DE3717947A1

DE3717947A1 - Verfahren und vorrichtung zur konzentrierung von stoffen aus fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3717947A1
Application number: DE19873717947
Authority: DE
Inventors: Erich Weiss; Heinz Joachim Mueller
Original assignee: WEISS ROSEMARIE
Current assignee: WEISS ROSEMARIE
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1989-02-16
Also published as: DE3717947C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konzentrierung von Stoffen aus Flüssigkeiten durch Sättigung einer Flüssigkeit mit einem Gas unter Druck, der anschließenden Entspannung in einer Flotationszelle, sowie der Filtration des Flotats.

Bei der Stoffkonzentrierung, insbesondere der Wasserreinigung und Feststoff- Flüssigkeits- Trennung, fällt je ein Volumenstrom gereinigte Flüssigkeit bzw. gereinigtes Wasser und Feststoff bzw. Schmutzkonzentrat in Form von Dünnschlamm an.

Es ist bekannt, diese Dünnschlämme in einer nachgeschalteten Entwässerungsstufe entweder apparativ einfach, jedoch mit geringem Wirkungsgrad durch Schwerkraftfiltration, oder mit hohem Wirkungsgrad, jedoch apparativ aufwendig durch Zentri fugen und/oder Kammerfilterpressen zu entwässern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, daß bei hohem Wirkungsgrad sowohl die Flüssigkeitsreinigung bzw. Stoffkonzentrierung als auch eine Entwässerung des bei der Reinigung anfallenden Schmutz- bzw. Feststoff- Konzentrats ermöglicht, wobei, auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung bezogen, das Verfahren apparativ einfach und in einer Einheit durchführbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Konzentrierung von Stoffen aus Flüssigkeiten durch Sättigung einer Flüssigkeit mit einem Gas unter Druck, der anschließenden Entspannung in einer Flotationszelle sowie der Filtration des Flotats vor geschlagen, das gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:

a) mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit und Gas oder zu reinigende Gas werden über eine Förderpumpe einer Strahlpumpe zugefördert,
b) zwischen der Strahlpumpe und der Flotationszelle wird die zu reinigende Flüssigkeit zugefördert,
c) das in der Flotationszelle anfallende Schmutz- bzw. Fest stoff- Konzentrat wird einer Entwässerungszelle zugeführt,
d) über den saugseitigen Anschluß der Strahlpumpe wird die in der Entwässerungszelle abgetrennte Flüssigphase der mindestens zum Teil aufbereiteten Flüssigkeit und dem Gas zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Reinigung unterschiedlichster Flüssigkeiten durch Sättigung dieser Flüssigkeiten mit unterschiedlichsten Gasen. Wesentliche Hauptanwendungsgebiete des Verfahrens sind die Reinigung von Wasser mittels Luft und Reinigung von Gasen mittels Flüssig keiten.

Vorteilhaft wird die zur Flotation erforderliche Gasmenge durch Saugen der entweder gereinigten Flüssigkeit oder der frischen Flüssigkeit, insbesondere die erforderliche Luft- oder Gasmenge, durch Saugen des gereinigten Wassers oder Frischwassers, über eine der Förderpumpe saugseitig vorge schaltete Mischeinrichtung in das System eingebracht. Die Mischeinrichtung kann dabei als statischer Mischer oder als Füllkörper ausgebildet sein. Die Gasmenge ist dabei zweck mäßig mittels eines mit der Mischeinrichtung verbundenen Ventils regulierbar.

Eine in einer entsprechend dimensionierten Rohrstrecke zwi schen der Förderpumpe und einer als Drossel fungierenden Strahlpumpe nachgeschaltete Verzweigung gestattet die Zu förderung der zu reinigenden Flüssigkeit, weiterhin ermög lichen an dieser Stelle vorhandene Impfstellen die Dosierung von Behandlungschemikalien, wie z.B. Flockungsmittel. In der nachfolgenden, entsprechend dimensionierten Reaktionsstrecke findet die Behandlung der mit Schmutz und/oder Feststoffen beladenen Flüssigkeit in Gegenwart der nach der Strahlpumpe bei der Entspannung des Gas/Flüssigkeitsgemisches auf Atmos phärendruck sich bildenden, mikrofeinen Gasbläschen statt.

Die Phasentrennung erfolgt in der nachgeschalteten Flotations zelle derart, daß die gereinigte Flüssigkeit im Gegenstrom zum anfallenden Schmutz bzw. Feststoff-Konzentrat abgeführt wird. Ein Teil der gereinigten Flüssigphase kann wahlweise zur Gassättigung in der beschriebenen Weise verwendet werden.

Der Flotationsschlamm bzw. das Feststoff- Konzentrat gelangt von der Flotationszelle in die Entwässerungszelle und wird dort gefiltert. Die durch den Filter tretende Flüssigphase gelangt über den saugseitigen Anschluß der Strahlpumpe wieder in das Reinigungssystem.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend geschilderten Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Förderpumpe für die mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit und das zur Flotation erforderliche Gas, eine Strahlpumpe, deren Treib mitteleinlaßstützen mit dem Auslaß der Förderpumpe und deren Auslaßstutzen über eine Leitung mit einer Flotationszelle verbunden ist im Falle der Reinigung von Flüssigkeiten eine in diese Leitung mündende Leitung für die zu reinigende Flüs sigkeit mit einer in der Leitung angeordneten Förderpumpe so wie eine der Flotationszelle nachgeschaltete als Vakuumfil trationszelle ausgebildete Entwässerungszelle mit einem flüs sigkeitsseitigen Ausgang, der mit dem Sauganschluß der Strahl pumpe verbunden ist.

Die Vakuumfiltrationszelle weist zweckmäßig einen über eine poröse Stützplatte geführten Bandfilter auf, wobei die Rück seite der Stützplatte luftdicht mit dem Sauganschluß der Strahlpumpe verbunden ist. Infolge des sich in der Strahl pumpe ausbildenden Vakuums liegt unter der porösen Stützplat te ein Unterdruck an. Dieser Unterdruck bewirkt die Entwäs serung bzw. Konzentrierung des auf dem Bandfilter aufgebrach ten Flotationsschlammes bzw. Feststoff- Konzentrates. Die durch den Bandfilter und die Stützplatte tretende Flüssigphase ge langt über die Strahlpumpe wieder in das Reinigungssystem, der Anstieg des Unterdrucks infolge des Filterkuchenaufbaus kann über Druckaufnehmer zur Steuerung des Bandfiltervorschubs genutzt werden.

Der Bandfilter kann wahlweise als Endlosband oder Einwegfil terrolle ausgebildet sein. Durch eine scharfe Umlenkung des Bandes an geeigneter Stelle kann der Abwurf des Filterkuchens vom Band erfolgen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der beigefügten einzigen Figur dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Merkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

Die Figur zeigt schematisch für einen beispielhaften An wendungsfall die Anordnung der einzelnen Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Durch die Leitung 1 tritt mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit, oder Frischwasser, durch die Leitung 2 Gas, bei spielsweise Luft, in einen Mischer 3, beispielsweise einen statischen Mischer oder eine Füllkörperkolonne, ein. Die Luftmenge ist dabei über ein nicht näher dargestelltes, mit dem Mischer verbundenes Ventil regulierbar.

Dem Mischer 3 ist eine Druckerhöhungspumpe 4 nachgeschaltet, der Auslaßstutzen 5 der Druckerhöhungspumpe ist über eine Leitung 6 mit dem Einlaßstutzen 7 einer Strahlpumpe 8 ver bunden. In der entsprechend dimensionierten Rohrstrecke zwi schen der Druckerhöhungspumpe 4 und der als Drossel fungie renden Strahlpumpe 8 löst sich infolge des Druckanstieges die Luft. Der Auslaßstutzen 9 ist mit dem Einlaß 10 einer Flota tionszelle 11 mittels einer weiteren Leitung 12 verbunden. Über eine der Strahlpumpe 8 nachgeschaltete Verzweigung 13 mit Förderpumpe 14 wird das zu reinigende Wasser der Leitung 12 zugeführt. Hinter der Verzweigung 13 mündet eine weitere Ver zweigung 15 mit Förderpumpe 16 in die Leitung 12, durch die se weitere Verzweigung 15 können Behandlungschemikalien, wie z.B. Flockungsmittel, hinzugegeben werden. Gegebenenfalls kann vor oder hinter der Verzweigung 15 ein weiterer Mischer 3 in der Leitung 12 eingeordnet sein.

In der nachfolgenden, entsprechend dimensionierten Reaktions strecke findet die Behandlung des Schmutzwassers in Gegenwart der nach der Strahlpumpe 8 bei der Entspannung des Luft/Was sergemisches auf Atmosphärendruck sich bildenen, mikrofeinen Luftbläschen statt. Die Phasentrennung erfolgt in der der Leitung 12 nachgeschalteten Flotationszelle 11 derart, daß das gereinigte Wasser im Gegenstrom zum Schmutz- bzw. Fest stoff- Konzentrat durch die Leitung 17 abgeführt wird. Ein Teil der gereinigten Flüssigphase kann wahlweise über eine Zweigleitung 18 wieder der Leitung 1 zur Luftsättigung bzw. Gassättigung in der beschriebenen Weise zugeführt werden.

Der Flotationsschlamm bzw. das Feststoff-Konzentrat gelangt über eine Leitung 19 in eine Entwässerungszelle 20, die im wesentlichen aus einem über einer porösen Stützplatte 21 ge führten Bandfilter 22 besteht. Die Rückseite der Stützplatte 21 ist über eine Leitung 23 luftdicht mit dem Sauganschluß 24 der Strahlpumpe 8 verbunden. Infolge des sich in der Strahl pumpe 8 ausbildenden Vakuums liegt unter der porösen Stütz platte 21 ein Unterdruck; dieser bewirkt die Entwässerung des auf dem Bandfilter 22 aufgebrachten Flotationsschlammes bzw. Feststoff- Konzentrates. Die durch den Bandfilter 22 und die Stützplatte 21 tretende Flüssigphase gelangt über die Strahlpumpe 8 wieder in das Reinigungssystem, der Anstieg des Unterdruckes infolge des Filterkuchenaufbaus kann über nicht näher dargestellte Druckaufnehmer zur Steuerung des Bandfil tervorschubs genutzt werden.

In der Darstellung der Figur ist der Bandfilter 22 alternativ als Einwegfilterrolle 22 a oder Endlosband 22 b dargestellt. Durch eine scharfe Umlenkung des Bandes an geeigneter Stelle kann der Abwurf des Filterkuchens in einen Feststoff- Sammel behälter erfolgen.

Claims

1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konzentrierung von Stoffen aus Flüssigkeiten unter Druck, der anschließenden Entspannung einer Flotations zelle, gekennzeichnet durch folgende Schritte sowie der Filtration des Flotats:

a. mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit und Gas oder zu reinigendes Gas werden über eine Förderpumpe einer Strahlpumpe zugefördert,
b. zwischen der Strahlpumpe und der Flotationszelle wird die zu reinigende Flüssigkeit zugefördert,
c. das in der Flotationszelle anfallende Schmutz- bzw. Feststoff-Konzentrat wird einer Entwässerungszelle zugeführt,
d. über den saugseitigen Anschluß der Strahlpumpe wird die in der Entwässerungszelle abgetrennte Flüssig phase der mindestens zum Teil aufbereiteten Flüssig keit und dem Gas zugeführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit und das zur Flotation erforderliche Gas bzw. das zu reinigende Gas vor der Strahlpumpe einer Mischeinrichtung zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Reinigung von Flüssigkeiten zwischen der Zuförderung der zu reinigenden Flüssigkeit, im Falle der Gaswäsche zwischen der Strahlpumpe und Flotationszelle Behandlungschemikalien, beispielsweise Flockungsmittel, zugefördert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Zufördern der zu reinigenden Flüssigkeit zur mindestens zum Teil aufbereiteten Flüssig keit und dem Gas die sich ergebende flüssige Phase einer weiteren Mischeinrichtung zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Flotationszelle die gereinigte Flüssigkeit im Gegenstrom zum anfallenden Schmutz- bzw. Feststoff-Konzentrat abgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Förderpumpe (4) für die mindestens zum Teil aufbereitete Flüssigkeit und das zur Flotations erforderliche Gas, eine Strahlpumpe (8), deren Treibmitteleinlaßstutzen (7) mit dem Auslaß (5) der Förderpumpe und deren Auslaßstutzen (9) über eine Leitung (12) mit einer Flotationszelle (11) verbunden ist, eine in diese Leitung (12) mündende Leitung (13) für die zu reinigende Flüssigkeit mit einer in der Leitung (13) angeordneten Förderpumpe (14) sowie eine Vakuumfiltrations zelle ausgebildete Entwässerungszelle (20) mit einem flüs sigkeitsseitigen Ausgang (23), der mit dem Sauganschluß (24) der Strahlpumpe (8) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischeinrichtung (3) mit dem Einlaß der Förderpumpe (4) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwischen der Einleitung (13) der zu reinigenden Flüssigkeit und der Flotationszelle (11) eine weitere Mischeinrichtung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (3) als statischer Mischer oder Füllkörperkolonne ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungszelle (20) einen über eine poröse Stützplatte (21) geführten Bandfilter (22) aufweist, wobei die Rückseite der Stützplatte (21) luftdicht mit dem Sauganschluß (24) der Strahlpumpe (8) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandfilter (22) als Einwegfilterrolle (22 a) oder End losband (22 b) ausgebildet ist.