DE671993C - Verfahren zur Klaerung von Fluessigkeiten durch Flockung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klärung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern o. dgl., in denen Feststoffe suspendiert sind, die durch Ausflockung entfernt werden sollen.

Es ist bekannt, daß das Ausflocken von Feststoffen aus z. B. Abwässern eine Reihe von Schwierigkeiten bietet, die sich zum Teil aus den großen Mengen der zu behandelnden Flüssigkeit in der Zeiteinheit und zum Teil aus der Eigenschaft des abgesetzten Schlamms ergeben. Eine gute Klärung durch Ausflockung erfordert den Zusatz so großer Mengen von Koagulationsmitteln, wie z. B. Alaun, daß allein hierdurch beträchtliche ständige Betriebskosten entstehen.

Die Erfindung bezweckt nun, die Klärung von Flüssigkeiten durch Flockung mit einfachen und betriebssicheren Vorrichtungen möglichst wirkungsvoll und mit möglichst wenig Koagulationsmitteln durchzuführen. Dies wird dadurch erreicht, daß in einem langgestreckten und flachen Behälter mit waagerechter Flüssigkeitsströmung (Hauptströmung) am Boden des Behälters eine der Hauptströmungsrichtung entgegengesetzt gerichtete Strömung hervorgerufen wird> die hinreichend stark ist, um ein Absetzen von Feststoffen am Boden des Behälters zu verhindern, und die sich an der Flüssigieitsoberschicht mit der Hauptströmung wieder vereinigt. Auf diese Weise bildet sich ein Kreislaufstrom innerhalb des Behälters aus, der einen Teil der einmal gebildeten Flocken immer wieder in den Zulauf zurückführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet also das an sich bekannte Prinzip der Rückführung schon gebildeter Feststoffteilchen. Diese ist jedoch bisher z. B. in Eindickern nur so durchgeführt worden, daß man vom Boden des Eindickers abgesetzte Feststoffe durch Rohrleitungen dem oberen Teil des Eindickers oder seinem Zulauf wieder zuführt. Dabei werden aber, wie durch die der Erfindung vorausgegangenen Arbeiten festgestellt wurde, die Flocken in der Rohrleitung zumindest teilweise wieder zerstört. Beim Verfahren gemäß der Erfindung dagegen treffen die einmal gebildeten Flocken auf keine Hindernisse, die sie wieder zerstören könnten. Sie vergrößern sich also so lange, bis sie absetzfähig sind.

Die Erfindung hat weiterhin nichts zu tun mit den Verfahren und Vorrichtungen, bei welchen in einem ständig durchströmten Absetzbehälter der abgesetzte Schlamm am Boden des Behälters durch mechanisch betätigte Vorrichtungen, wie Schlammschaber o. dgl., ent-

gegen der Flüssigkeitsströmung aus dem Behälter gefördert wird.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die fertig gebildeten Flocken im gleichen Behälter mit waage* rechter Flüssigkeitsströmung in einer an die Kreislaufzone angeschlossenen ruhigen, d. h. nur von der waagerechten Flüssigkeitshauptströmung durchflossenen Zone zum Absetzen ίο gebracht werden. Es ist also nicht daran gedacht, die Kreislaufzone und die Absetzzone in zwei verschiedene Behälter zu verlegen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die an Hand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung,

Abb. 2 eine Draufsicht,

Abb. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Teil derselben,

Abb. 4 einen Querschnitt durch die in Abb. 3 dargestellte Vorrichtung.

Die zur Behandlung anstehende Flüssigkeit wird zum Zwecke der Flockenbildung mit einem geeigneten Koagulationsmittel, beispielsweise Alaun, versetzt. Aus dem Behälter ii, in welchen dieses Mittel zugesetzt wird, fließt die Flüssigkeit, die jetzt bereits sich bildende Flocken enthält, in den Behälter 12, in welchem die Behandlung der Flocken erfindungsgemäß vor sich geht.

In diesem Behälter 12 werden zwei Flüssigkeitsströme 14 und 15 aufrecht erhalten, die in verschiedener Richtung verlaufen. Der Strom 14 entspricht der Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit. Der entgegengesetzt gerichtete Strom 15 ist hinreichend stark, um ein Absetzen der Feststoffe am Boden des Behälters zu verhindern. Die Strömung wird im vorliegenden Falle durch Schaufeln 16, 17, 18, 19 hervorgerufen, die sich alle in gleicher Richtung drehen.

Die aus dem Behälter 11 strömende Flüssigkeit trifft beim Eintritt in den Behälter 12 auf den gleichgerichteten Flüssigkeitsstrom . 14 und gelangt dabei in eine Zone höherer Feststoffkonzentration 13. Ein Teil der Flüssigkeit fließt nach der Austragsöffnung in Richtung des Pfeiles 20. Dabei setzen sich die Flocken, die sich in ihr befinden, an dem Flockenhaufen F ab. Ein anderer Teil des Flüssigkeitsstromes 14 wird jedoch infolge der Schaufelbewegung nach unten umgelenkt und fließt als Flüssigkeitsstrom 15 zurück. Bei diesem Richtungswechsel streicht die Flüssigkeit an der Vorderseite21 des Stapels F entlang, nimmt einen Teil der den Stapel bildenden Flocken wieder mit und führt sie nach ■60 dem vorderen Ende des Behälters 12. Hier wird der Flüssigkeitsstrom wieder umgelenkt, und zwar in die Hauptströmungsrichtung 14. Bei diesem Richtungswechsel werden also· die neu gebildeten oder entstehenden Flocken, die . aus der Kammer 11 kommen, mit den früher ^gebildeten Flocken vermischt.

Der Rückstrom 15 hat eine doppelte Aufgabe zu erfüllen: zunächst dient er der Kreislaufführung der früher gebildeten Flocken, angezeigt durch gefederte Pfeile, und der Beförderung derselben zu den neu gebildeten Flocken, angezeigt durch ungefederte Pfeile, und zwar derart, daß eine Zerstörung der einmal gebildeten Flocken ausgeschlossen ist.

Der zweite Zweck, der durch den Rückstrom erfüllt wird, besteht in der Bildung und Aufrechterhaltung der Zone 13 von höherer Feststoffkonzentration in dem oberen Teil des Behälters 12 innerhalb des nach außen fließenden Flüssigkeitsstromes 14. Dieser Zweck wird in folgender Weise erreicht:

Die in Suspension befindlichen Feststoffe haben die Tendenz, sich abzusetzen. Aber hierbei kommen sie in den Bereich des Rückstromes 15, welcher sie mitnimmt und in den nach auswärts gerichteten Strom 14 und in die Zone der höheren Feststoffkonzentration 13 befördert.

Das Vermischen der zurückgeführten alten Flocken mit den neu gebildeten Flocken hat eine außerordentlich anreizende Wirkung auf die Bildung von Endflocken größten Ausmaßes. Denn auf ihrem Weg durch die Zone der höheren Feststoffkonzentration kommen die Flocken mit einer maximalen Anzahl von noch nicht geflockten suspendierten Feststoffen in Berührung. Hierdurch werden die Flocken in die Lage versetzt, die suspendierten Feststoffe aufzunehmen und aufzusammeln. Die Flocken bekommen so auf Grund ihrer Größe und ihrer Schwere eine große Absetzfähigkeit und setzen sich daher in der der Kreislaufzone angeschlossenen ruhigeren Zone schnell auf dem Stapel F in Form eines Schlammes ab. Dieser Schlammstapel F kann durch irgendwelche geeigneten Mittel entfernt werden.

Die Vorrichtung zur Erzeugung der gegeneinander gerichteten Ströme ist wie folgt eingerichtet: die mit dem Koagulierungsmittel versetzte Flüssigkeit wird durch Kanäle 22 geführt, um eine recht intensive Mischung des Wassers mit dem Koagulierungsmittel hervorzurufen. Der Austritt aus dem Kanal erfolgt durch die Rinne 23 in den Behälter 12. Der Behälter 12 hat einen Boden 24, Seitenwände 25, 26 und eine Stirnwand 27. Das Auslaßende des Behälters ist nicht gezeichnet. In dem Behälter sind eine Mehrzahl von Schaufeln 16 bis 19 in Reihen angeordnet. Die Anzahl und Anordnung derselben innerhalb des Behälters ist natürlich in

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weitesten Grenzen veränderbar. Quer durch den Behälter 12 erstrecken sich Wellen 28, die auf Säulen 29 gelagert sind. Auf jeder Säule 29 befindet sich ein Lager 30. Auf der Welle 28 ist ein Zahnrad 31 befestigt, das durch eine Kette 32 und Zahnrad 33 von dem Motor 34 unter Zwischenschaltung eines Getriebes angetrieben wird. .Motor und Getriebe befinden sich in dem Gehäuse 36 und sind auf der Innenwand 27 des Behälters angeordnet. Die Welle 28 der Schaufelreihe 16 ist mit einem weiteren Zahnrad 37 versehen. Von diesem Zahnrad wird durch die Kette 38 ein Zahnrad 39 auf der Welle 28 der nächsten Schaufelreihe 17 angetrieben. Auf diese Weise kann ein einziger Antriebsmotor verwendet werden, um alle Schaufelreihen anzutreiben.

Die Welle 28 der Schaufelreihe 16 ist mit mehreren Armen 40, 41 versehen, welche die Schaufelblätter 42,43 tragen, die um i8o° voneinander entfernt sind. Die Schaufelreihe 16 besteht aus mehreren der eben beschriebenen Einheiten, die mit A, B, C, D, E bezeichnet sind. Sie haben alle dieselbe Ausbildung, sind aber um 90⁰ gegeneinander versetzt, wie das aus Abb. 2 und Abb. 4 hervorgeht. Jede Schaufel hat diagonale Versteifungselemente 44, die den Mischvorgang unterstützen. Die Schaufelreihen 16, 17, 18, 19 haben gleiche Ausbildung mit der einzigen Ausnahme, daß die Schaufelblätter auch der aufeinanderfolgenden Schaufeln gegeneinander um 90⁰ versetzt sind und daß die Blätter der Reihe 17 etwas schmaler sind als die der Reihe 16. In gleicher Weise sind auch die Blätter der Reihe 18 etwas schmaler als die der Reihe 17 und die der Reihe 19 etwas schmaler als die der Reihe 18.

Es wurde gefunden, daß die Flüssigkeit bei weiterem Fortschreiten durch den Behälter 12 weniger Rührung benötigt, und deshalb ist es zweckmäßig, die Schaufelblätter fortschreitend schmaler zu machen, anstatt die Schaufeln entsprechend langsamer zu treiben.

Wichtig für die Wirksamkeit der Vorrichtung ist, daß die Einträttsöffnungen 23 in ungefähr gleicher Höhe mit der horizontalen Ebene sind, in der sich die Wellen 28 befinden. Würden die öffnungen niedriger sein, so würden sie die Bildung der gegeneinander geführten Flüssigkeitsströme beeinträchtigen. Würden andererseits die Öffnungen 23 höher sein, so würde dadurch die Geschwindigkeit der Hauptströmung 14 gesteigert werden.

Die S chaufel reihen müssen so weit voneinander entfernt sein, daß kein Absetzen von Feststoffen auf dem Boden 24 des Behälters stattfindet und die Rückführung des Flüssigkeitsstromes beeinträchtigt.

Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, daß die von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtungen denkbar einfach und betriebssicher sind. Die Anwendung der Erfindung hat sehr große Vorteile gezeigt: die eigentümliche Kreislaufführung der gebildeten Flocken derart, daß sie nicht wieder zerstört werden können, sondern sich nur immer vergrößern, ergibt eine sehr rasche Entstehung absetzfähiger Flocken. Der in Abb. 1 und 2 schematisch gezeigte Flockenhaufen F bildet sich überraschenderweise ganz von selbst. Natürlich nimmt seine Entstehung erst eine gewisse Anlaufzeit der Anlage in Anspruch; hat sich aber erst ein kleiner Wall gebildet, dann wächst dieser sehr rasch weiter und kann sogar bis über den Flüssigkeitsspiegel hinauswachsen. Dann muß er natürlich vor der Fortsetzung des Betriebes in .irgendeiner Weise ausgeräumt werden.

Die Flockenbildung ist so wirksam, daß die Feststoffkonzentration hinter dem Flockenhaufen F annähernd den Wert ο erreicht, und dieser Erfolg wird erzielt, obwohl man für das Verfahren gemäß der Erfindung bedeutend weniger Koagulationsmittel zusetzen muß als bei den bisher üblichen Verfahren.

In der vorstehenden Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist nur auf die wesentlichen Erscheinungsformen des S trömungs Vorganges hingewiesen, um die eigentümliche Wirkung verständlich zu machen. Natürlich ist es unvermeidbar, daß die Schaufeln neben den beiden Hauptströmungen auch noch kreisförmige Flüssigkeitsbewegungen und Wirbel um jede Schaufelreihe erzeugen. Für jede einzelne Schaufelreihe betrachtet, stellen diese Vorgänge nur eine verkleinerte Wiedergabe der in der ganzen Anlage herrschenden Bewegungszustände dar.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Klärung von Flüssigkeiten durch Flockung unter Anwendung des bekannten Prinzips der Rückführung schon gebildeter Feststoffteilchen, die mit der zu klärenden Flüssigkeit gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem langgestreckten und flachen Behälter mit waagerechter oberer Flüssigkeitseinströmung (Hauptströmung) z. B. mittels in der Nähe des Einlasses angeordneter Schaufeln am Boden des Behälters eine der Hauptströmungsrichtung entgegengesetzt gerichtete Strömung hervorgerufen wird, die hinreichend stark ist, um ein Absetzen der Feststoffe am Boden des Behälters in der Kreislauf zone zu verhindern, und die anderseits immer einen . . Teil der. in der angeschlossenen ruhigen,

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   d. h. nur von der waagerechten Hauptströmung durchflossenen Zone zur Absetzung gebrachten Flocken in die Kreislaufzone zurückführt und sich dann in der Flüssigkeitsoiberschicht mit der Hauptströmung wieder vereinigt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem langgestreckten und flachen Behälter (12) in der Nähe des Einlasses (23) Schaufeln (16 bis 19) vorgesehen sind, die sich um waagerecht und quer zur Hauptströmungsrichtung angeordnete Achsen drehen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16 bis 19) in Reihen (A bis E) neben- und hintereinander angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellung jeder Schaufel auf ihrer Achse um 90⁰ gegenüber der benachbarten und der vor und hinter ihr liegenden Schaufel versetzt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter der einzelnen Schaufelgruppen nach dem Auslaß des Behälters zu schmaler werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen