einer wäßrigen Suspension bzw. einer wäßrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bestandteile des Gemisches in einen Zustand hoher kinetischer Energie überführt und einer starken Beschleunigung ausgesetzt werden und ihnen eine Bahnbewegung so auferlegt wird, daß jedes Bestandteil des Gemisches sich in einer räumlichen, geschlossenen, schleifenartigen Bahn bewegt, wobei jeder Bestandteil zu den jeweils benachbarten Bestandteilen unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten aufweist und lokal unterschiedlichen Druckverhältnissen ausgesetzt ist, daß dieser Zustand über einen ausreichenden Zeitraum bis zum Vorliegen quasi-stationärer Verhältnisse aufrechterhalten wird und daß daran anschließend die äußere Einwirkung auf das Gemisch beendet wird und dieses anschließend durch zumindest ein mit Pflanzen bewachsenes und/oder mit Erde gefülltes Becken geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch kontinuierlich durch das Becken geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch chargenweise diskontinuierlich durch das Becken geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch während der Verweilzeit innerhalb des Beckens umgepumpt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Becken vorgesehen sind, durch welche das Gemisch nacheinander geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Becken im wesentlichen nur mit Erde gefüllt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Pflanzen Schilf verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Pflanzen Brennesseln verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Pflanzen Binsen verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Becken mit gleichen Pflanzen bestückt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Becken mit verschiedenen Pflanzen bestückt sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die starke Beschleunigung in ihrer Richtung der Erdbeschleunigung entgegenwirkt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilchen einer Beschleunigung von 5 bis 70 g ausgesetzt sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der einzelnen Bahnen eine quasi-stationäre äußere Form bildet.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Druckverhältnisse durch Bereiche mit Unterdruck hervorgerufen werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor Erreichen der quasi-stationären Verhältnisse dem Gemisch mindestens ein Zuschlagstoff zugemischt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erreichens der quasi-stationären Verhältnisse dem Gemisch mindestens ein Zuschlagstoff zugemischt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der quasi-stationären Verhältnisse dem Gemisch mindestens ein Zuschlagstoff zugemischt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor Überführung der Bestandteile in den Zustand hoher kinetischer Energie zumindest ein Zuschlagstoff zugegeben wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch während der Behandlung vor Erreichen der quasi-stationären Verhältnisse Sauerstoff zugeführt wird.