DE3900731C2 - Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer gereinigtes oder frisches Wasser und über ein saugseitig angeordnetes Beimischventil Luft an­ saugenden Druckerhöhungspumpe, der eine durch eine Rohr­ leitung gebildete Luftlösestrecke nachgeordnet ist, die über eine Verengung in einen mit Abwasser beaufschlagba­ ren Entspannungsraum mündet, dem ein in den Trennbereich einer Flotationszelle hineinragenden Flotationsrohr nach­ geordnet ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 29 38 264 A1 bekannt. Diese bekannte Anordnung arbeitet ausschließlich mit Entspannungsflotation. Eine Flockung ist hier nicht vorgesehen. Diese bekannte Anordnung führt daher nur dort zu zufriedenstellenden Ergebnissen, wo die abzuscheiden­ den Verunreinigungen frei im Wasser vorliegen. Bei im Wasser gelösten oder emulgierten Verunreinigungen ist dies aber nicht der Fall. Hinzu kommt, daß bei dieser be­ kannten Anordnung die Luftlösestrecke als einfaches, ein­ satzloses Rohr ausgebildet ist. Die Folge davon ist, daß nicht die gesamte Luft in Lösung geht. Die ungelöste Luft bildet Gasblasen, die nicht nur zu Kavitationserscheinun­ gen führen können, sondern auch die erwünschte Flotation negativ beeinträchtigen. Als besonders ungünstig wird es in diesem Zusammenhang empfunden, daß die ungelöste Luft im Flotationsrohr in Form großer Blasen aufsteigt, die in der oberen Beruhigungszone zu einer unerwünschten Beunru­ higung führen, welche den erzielbaren Reinigungseffekt drückt.

Die DE 28 27 151 C2 zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser mit Ozon um die Inhaltsstoffe auf eine höhere Oxidationsstufe zu überführen bzw. unschädlich zu machen. Hierzu ist ein mit Füllkörpern versehenes Rohr vorgese­ hen, das in einer Richtung mit Druckwasser und im Gegen­ strom dazu mit Ozon beaufschlagt wird. Eine Flotation oder Flockung ist hier nicht vorgesehen. Die hiermit zu­ sammenhängende Problematik hinsichtlich Auftrieb, Kavita­ tion, Beunruhigung der Beruhigungszone und dergleichen, ist dementsprechend auch nicht angesprochen.

Die US-A 3 831 758 zeigt eine Vorrichtung zur Abwasser­ reinigung durch Flotation und Flockung. Das Flotations­ system umfaßt dabei zwei Flotationszellen, die von Beru­ higungskammern flankiert sind. Die einzelnen Kammern und Zellen sind durch Lochbleche voneinander getrennt, deren Sinn und Zweck es ist, eine laminare Strömung zu erzeugen und Turbulenzen zu vermeiden. Die Flockenbildung muß bei dieser bekannten Anordnung im laminaren Bereich stattfin­ den. Dies steht der Bildung zahlreicher Microflocken ent­ gegen. Es entstehen vielmehr vergleichsweise wenige, große Flocken, an die sich die in Form von Bläschen freigesetzte Luft außen anlagert. Ein Einschluß von Luft in die Flocken ist dabei nicht zu erwarten. Die Folge davon ist, daß zahl­ reiche Flocken, beispielsweise infolge eines Auseinander­ brechens, nicht flotiert werden, sondern zu Boden sinken und abgeräumt werden müssen. Auch hierbei läßt sich daher nur ein mäßiger Reinigungseffekt erzielen.

Alle nach dem derzeitigen Stand der Technik arbeitenden Vorrichtungen und/oder Verfahren der Kombination Flockung und Flotation haben den Nachteil, daß entweder die Flockung in den der Flotation vorgeschalteten Rührbehältern statt­ findet und demnach eine Anlagerung der flotationswirksamen Gasblasen an die bereits ausgebildete Flocke und somit nur an der äußeren Flockenhülle erfolgt, (z. B. Firmenschriften Sepaflot, Fa. Lurgi, Möglichkeiten der Flotation, Umwelt Nr. 5, 1975, Die Flotation, Reiniger + Wäscher, Heft 4/82) oder die Flockung in Rohrleitungen von Entspannungs-Flota­ tionsanlagen, ohne optimierbaren Energieeintrag für die Flockung stattfindet (z. B. Firmenschrift TOSS der Fa. Kleindienst, die auf der deutschen Patentanmeldung 29 38 264 beruht).

Im Fall der Flockung in Rohrleitungen (vgl. Meins, Flockenbildung in Rohrstrecken, GWF Wasser/Abwasser 121, H2) von Entspannungsflotationsanlagen werden bei optimierter Flockung flotationsfähige Flocken gebildet, welche auch bei hohen Scherkräften oder langen Verweilzeiten durch den Luft­ blaseneinschluß ihre Auftriebsfähigkeit nicht verlieren, je­ doch bei nicht optimal durchgeführter Flockung, infolge lan­ ger Flockungszeit und der Koaleszenz, der für die Flotation nötigen, kleinen Luftblasen, zu solchen größerer Durchmesser, ein Einschluß bzw. auch eine Anlagerung der Luftblase an die Flocke, und somit eine Flotationswirkung, unterbleibt.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art mit einfa­ chen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß ein vergleichsweise hoher Reinigungseffekt erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die die Luftlösestrecke bildende Rohrleitung mit Füllkör­ pern bestückt ist, daß der Entspannungsraum gleichzeitig als Flocculationszelle mit seitlichen Eingängen ausgebil­ det ist, von denen der Eingang für Abwasser dem durch die die Luftlösestrecke begrenzende Verengung gebildeten Ein­ gang direkt gegenüberliegend angeordnet ist und weitere Eingänge mit Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel be­ aufschlagbar sind, daß sich an die Entspannungs- und Flocculationszelle eine Flocken-Agglomerationsstrecke an­ schließt, die zur Bildung eines eingangsseitigen, hochturbulenten und eines ausgangsseitigen, niederturbulenten Bereichs mit einer Aufeinanderfolge von durch Abstandshalter voneinander distanzierten Lochble­ chen versehen ist, und daß die Flocken-Agglomerations­ strecke in das Flotationsrohr übergeht.

Diese Maßnahmen ergeben eine optimale Flotation und Flockung. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Eingänge und Gestaltung der Agglomerationsstrecke ergeben sich im Eingangsbereich und im unteren Bereich der Agglomera­ tionsstrecke hohe Turbulenzen. Es steht daher in diesem Bereich eine hohe kinetische Energie zur Verfügung, die eine gute Verteilung des dort zugegebenen Flockungsmit­ tels ergibt und zur Bildung zahlreicher, weitgehend gleichmäßig über den gesamten Querschnitt verteilter Microflocken führt. Die Entspannung des mit gelöster Luft beladenen Wassers erfolgt ebenfalls im hochturbulenten Bereich, wodurch die ausfallenden Luftbläschen ebenfalls gut verteilt werden. Diese fungieren als Bildungskeime für die Microflocken, wodurch die Flockung beschleunigt und verbessert wird. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die Luftbläschen in die entstehenden Microflocken einge­ lagert werden. Bei der Vereinigung mehrerer Micro­ flocken entstehen dementsprechend Macroflocken mit einge­ lagerter Luft. Hierdurch ist auch dann noch eine Flota­ tion gewährleistet, wenn Teile einer derartigen Flocke abbrechen. Die Turbulenzen des niederturbulenten, oberen Bereichs der Agglomerationsstrecke stellen in vorteilhaf­ ter Weise einerseits ausreichend kinetische Energie zur Verfügung, um die Bildung von Macroflocken zu ermöglichen und zu beseitigen, sind andererseits aber klein genug, um ein Zerschlagen der gebildeten Macroflocken zu verhin­ dern. Die Einsätze im Bereich der Luftlösestrecke bewerk­ stelligen eine vollständige Lösung der Luft und vermeiden somit größere Luftblasen, welche die Flockung und Flota­ tion stören könnten. Gleichzeitig wird hierdurch sicher­ gestellt, daß genügend kleine Luftbläschen entstehen, die in die Microflocken eingelagert werden können und gleich­ zeitig als Bildungskeime für die Microflockung fungieren, wodurch diese schnell und umfangreich vonstatten geht. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben dementsprechend eine optimale Kombination von Entspannungsflotation und Flockung und damit insgesamt einen hohen Reinigungs­ effekt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßig Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vor­ richtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2A bis 2E Ansichten der in Fließrichtung auf­ einanderfolgenden Lochbleche der Agglomera­ tionsstrecke der Anordnung gemäß Fig. 1.

Die der Fig. 1 zugrundeliegende Vorrichtung besteht aus einer Flotationszelle 22, in die ein Flotationsrohr 21 von unten hineinragt und aus der Klarwasser mittels einer vom unteren Bereich der Flotationszelle 22 abgehenden Was­ serableitung 24 und aufschwimmende Schmutzflocken mittels einer vom oberen Bereich der Flotationszelle 22 abgehen­ den Schmutzableitung 23 abgezogen werden. Aus der Flota­ tionszelle 22 wird mittels eines bodenseitig abgehenden Stutzens 1 ein Teilstorm bereits gereinigten Wassers abgezweigt. An den Stutzen 1 schließt eine Saugleitung 3 einer Druck­ erhöhungspumpe 5 an. Das der Druckerhöhungspumpe 5 zuge­ führte gereinigte Wasser wird mit einer definierten Luftmenge angereichert. Hierzu ist im Bereich der Saug­ leitung 3 ein Beimischventil 2 vorgesehen, durch das eine mit einer Luftdrossel 4 versehene Luftzuleitung kontrolliert wird. Die Flotationszelle 22 kann runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Der Druckerhöhungspumpe 5 ist eine Rohrleitung 6 nach­ geordnet, die Füllkörper enthält und an deren vorderem Ende eine Verengung 7 vorgesehen ist. In der Rohrleitung 6 ergibt sich dementsprechend ein Überdruck, so daß sich die dem Wasserstrom zugeführte Luft im Wasser löst. Die Rohrleitung 6 fungiert dementsprechend als Luftlöse­ strecke. Als Füllkörper können Raschigringe und/oder Berlsättel Verwendung finden. Bei Verwendung unterschied­ licher Füllkörper kann die durch die Rohrleitung 6 gebil­ dete Luftlösestrecke einfach in Segmente mit unterschied­ lichen Füllkörpern unterteilt sein.

Die Rohrleitung 6 ist mit der an ihrem vorderen Ende vor­ gesehenen Verengung 7 an eine Entspannungs- und Floccu­ lationszelle 8 angeschlossen, die mit einem zugeordneten, radialen Eingang versehen ist. Hierüber wird die Entspannungs- und Flocculationszelle 8 mit gelöster Luft enthaltendem Wasser beaufschlagt. In der Entspan­ nungs- und Flocculationszelle 8 findet eine Entspannung statt, wobei die im Wasser gelöste Luft freigesetzt wird und Bläs­ chen bildet. Die Entspannungs- und Flocculationszelle 8 ist mit einem weiteren Eingang 11 versehen, die an eine mit ei­ ner Förderpumpe 9 versehene Rohrleitung 10 für das aufzu­ bereitende Abwasser angeschlossen ist. Die Einlaßöffnung für das aufzubereitende Abwasser liegt der Verengung 7 der Luftlösestrecke zugeordneten Einlaßöffnung direkt gegen­ über, so daß das aufzubereitende Abwasser direkt auf das aus der Luftlösestrecke austretende Luft-Wassergemisch zu­ geleitet wird, wodurch hohe Turbulenzen entstehen. In diese Turbulenzzone der Entspannungs- und Flocculationszelle 8 münden weitere seitliche Eingänge 12, 13 für Flockungsmit­ tellösungen und Flockungshilfsmittellösungen ein.

Die Entspannungs- und Flocculationszelle 8 wird nach oben, d. h. in Fließrichtung des wäßrigen Mediums gesehen, durch ein Lochblech 14 begrenzt, dem weitere Lochbleche 16, 17, 18, 19 folgen. Der gegenseitige Abstand der Lochbleche 14 und 16 bis 19 ist durch Abstandshalter 15 festgelegt. Die Lochbleche 14 und 16 bis 19 sind in der der Fig. 2 zugrun­ deliegenden Reihenfolge A-E angeordnet, wobei in Fließrich­ tung zunehmende Durchflußquerschnitte vorgesehen sind. Die­ se werden durch zentrale oder peripherienahe Löcher 25 ge­ bildet. Im dargestellten Beispiel sind die aufeinanderfol­ genden Lochbleche 14, 16 bis 19 abwechselnd mit jeweils ei­ nem zentralen Loch oder mit beispielsweise vier, peripherie­ nahen Löchern versehen. Die hier vorgesehene Lochblechan­ ordnung ergibt eine an den unteren, hochturbulenten Bereich sich anschließenden, nieder­ turbulenten Bereich, der als Agglomerationsstrecke 20 fungiert.

Die durch die Lochblechanordnung erzeugte Niederturbulenz und der hierbei erfolgende Energieeintrag bewirken eine optimierte Agglomeration der im hochturbulenten Bereich der Entspannungs- und Flocculationszelle 8 gebildeten Mi­ croflocken zu abscheidbaren Macroflocken, die während ih­ res Flockenwachstums die bei der Druckentspannung in der Entspannungs- und Flocculationszelle 8 freigesetzten, mi­ crofeinen Luftblasen mit einschließen. Die mit den Loch­ blechen 14, 16 bis 19 bestückte Flocken-Agglomerationsstrecke 20 kann durch einzelne, miteinander verbundene Segmente ge­ bildet werden. Die die Flocken-Agglomerationsstrecke 20 enthaltende Rohrstrecke geht, wie Fig. 1 weiter zeigt, in Fließrichtung gesehen, in das Flotationsrohr 21 über, welches von unten in den Trennbereich der Flotationszelle 22 hineinragt. Zur Vereinfachung der Bauweise können die Entspannungs- und Flocculationszelle 8, die einzelnen Segmente der Flocken-Agglomerationsstrecke 20 und das Flotations­ rohr 21 einfach durch Flansche miteinander verbun­ den sein.

In der Flotationszelle 22 erfolgt die Trennung des wäßrigen Mediums in aufschwimmende Schmutzflocken, welche aus dem oberen Bereich der Flotationszelle 22 über die Schmutzableitung 23 abgezogen werden, und in Klarwasser, welches aus dem unteren Bereich der Flotationszelle 22 über die Wasserableitung 24 abgezogen wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer gerei­ nigtes oder frisches Wasser und über ein saugseitig an­ geordnetes Beimischventil (2) Luft ansaugenden Drucker­ höhungspumpe (5), der eine durch eine Rohrleitung (6) gebildete Luftlösestrecke nachgeordnet ist, die über eine Verengung (7) in einen mit Abwasser beaufschlagba­ ren Entspannungsraum mündet, dem ein in den Trennbereich einer Flotationszelle (22) hineinragendes Flotations­ rohr (21) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftlösestrecke bildende Rohrleitung (6) mit Füllkörpern bestückt ist, daß der Entspannungsraum gleichzeitig als Flocculationszelle mit seitlichen Eingängen ausgebildet ist, von denen der Eingang (11) für Abwasser dem durch die die Luftlösestrecke begren­ zende Verengung (7) gebildeten Eingang direkt gegenüber­ liegend angeordnet ist und weitere Eingänge (12, 13) mit Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel beauf­ schlagbar sind, daß sich an die Entspannungs- und Flocculationszelle (8) eine Flocken-Agglomerations­ strecke (20) anschließt, die zur Bildung eines eingangs­ seitigen, hochturbulenten Bereichs und eines ausgangs­ seitigen, niederturbulenten Bereichs mit einer Auf­ einanderfolge von durch Abstandshalter (15) voneinan­ der distanzierten Lochblechen (14, 16, 17, 18, 19) ver­ sehen ist, und daß die Flocken-Agglomerationsstrecke (20) in das Flotationsrohr (21) übergeht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Lochbleche (14, 16, 17, 18, 19) abwechselnd mit einem zentralen Loch oder mit mehreren peripherienahen Löchern versehen sind, wobei in Strö­ mungsrichtung ein zunehmender Durchflußquerschnitt vor­ gesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftlösestrecke (6) als Füllkörper Raschigringe und/oder Berlsättel verwen­ det werden.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverengung (7) am Ende der Luftlösestrecke (6) als Schieber ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlösestrecke (6) in Segmente mit unterschiedlichen Füllkörpermaterialien unterteilt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungs- und Flocculationszelle (8), die einzelnen Segmente der Agglomerationsstrecke (20) und das Flotationsrohr (21) mit Hilfe von Flanschen miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotationszelle (22) als Rund- oder als Rechteckflotation ausgebildet ist.