DE3714531A1 - Vorrichtung zur physikalisch-chemischen behandlung von wasser - Google Patents
Vorrichtung zur physikalisch-chemischen behandlung von wasserInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
physikalisch-chemischen Behandlung von Wasser, um
fassend die Einschaltung einer mechanischen Ausflockungs
einrichtung und anschließend einer Absetzung bzw.
Abklärung mittels Absetzbecken. Die Erfindung bezieht
sich insbesondere auf die Ausbildung von Behandlungs
einrichtungen für Wasser, wobei es sich um industriel
le Abwässer oder zu Trinkwasser aufzubereitende Wässer
handelt, bei welchen eine Kombination der Ausflockung
und der Abklärung in einem Arbeitsgang vorgesehen
ist.
Bei den bekannten Behandlungsvorrichtungen für Was
ser führt man in das Wasser Koagulationsmittel in
Form von Kolloidteilchen ein und zwar durch Mischen
unter schnellem Rühren, worauf das Wasser in einen
Ausflockungsraum, der mit langsamen Rührern ausge
rüstet ist, eingeführt und anschließend in Abklärbehälter
weitergeleitet wird. Häufig sind die Abklärbehälter
in Etagen angeordnet, um insbesondere die Absetzflächen
zu vervielfältigen. Bei Anlagen dieser Art treten
häufig Schwierigkeiten aufgrund der Tatsache auf,
daß das in der Ausflockungseinrichtung durch Zusammen
backen der Kolloidteilchen des Wassers mit Hilfe
von koagulierenden Mittel erhaltene Ausgeflockte
nicht vollständig erhalten bleibt, wenn später die
Überleitung in das Abklärbecken stattfindet, insbesondere
aufgrund der Tatsache, daß die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers sich verändert; beispielsweise werden
die in der Ausflockungseinrichtung erhaltenen großen
Flocken beim Überleiten in die aufeinanderfolgenden
beiden Arbeitseinrichtungen sehr fein, wenn die Übertra
gungsgeschwindigkeit in die Absetzungeinrichtung
zunimmt.
Man hat bereits in den 60iger Jahren die Möglichkeit
einer Umgruppierung der beiden Phasen des Ausflockens
und des Abklärens in ein einziges, in Abteile unter
teiltes Bassin, das als beschleunigte oder kompakte
Abklärvorrichtung bezeichnet wird, vorgeschlagen.
Jedoch haben die zahlreich ausgeführten Versuche
zu Schwierigkeiten, insbesondere zu einer Instabili
tät der Schlammschleier oder Schlammschichten und
zu einer sehr empfindlichen Bedienung und Steuerung
der kombinierten Einrichtungen geführt, besonders
wenn diese zur Behandlung von städtischen Abwässern
oder industriellen Abwässern eingesetzt wurden. Schließ
lich paßt dieser Anlagentyp vielmehr für eine Behand
lung von trinkbar zu machendem Wasser und insbesondere
für eine Behandlung, bei der man eine Wasserenthär
tung ins Auge gefaßt hat. Für Abwässer ist es notwen
dig, auf die Wahl von zwei für die Ausflockung und
Ausfällung getrennte Arbeitsgänge zurückzukehren.
Ein wirklicher Fortschritt wurde seit ein paar Jahren
bei der Abklärung erreicht, dank der Verwirklichung
von mit Lamellen versehenen Abkläreinrichtungen bei
denen in der oberen oder aktiven Zone eine Reihe
von geneigten Platten angeordnet sind, zwischen denen
das Wasser wandert und sich dabei von seinen Verunrei
nigungen durch Ablagerungen auf den Platten befreit.
Man kann auch ein Optimum an Wirksamkeit durch ein
mehrfaches und aufeinanderfolgendes Hindurchtreten
der verschmutzten Flüssigkeit zwischen einer Reihe
von Schikanen erhalten.
Es hat sich nun das Problem ergeben, die Vorteile
eines gut geregelten mechanischen Ausflockungsvor
ganges mit seiner Größe des Ausgeflockten mit einem
Abklärvorgang mittels Lamellen und großer Wirksam
keit zu vereinen. Dies ist das von der Erfindung
angestrebte Ziel, aufgrund welcher nach einer Anzahl
von Untersuchungen und Versuchen man in der Lage
ist, die wesentlichen kritischen Faktoren zu bestim
men und die spezifischen Bedingungen bei der Anpassung
von zwei kombinierten Arbeitsgängen in einer einzigen
kompakten Anlage anzugeben.
Gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung ist die einheit
liche Arbeitseinheit derart aufgebaut, daß sie einen
direkten Durchgang bei gleichbleibender Geschwindig
keit des behandelten Wassers von der Ausflockungs
zone bis zur Abklärzone gestattet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, deren Resul
tat sich in der Abwesenheit von Turbulenz zwischen
den beiden vorerwähnten Zonen äußert, wird dieses
Resultat dadurch erreicht, daß man eine Ausflockungs
vorrichtung verwendet, deren unterer, in Bodennähe
befindliche Abströmbereich auf dem Niveau der Fenster
oder Öffnungen liegt, die eine Speisung der mit Lamellen
besetzten Abkläreinrichtung gestatten. Daher gelangen
die sehr schweren Flocken, die in der Ausflockungsein
richtung gebildet sind, direkt in die Abklärzone
ohne Gefahr einer Ablagerung in der Ausflockungseinrich
tung, wo diese Flocken fermentieren und die Funktion
der Anlage stören könnten. Außerdem sind die Verbin
dungsfenster zwischen den beiden Zonen so berechnet,
daß die Wassergeschwindigkeit in der Ausflockungsein
richtung praktisch die gleiche ist, wie in der Abklär
einrichtung, wobei diese Geschwindigkeit im allgemeinen
zwischen 0,02 und 0,1 m/s beträgt.
Außer dem vorerwähnten Vorteil der Nicht-Zerstörung
der Flocken am Eintritt des Wassers in die Lamellen
abkläreinrichtung, gestattet die kompakte Arbeitsein
heit gemäß der Erfindung die geringere Verwendung
von Mitteln zum Koagulieren und die Erhöhung der
Wirksamkeit der Lamellenabkläreinrichtung um mindestens
15 bis 20%. Aufgrund dieser Tatsache kann man die
Abkläreinrichtung mit wesentlichen kleineren Abmessungen
als denjenigen ausführen, die üblicherweise notwendig
sind, um ein gegebenes Volumen an verschmutztem Was
ser zu behandeln. Im übrigen erreicht man eine gute
Energiewirtschaft aufgrund der Tatsache, daß keine
Energie verbraucht wird, im Gegensatz zu den bekannten
Verfahren, um das Wasser durch Kanäle von einer Zone
zur anderen zu befördern, wobei die einzige Energie
die aufgewendet wird, diejenige ist, die bei der
Ausflockung zum Einsatz kommt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten, nicht einschränkenden
Ausführungsbeispieles, das in der Zeich
nung dargestellt ist. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine kompakte Ausflok
kungs- und Abkläreinrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 eine Lamellen-Abkläreinrichtung im Schnitt
entsprechend der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ausflockungseinrichtung im Schnitt
gemäß der Linie B-B in Fig. 1; und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 1,
der eine Mischvorrichtung für die Koagu
lationsmittel und zwei Lamellen Abklärein
richtungen zeigt, die der Mischeinrichtung
benachbart sind.
Wie in der Zeichnung und insbesondere in der Haupt
figur 1 dargestellt, umfaßt die Einrichtung zur phy
sikalisch-chemischen Behandlung von Wasser im wesent
lichen: einen Behälter 1 für die schnelle Mischung
durch Umrühren der Koaguliermittel mit Wasser; eine
zentrale Ausflockungseinrichtung 2, die ebenfalls
mit einem Rührsystem versehen ist; und zwei identi
sche Abkläreinheiten 3, 4, die zu beiden Seiten der
Mischeinrichtung und der Ausflockungseinrichtung
angeordnet sind.
Die Verbindung zwischen dem schnellen Mischer 1 und
der Ausflockungseinrichtung erfolgt durch Öffnungen 5, 6
und entsprechend einem wesentlichen Merkmal der Er
findung sind die Öffnungen in den Trennwänden der
Ausflockungseinrichtung und der Abkläreinrichtungen
in identischen Reihen 7 und 8 auf gleichem Niveau
in diesen Einrichtungen vorgesehen. Die Fenster oder
Öffnungen 7 der Trennwände der Ausflockungseinrichtung
2 sind auf dem gleichen Niveau wie die Fenster 8
für die Zuführung des Wassers zu der mit Lamellen
besetzten Abkläreinrichtung 3, 4.
In der Draufsicht gemäß Fig. 1 ist der Wassereinlaß 9
in den oberen Bereich der Mischeinrichtung 1 und
der Auslaß 10 des behandelten Wassers dargestellt.
Mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Zirku
lationspfeile erkennt man, daß das bei 9 ankommende
zu behandelnde Wasser nach einer Misch-Koagulation
in den oberen Bereich der Ausflockungseinrichtung
strömt, die mit Rührern 11 versehen ist; das Wasser
fließt zum Boden der Ausflockungseinrichtung 2 und
durchströmt die Verteilöffnungen 7, 8; dann steigt
es in den mit Lamellen versehenen Einheiten nach
oben und wird in den Wiederaufnahmekanälen 13 gesam
melt, welche in einen Hauptableitungskanal 14 münden,
der zum Auslaß 10 des behandelten Wassers führt.
Die Anlage ist ebenfalls an der Oberseite einer jeden
Abkläreinrichtung 3 mit einer Abstreifbrücke 15,
die zum Wiedergewinnen von Schaum vorgesehen ist,
der darauf aufgenommen und bei 16 abgeleitet wird,
sowie mit einer Räumeinrichtung 17 am Boden (in Fig.
2 dargestellt) versehen, die ein Abziehen des Schlammes,
der auf dem Boden 18 einer jeden Abkläreinrichtung
fällt, gestattet. Der Schlamm und der Schaum werden
anschließend bei 19 und 20 abgepumpt und abgesaugt,
um nach außen außerhalb der Anlage gebracht zu werden.
Um die Vorteile , die mit einer solchen kompakten
Anlage erzielbar sind, zu erläutern, hat man eine
Reihe von Vergleichsversuchen durchgeführt, in dem
man Abwasser von der gleichen Art einerseits in einer
Anlage entsprechend obiger Beschreibung und andererseits
in einer üblichen Anordnung einer Ausflockungs- und
Abkläreinrichtung behandelt hat, bei der die beiden
Einrichtungen voneinander getrennt und mittels eines
Verbindungskanals verbunden waren.
Die Zeit zum Mischen sowie die für die Ausflockung
war in beiden Fällen die gleiche und betrug zwei
Minuten für die Mischung und 15 Minuten für die Aus
flockung. Man hat jedoch die Mengen an Mittel zum
Ausflocken bei der Kompaktanlage erheblich vermindert,
nämlich: 100 mg/l Aluminiumsulfat für die bekannte
Ausflockungseinrichtung und 80 mg/l für die mit La
mellen besetzte Einrichtung sowie 1 mg/l Polyelektrolyt
bei der bekannten Einrichtung und 0,8 mg/l bei der
erfindungsgemäßen Einrichtung. Das eingesetzte Poly
elektrolyt war ein mittleres anionisches Polyelektro
lyt (bekannt unter der Bezeichnung "Percol 725").
Die positive Auftriebsgeschwindigkeit des Wassers
"zum Spiegel" (gemessen wie bekannt in m3/m2/h in
bezug auf die Oberfläche des Wassers oder der Wasser
spiegel bei einer offenen Anlage) betrugen 1,6 m/h
bei der bekannten Abkläreinrichtung, während diese
Geschwindigkeiten zwischen 20 und 30 m/h bei der
Lamellenabkläreinrichtung gemäß der Erfindung betrugen.
Wenn man das Wasser am Ausgang nach der Behandlung
untersucht, und zwar in bezug auf die in Suspension
befindlichen Teilchen (M.E.S.) einerseits, und den
Restgehalt an Phosphor (P) andererseits, so erhält
man die nachfolgenden Ergebnisse:
Bekannte Einrichtung:
M.E.S. (behandeltes Wasser):50 mg/l P. (gesamt): 1 mg/l
M.E.S. (behandeltes Wasser):50 mg/l P. (gesamt): 1 mg/l
Einheitliche Anlage gemäß der Erfindung:
M.E.S. (behandeltes Wasser):15 mg/l P. gesamt: 0,5 mg/l
M.E.S. (behandeltes Wasser):15 mg/l P. gesamt: 0,5 mg/l
Man stellt also eine beträchtliche Steigerung der
Wirksamkeit der Behandlung durch Einsatz der kompakten
Anlage gemäß der Erfindung fest und außerdem stellt
man die Verringerung an Ausflockungsmitteln sowie
das Fehlen eines Energieverbrauches für den Transport
von Wasser zwischen der Ausflockungseinheit und der
Abkläreinheit fest.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur physikalisch-chemischen Behand
lung von Wasser mit Hilfe einer mechanischen Aus
flockung unter Rühren und anschließender Abklä
rung durch Zirkulation des Wassers in lamellen
artigen Einheiten mit geneigten parallen Platten,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer einzigen
Arbeitseinheit ein Behälter (1) zum schnellen
Mischen des Wassers mit Koagulationsmittel, eine
Ausflockungseinrichtung (2) und zu beiden Seiten
derselben jeweils eine mit Lamellen ausgerüstete
Abkläreinrichtung (3, 4) entsprechend einer Anord
nung kombiniert sind, die einen direkten Übertritt
des behandelten Wassers mit gleichbleibender Ge
schwindigkeit von der Ausflockungszone bis in
die Abklärzone gestattet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine turbulenzfreie Zirkulation des Wassers
in der Arbeitseinheit ermöglichende Anordnung
durch die Ausbildung von Fenstern oder Öffnungen (7)
in den Trennwänden der Ausflockungseinheit erreicht
ist, die auf gleichem Niveau wie die Zuführungs
öffnung (8) der Lamellenabkläreinrichtungen (3,
4) angeordnet sind, wobei die Wassergeschwindigkeit
zwischen der Ausflockungseinrichtung und der La
mellenabkläreinrichtung auf 0,02 bis 0,1 m/s gehalten
wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekenn
zeichnet, daß das zu behandelnde Wasser, das im
oberen Bereich (9) des Mischers (1) eingeleitet
wird, nach der Koaguliermischung in den oberen
Teil der Ausflockungseinrichtung (2) überführt
wird, die mit einem Rührsystem (11) versehen ist,
worauf das Wasser zum Boden dieser Einrichtung
fließt und die Öffnungen 7, 8) der Trennwände
vor dem Aufsteigen entlang den Lamelleneinheiten
(12) durchströmt, worauf es in Wiederaufnahmeka
nälen (13) gesammelt wird, die in einen Ableitungs
kanal (14) für das behandelte Wasser münden, der
zum Auslaß (10) führt, wobei der Schaum an der
Oberfläche (16) und der Schlamm am Boden (18)
kontinuierlich aus der Anlage nach außen ausgetragen
werden.
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