DE3939984A1 - Aufbereitungsvorrichtung zum aufbereiten von flockungshilfsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsvorrichtung zum aufbereiten von Flockungshilfsmittel, wobei die Vorrichtung einen Zuführungen für Wasser und Flockungsmittel-Konzentrat (Polyelektrolyt) aufweisenden Mischbehälter, in dem sich drehbare Misch- oder Rührflügel befinden, hat.

Durch Polyelektrolyte oder Polymere oder dergleichen gebil­ detes Flockungsmittel-Konzentrat dient in einer verdünnten Mischung mit Wasser zum Flocken und Heraustrennen z. B. von im zu reinigendem Wasser (Abwasser) enthaltenen Feststoff­ partikeln.

Flockungsmittel-Konzentrat kann in Granutlatform oder als flüssiges Konzentrat verwendet werden. Das Aufbereiten unter Verwendung von Granulat erfordert einen hohen Aufwand, wobei Anlagen mit zwei oder drei Behälterbecken bekannt sind. Im ersten Behälter wird eine z. B. 0,5%ige Stammlösung ange­ setzt und durchgerührt. In dem oder den weiteren Behältern wird dann auf z. B. 0,1% verdünnt und es erfolgt hier auch ein Reifen des Flockungsmittels über einen mehrstündigen Zeitraum hinweg. In Abwasser-Aufbereitungsanlagen wird die Menge des aufzubereitenden Flockungshilfsmittels am zu er­ wartenden Schmutzwasserdurchsatz abgeschätzt. Da Flockungs­ hilfsmittel in aufbereitetem Zustand nur eine sehr kurze Be­ ständigkeit hat, wobei die Effektivität laufend abnimmt, be­ steht dabei die Gefahr, daß bei geringerem Schmutzwasseran­ fall Flockungshilfsmittel verdirbt und somit entsprechende Kosten verursacht.

Bei Verwendung von flüssigem Flockungsmittel-Konzentrat ist zwar eine kürzere Aufbereitungszeit möglich und somit kann in Anpassung an die jeweilige Schmutzwassermenge in kleine­ ren Mengen Flockungshilfsmittel aufbereitet werden; die üb­ licherweise verwendete Einrichtung ist jedoch weiterhin wie bei Verwendung von Granulat-Flockungsmittel-Konzentrat auf­ wendig.

Aus der US-PS 45 22 502 ist bereits eine Aufbereitungsvor­ richtung der eingangs erwähnten Art bekannt, die einen Mischbehälter aufweist, in dem in vergleichsweise kleiner Menge Flockungshilfsmittel aufbereitet und dann dem zu rei­ nigenden Schmutzwasser zugegeben wird. Bei diesem Misch­ behälter werden die Mischkomponenten - flüssiges Flockungs­ mittel-Konzentrat und Wasser - unten zugeführt und am oberen Ende des Mischbehälters ist ein Auslaß für das fertige, auf­ bereitete Flockungshilfsmittel.

Beim Durchmischen mit Hilfe eines im Mischbehälter befind­ lichen Flügelrades besteht bei dieser Vorrichtung die Ge­ fahr, daß noch ungereiftes bzw. schlecht durchmischtes Flok­ kungshilfsmittel zum Auslaß gelangt. Dadurch ist die Wirk­ samkeit des eingesetzten Flockungshilfsmittels reduziert und damit der Aufwand durch schlecht ausgenutztes Flockungs­ hilfsmittel erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufberei­ tungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welcher eine dem jeweiligen Bedarf entsprechende Menge von Flockungshilfsmittel produziert werden kann, wobei am Aus­ gang dieser Vorrichtung jeweils homogen durchmischtes, frisches und durchgereiftes Flockungshilfsmittel zur Ver­ fügung steht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der Mischbehälter mehrere, in Durchström­ richtung hintereinander angeordnete und durch Trennwände ab­ gegrenzte Kammern aufweist, in denen sich jeweils Rührflügel befinden und daß die Trennwände eine oder mehrere Überström­ öffnungen aufweisen.

Die Unterteilung des Mischbehälters in mehrere Kammern ver­ hindert sicher einen direkten Durchsatz von noch nicht voll­ ständig vermischten Komponenten. Dadurch gelangt nur gut durchmischtes und gereiftes und damit höchstmögliche Wirk­ samkeit aufweisendes Flockungshilfsmittel an den Ausgang der Vorrichtung bzw. des Mischbehälters.

Zweckmäßigerweise haben die Rührflügel eine vorzugsweise ge­ meinsame, etwa zentral im Mischbehälter angeordnete An­ triebswelle.

Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau und es ist auch nur ein gemeinsamer Antrieb für alle Rührflügel erforderlich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sich die Überströmöffnungen nahe an der Rotationsachse der Rührflügel befinden und vorzugsweise durch vergrößerte, Ringspalte freilassende Durchtrittsöffnungen für die An­ triebswelle gebildet sind.

Die Lage der Überströmöffnungen nahe bei der Rotationsachse bewirkt, daß sich die schwereren, noch nicht durchmischten Konzentratteilchen fliehkraftbedingt außen ansammeln und dadurch noch nicht in die nächste Mischkammer gelangen kön­ nen. Erst bei genügender Durchmischung kann in erwünschter Weise ein übertritt zur nächsten Kammer erfolgen.

Vorteilhafterweise nimmt die Rührflügel-Fläche von Kammer zu Kammer in Durchströmrichtung des Mischbehälters ab. Dadurch ist eine Anpassung an die in den einzelnen Mischkammern un­ terschiedlichen Zustände des Flockungshilfsmittels gegeben. Die erste Kammer, wo die Komponenten zugeführt werden, weist die größten Rührflügel auf, mit denen ein guter Kräfteein­ trag und ein intensives Durchmischen der Komponenten möglich ist. In den weiteren Kammern können dann die wirksamen Flächen der Rührflügel abnehmen, da in den weiteren Misch­ kammern das Flockungshilfsmittel in erster Linie nur noch in Bewegung gehalten werden muß und ein weiteres Durchreifen erfolgt. Durch diese Anpassung der in den einzelnen Kammern befindlichen Rührflügel ergibt sich auch ein erheblich redu­ zierter Leistungsbedarf beim Antrieb.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Er­ findung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abwasserauf­ bereitungsanlage,

Fig. 2 eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten von Flockungshilfsmittel und

Fig. 3 eine Aufsicht eines Mischbehälters mit Rührflügel.

Eine in Fig. 1 gezeigte Abwasseraufbereitungsanlage 1 weist ein Neutralisationsbecken 3 mit einem Abwasserzulauf 2, ein sich daran anschließendes Flockungsbecken 4 und an dieses anschließend ein Absetzbecken 5 auf. Im Neutralisations­ becken 3 und im Flockungsbecken 4 befinden sich jeweils Rüh­ rer 6 zum Durchmischen.

Im Flockungsbecken 4 wird dem Abwasser aufbereitetes Flockungshilfsmittel 7 zugeführt. Dieses Flockungshilfsmit­ tel dient zum Binden von im Abwasser enthaltenen Feststof­ fen, die dann in dem Absetzbecken 5 mit dem Flockungshilfs­ mittel 7 absinken und sich als Schlamm 8 am Grund ablagern. Das darüber befindliche Klarwasser 9 kann dann über einen am Absetzbecken befindlichen Überlauf 10 abgeführt werden.

Strichliniert ist in Fig. 1 angedeutet, wie bisher Flockungshilfsmittel 7 aufbereitet wurde. Dazu waren zwei Aufbereitungsbecken 11 mit darin befindlichen Rührern 12 vorgesehen. In dem ersten Aufbereitungsbecken 11 wurde über die Leitung 13 Wasser und bei 14 Flockungshilfsmittel- Konzentrat als Granulat oder flüssiges Konzentrat zugeführt. Nach einem ersten Durchmischen wurde das Flockungshilfs­ mittel in das nächste Aufbereitungsbecken 11 umgepumpt und zum Reifen aufbewahrt. Die Reifezeit beträgt dabei bis zu vier Stunden. Erst nach dieser Zeit kann das "fertige" Flockungshilfsmittel in das Flockungsbecken 4 gefördert werden. Wegen der langen Reifezeit war es erforderlich, jeweils eine größere Menge von Flockungshilfsmittel 7 be­ reitzustellen. Dementsprechend mußten auch die Kapazitäten der Aufbereitungsbecken 11 bemessen sein, so daß ein erheb­ licher Aufwand bestand.

Erfindungsgemäß ist nun eine Aufbereitungsvorrichtung 20 vorgesehen, die einen kompakten Dosiermischer bildet, der direkt beim Flockungsbecken 4 angeordnet werden kann. Wegen der kompakten Bauform kann die Vorrichtung direkt auf das Flockungsbecken gestellt werden. Aufwendige Aufbereitungs­ becken 11 wie bisher sind hierbei nicht mehr erforderlich. Das Flockungshilfsmittelkonzentrat kann bei der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung über eine Saugleitung 21 aus üblichen Transportgebinden 15 (Tonnen, Kanistern oder dergleichen) entnommen werden.

Fig. 2 zeigt eine komplette Aufbereitungsvorrichtung 20 für Flockungshilfsmittel, wobei die einzelnen zugehörigen Ag­ gregate in einem Gehäuse untergebracht sind. Die wesent­ lichen Teile der Aufbereitungsvorrichtung 20 sind ein Misch­ behälter 16, eine Dosierpumpe 17 für Flockungsmittel-Konzen­ trat, ein Magnetventil 18 zum dosierten Zuführen von Misch­ wasser sowie ein Antrieb 19 für in dem Mischbehälter 16 be­ findliche Rührer 22.

Die Mischkomponenten - Mischwasser, Flockungsmittel-Konzen­ trat - werden von unten dem Mischbehälter 16 zugeführt und am oberen Ende dieses Mischbehälters befindet sich ein Aus­ laß 23 für fertig aufbereitetes und durchgereiftes Flockungshilfsmittel.

Der Mischbehälter 16 weist mehrere, in Durchströmrichtung hintereinander angeordnete Kammern 24, 24a, 24b auf, die durch Trennwände 25 voneinander abgegrenzt sind. In jeder dieser Kammern befindet sich jeweils ein Rührer 22. Die Trennwände 25 haben Überströmöffnungen 28, so daß das Flockungshilfsmittel jeweils von einer Kammer in die nächste übertreten kann.

Die Rührer 22 weisen eine gemeinsame, den gesamten Mischbe­ hälter 16 etwa vertikal durchgreifende und zentral angeord­ nete Antriebswelle 26 auf. Diese ist mit dem Drehantrieb 19, der einen Elektromotor 27 aufweist, verbunden.

Die Überströmöffnungen 28 sind durch vergrößerte, Ringspalte 29 freilassende Durchtrittsöffnungen für die Antriebswelle 26 gebildet. Dies hat den Vorteil, daß erst bei guter Durch­ mischung der Komponenten ein Übertritt in die nächste Kam­ mer erfolgt. Schwerere, noch nicht durchmischte Konzentrat­ teilchen sammeln sich nämlich fliehkraftbedingt außen an und erst Flüssigkeit, die bereits gut mit Flockungsmittel durch­ mischt ist, gelangt zu der zentralen Durchströmöffnung 28. Die Überströmöffnungen 28 sind auf den maximal vorgesehenen Durchfluß abgestimmt, derart, daß sich nur ein geringer Druckaufbau in den Kammern einstellt. Es ist somit praktisch ein "druckloses" System vorhanden.

Die Rührflügel der Rührer 22 sind vorzugsweise durch etwa in Durchströmrichtung und etwa radial nach außen orientierte Platten gebildet. Diese Lage und Anordnung der Rührflügel ergibt eine schonende Beaufschlagung des Flockungshilfsmit­ tels, wobei insbesondere vermieden wird, daß Molekülketten zerschlagen werden. Mit den flachen Rührerflächen erfolgt mehr ein flächiges Wegdrücken, da in Laufrichtung stehende "Schlagkanten" hier nicht vorhanden sind.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante eines Rührers, bei dem die äußeren Enden der Rührflügel in Abströmrichtung gebogen ausgebildet sind. Dies ergibt eine verstärkte Wirbelbildung und damit eine gute Durchmischung der Flüssigkeitskomponen­ ten ohne daß dabei eine zu intensive Beaufschlagung des Flockungshilfsmittels erfolgt. Diese Form der Rührflügel kann bei allen Rührern 22, bevorzugt aber bei dem in der ersten Kammer 24 befindlichen Rührer 22 vorgesehen sein, da hier eine besonders intensive Durchmischung vorteilhaft ist.

Wie in Fig. 2 erkennbar, nimmt die Rührflügel-Fläche von Kammer zu Kammer in Durchströmrichtung des Mischbehälters 16 ab. Dies kann entweder durch Verringerung der Flügeldurch­ messer oder auch durch eine Abnahme der Anzahl der einzelnen Flügel realisiert werden. Beispielsweise könnte der in der Kammer 24 befindliche Rührer vier Rührflügel, der in der Kammer 24a befindliche Rührer drei Rührflügel und der in der Kammer 24b befindliche Rührer nurmehr zwei Rührflügel auf­ weisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Rührer einer Kammer zwei Rührflügel auf, die unterschied­ liche Durchmesser haben. Durch die unterschiedlichen Rührer erfolgt eine Anpassung an die von Kammer zu Kammer unter­ schiedlichen Mischsituationen von Wasser und Flockungsmit­ tel-Konzentrat. Dabei ist in der ersten Kammer ein inten­ sives Durchmischen erwünscht, während in den nachfolgenden Kammern das Durchmischen im wesentlichen abgeschlossen ist und hier vor allem ein Reifen des Flockungshilfsmittels bei gleichzeitiger Bewegung des Gemisches erfolgt. Durch die in Durchströmrichtung von Kammer zu Kammer abnehmende Rührflü­ gelfläche ergibt sich insgesamt auch eine Reduzierung der notwendigen Antriebsleistung.

Der Auslaß 23 für aufbereitetes Flockungshilfsmittel befin­ det sich bei der obersten Kammer 24b zentral bei der An­ triebswelle 26, wodurch sichergestellt ist, daß sich durch die Rührerbewegung kein mittiger Luftkegel ausbilden kann. Dadurch ist das Füllvolumen des Mischbehälters 16 vollstän­ dig ausgenutzt.

Die einzelnen Kammern 24, 24a, 24b haben im Ausführungsbei­ spiel etwa gleiche Volumina, wobei aber auch unterschied­ liche Kammerngrößen vorgesehen sein können. Wie in Fig. 3 erkennbar, hat der Mischbehälter 16 einen runden Quer­ schnitt.

Die Drehzahl der Rührflügel kann etwa 100 bis 300 Umdre­ hungen pro Minute betragen, wobei sich in Versuchen eine Drehzahl von 150 Umdrehungen pro Minute als besonders vor­ teilhaft bezüglich einer schonenden Behandlung des Flockungshilfsmittels einerseits und einer effektiven Auf­ bereitung andererseits herausgestellt hat.

Das Mischwasser wird bei dem Einlaß 30 zugeführt und gelangt dann über das Magnetventil 18 und einen Durchflußmesser 31 zu einem in die Kammer 24 mündenden Wassereinspritzventil 32.

Das Flockungsmittel-Konzentrat gelangt über die Saugleitung 21 (vgl. Fig. 1) zu der Dosierpumpe 17 und von dieser in ein ebenfalls in die Kammer 24 mündendes Flockungsmittel-Ein­ spritzventil 33.

Insgesamt weist die Aufbereitungsvorrichtung 20 alle Aggre­ gate in kompakter Form zur Aufbereitung von Flockungshilfs­ mittel auf.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (11)

1. Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten von Flockungs­ hilfsmittel, wobei die Vorrichtung einen Zuführungen für Wasser und Flockungsmittel-Konzentrat (z. B. Polyelektro­ lyt) aufweisenden Mischbehälter hat, in dem sich drehbare Misch- oder Rührflügel befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (16) mehrere, in Durchströmrichtung hintereinander angeordnete und durch Trennwände (25) ab­ gegrenzte Kammern (24, 24a, 24b) aufweist, in denen sich jeweils Rührflügel (22) befinden und daß die Trennwände (25) eine oder mehrere Überströmöffnungen (28) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (22) eine vorzugsweise gemeinsame, etwa zentral im Mischbehälter (16) angeordnete Antriebswelle (26) haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Überströmöffnungen (28) nahe an der Rotationsachse der Rührflügel (22) befinden und vorzugs­ weise durch vergrößerte, Ringspalte (29) freilassende Durchtrittsöffnungen für die Antriebswelle (26) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (22) durch etwa in Durchströmrichtung und etwa radial nach außen orientier­ te, vorzugsweise ebene Platten gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und/oder die Fläche der in verschiedenen Kammern (24, 24a, 24b) angeordneten Rühr­ flügel unterschiedlich sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rührflügel-Fläche von Kammer zu Kammer in Durchströmrichtung des Mischbehälters (16) abnimmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mischbehälter (16) etwa vertikal angeordnet ist und an seinem unteren Endbereich in die in Durchströmrichtung erste Kammer (24) mündende Zuführungen (32, 33) für Wasser und Flockungsmittel-Konzentrat und an seinem oberen Ende bei der letzten Kammer (24b) einen Austritt (23) für aufbereitetes Flockungshilfsmittel hat und daß der Austritt (23) vorzugsweise etwa zentral beim Mischbehälter-Deckel vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (22) zumindest einer Kammer (24) insbesondere an ihren äußeren Enden in der Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung gebogen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehzahl der Rührflügel etwa 100 bis 300, vorzugsweise etwa 150 Umdrehungen pro Minute beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kammern (24, 24a, 24b) etwa gleiche Volumina haben.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (16) zusammen mit dem Rührflügel-Antrieb (19) sowie Aggregaten zum Zuführen der Mischkomponenten und einer Meß- und Steuereinrichtung und dergleichen eine Baueinheit bilden.