WO1994003252A1 - Verfahren zum reinigen von flüssigkeiten und vorrichtung zum durchführen dieses verfahrens - Google Patents

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WO1994003252A1
WO1994003252A1 PCT/EP1993/002083 EP9302083W WO9403252A1 WO 1994003252 A1 WO1994003252 A1 WO 1994003252A1 EP 9302083 W EP9302083 W EP 9302083W WO 9403252 A1 WO9403252 A1 WO 9403252A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning liquids according to the preamble of patent claim 1 and a device for carrying out this method according to the preamble of patent claim 9.
  • the substances in typical waste water can be divided into four groups: two of them are heterogeneous groups in which the (protective) particles are not completely soluble in water and are known as suspensions, colloids or macromolecular combinations .
  • the other two are homogeneous groups which, when dissolved, are connected to the water, e.g. B. molecular and ionic solutions. Transition states / groups exist between these four groups, as a result of which a dynamic connection of the individual groups exists or can arise. It is therefore possible, if necessary, to transfer the contaminants in the water from one phase state to another by chemical-physical processes.
  • clarification reactors with an upstream conditioning unit of the type mentioned in the preamble of patent claim 1 have been proposed (DE 34 09 107 AI and DE 36 12 313 AI).
  • wastewater or the like is simultaneously treated chemically and mechanically (by stirring and vibrating) in the conditioning unit.
  • this treatment achieves not only a very high solid / liquid separation performance but also an improvement in the pollutants dissolved in the liquid. Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a method and a device of the generic type which enable the most extensive possible liquid purification in a coherent step.
  • the method according to the invention and the device for carrying it out are therefore a cleaning system for liquids in which the conventional removal of the solids from the carrier liquid only plays a comparatively subordinate role, since the majority of the solids / liquids Separation takes place under the forced acceleration effect on the suspension.
  • This not only leads to shortened flow times of the liquid through the cleaning reactor, but also allows the clarification tank to be designed to be extraordinarily small in volume compared to the amount of liquid passed through.
  • the invention makes it possible to even process such liquids, in particular waste water, in a single, closed hy cleaning reactor forming a drastic system and without expensive pre-cleaning or post-cleaning measures in which a large number of substances of different property groups are contained and have to be removed.
  • the carrier liquid in particular water, runs out of the cleaning reactor in a largely purified form, while the separated solids are drawn off in a thickened but still pumpable form.
  • a first possibility is to produce a downward suction effect, in particular below the lower free mouth end of the pipe leading down the suspension within the clarifier.
  • a suitable conveying element in particular a screw pump.
  • the suction effect which can extend into the pipe leading down the suspension, increases permanently downwards.
  • the forced way to subject the acceleration superimposed on the force of gravity is that part of the suspension exiting at the lower free mouth end of the said pipe leading down the suspension is subjected to recirculation, ie part of the suspension above of the lower free mouth end of the said tube can re-enter the tube through openings provided in the tube wall.
  • the measures according to the invention have a particularly intensive effect and above all without the provision of special conveying elements if the lower free end of the pipe end and preferably also the pipe wall openings which enable recirculation are arranged within the funnel which closes the clarification tank at the bottom .
  • a further possibility of forcibly subjecting the suspension to an essentially vertically directed acceleration which is superimposed on gravity is - alternatively, but preferably commulatively - that within the funnel-shaped, tapering downwards and into which the suspension downwards through the Pipe passing the clarifier tank or, as is particularly preferred, within a component forming part of the closed hydraulic system and immediately above or within the conditioning unit provided in the funnel-shaped chamber, an agitator is provided which, contrary to the general flow direction, produces a recirculation of the liquid to be cleaned within the conditioning unit or the funnel-shaped chamber.
  • a stirrer simultaneously causes a spiral downward movement of the liquid to be cleaned, which continues into the funnel-shaped chamber and, if possible, even into the pipe adjoining it downwards.
  • the energizing potentizing and destabilizing effect in the liquid to be cleaned can be considerably increased and the separation performance can be improved by exposing the liquid or suspension to be cleaned to an, in particular inhomogeneous, magnetic field.
  • Particularly advantageous magnetic fields from the provided in the conditioning and in the area of the solid trigger the clarification tank for "final below funnel.
  • the effect derar ⁇ term magnetic fields is particularly intense when the to rei ⁇ nigenden liquid magnetic components flux-containing, such as magnetite or ferromagnetic Substances are supplied.
  • a further treatment of the liquid or suspension to be cleaned which is advantageously superimposed on the magnetic action, consists in forming the conditioning unit and / or the subsequent funnel-shaped chamber as an electrolysis cell. It is particularly preferred to use the stirrer already mentioned as the one voltage pole connected to a power source and to provide a funnel jacket installed in the funnel-shaped chamber, in particular coaxially, as the second pole.
  • a, possibly gas-flowed filtration column can be provided, which forms an integral part of the closed hydraulic system of the cleaning reactor.
  • FIG. 1 shows a cleaning reactor in vertical section (section along the line I-I according to FIG. 2);
  • Fig. 2 the same Rei ⁇ Trentsreaktor in a view from above and F i g a schematic representation of the reactor of Figure 1 with those seen in the vertical direction overall schwindtechniksvertechniken indicating arrows, wherein mean the individual specified in Figure 3.
  • Q formationgutiere overflow performance
  • Thickened-Schlammleistu ⁇ g closed loop power hydrostatic pressure upstream court ee flow velocity in the Trennu ⁇ gs - and clarifier. Downward flow velocity through reaction chamber 40, 81, tube 50 and funnel 60 v.
  • the cleaning reactor numbered 100 in total, consists of a clarifying tank 30 provided with a double jacket 32, 32, which receives in its upper region a funnel-shaped chamber 40 which tapers downwards, the lower end of which chamber coaxially inside the clarifying tank 30 extending tube 50 merges freely at its lower end.
  • the essentially circular cylindrical upright clarifier 30 is closed at the bottom by a slim funnel 60, which preferably has an opening angle of less than 90 °, in particular between 30 and 70 °.
  • a Schnecken influencepu pe 70 preferably of the type described in DE 41 10 943 AI is connected.
  • the chamber 40 provided in the upper end region of the clarification tank 30 merges - viewed upwards - into a chamber 81 of a conditioning unit 80 which is open at the top and bottom.
  • the cleaning reactor 100 has filter columns 90 arranged approximately vertically on its outer circumference and distributed uniformly. Such a cleaning reactor is therefore a compact unit which, with a total height of less than 2 m and a circumference of less than 1 m, is sufficiently large for commercial waste water purification purposes and is designed as a closed hydraulic system.
  • the raw water entering the conditioning chamber 81 through line 1 is artificially changed at 16a with regard to its magnetic permeability, e.g. B. by addition of magnetite particles.
  • the reagents supplied through lines 4 and 5 for coagulation or flocculation can, for. B. also be subjected to a bias treatment at 16b. These reagents can e.g. B. are polymer solutions.
  • the pre-aggravating treatment can also be carried out or supplemented by adding ferromagnetic substances.
  • the pipe water and reagent mixture pretreated in this way are exposed to a rotating, hydraulic, non-homogeneous magnetic, electrical and acoustic force field within the conditioning chamber 81 and the funnel-shaped chamber 40.
  • an annular magnet 82 enclosing the conditioning chamber 81, a stirrer 83 serving as a cathode, connected to a DC voltage source 85 and a funnel 41 serving as an anode and connected to the same voltage source and open on both sides as well as acoustic vibrations are used to the conditioning chamber 81 in a manner known per se which is a vibration motor 84.
  • the stirrer 83 on the one hand and the funnel 41 on the other hand are arranged in an electrically insulated manner from the other components.
  • the funnel 41 is inserted coaxially into the funnel-shaped chamber 40 and held relative to it by means of isolators 42 so that the suspension flowing spirally downward through the chamber 40 under the action of the stirrer 83 both inside the funnel as well as in the frustoconical " annular space 44 outside the funnel 41, which it forms with the funnel-shaped wall 43 of the chamber 40.
  • the tube 50 opens out approximately halfway up the funnel 60 and the essential part of the solid / liquid separation takes place in the immediate vicinity of the mouth opening 51 of the tube 50, the substantially Cleaned liquid rises under the influence of gravity upwards within the annular space 15, which is formed by the inner jacket surface 31 of the clarification tank 30 and the pipe 50 or funnel 40, and acts as a clarification zone.
  • the inflow level of the raw water in the closed hydraulic system - in the manner of communicating tubes - higher than the pure water overflow run 33 a, b is located.
  • the like are subject to a downward acceleration, because a part of the suspension exiting at the orifice 51 is recirculated into the pipe 50 and the conveying device 70, which is designed as a suction pump, contains the solids accumulating at the lower end of the mouth 61 of the funnel 60, together with certain liquid tight suction.
  • the recirculation in the lower region of the tube 50 is made possible by wall openings 52 provided in the tube wall in radial and axial distribution. Segments of frustoconical guide surfaces 53, 54 end above the wall openings 52 and thus support the recirculation.
  • a ring magnet 62, 63 surrounding it is arranged in the lower end region of the funnel 60.
  • the suspension in the area of the conditioning chamber 81 experiences further vertical accelerations superimposed on the influence of gravity, due to the design of the stirrer 83 used, which, as the flow arrows show, in the radially innermost area of the conditioning chamber 81 an increased downward flow of the liquid / suspension generated and allows an upward flow in the radial edge region of the conditioning chamber 81.
  • the largely cleaned liquid flows from the upper end 34 of the clarifying tank 30 into the annular space 35 formed by the inner lateral surface 31 and the outer lateral surface 32 of the clarifying tank 30, downwards within this annular space - approximately to the level of the upper end of the funnel 60 - and subsequently arranged by u circumferentially distributed, easily exchangeable by bayonet locks or the like.
  • Tubes 91 which serve in particular as filter columns and are bubbled through from bottom to top by a gas stream supplied via lines 92 and 93 can.
  • a further gas treatment can be carried out via line 94 within the funnel chamber 40.
  • Typical gases for such, especially oxidative, treatment are oxygen, ozone, hydrogen peroxide and others.
  • the aftertreatment of the clarified water can also be based on the adsorption capacity of activated carbon particles or the like present in the tubes 91.
  • the clarified liquid flows from the upper end of the tubes 91 via a ring space 36 and the overflow 33 a, b.
  • the design as an electrolysis cell results in the dissociation of molecules in anions and cations move in the magnetic field under the hydrodynamic effect of the flowing liquid and likewise induce a current which is subject to a force effect which is dependent on the induction of the magnetic field, the speed and the amount of charge of the moving charge.
  • the solutions used as reagent which are dosed into the conditioning chamber at two different points, cause an effective coagulation / flocculation in the liquid to be cleaned.
  • the dualism of the coagulation process and the physical transport process destabilize the substances to be removed from the liquid and promote a particularly rapid cleaning effect.
  • the intended electrolysis treatment is carried out with the participation of all ions in the liquid, the electrical charges, the colloids and the particles in suspension.
  • the K + , Ca + , Na + , Mg 2+ cations, the HCOg " , S0 4 2 ⁇ and Cl ⁇ anions, the H and OH ⁇ ions and the ions dissolved by the attacked anodes play a special role Role.
  • the optimal current strength in electrolysis depends on the pole change frequency of the current and varies between 5 and 200 mA / cm 2 with an electrode spacing of 100 to 150 mm.
  • Magnetic coagulation / flocculation begins at 16a and 16b and increases during transport into chamber 40.
  • the reagent solution and the tube water enriched with magnetite particles pass through the magnetic fields, there is a change in their structure, in their hydration capacity, in the Asymmetry of the hydrate shells etc. This creates optimal chemical and physical conditions for the formation of new ion groups, which in turn lead to the formation of a new phase.
  • the complex electromagnetic coagulation between the newly formed ion groups, magnetite particles etc. takes place under the direct action of the strong, rotating, magnetic or magnetohydrodynamic field, essentially in the zone of influence of the ring magnet 82, whereby a crucial role in increasing the Molekülan ⁇ number, ten in the coagulation of the particles into flakes and chunks Aggrega ⁇ , plays the dosed in this zone ⁇ Polymerlö ⁇ solution.
  • the flocculated phase is continuously compressed in the chamber 40 serving, among other things, as the flocking chamber under the centrifugal forces generated by the stirrer 83, the aggregate structure of the solid phase can stabilize in the central tube 50 under relatively calm hydrodynamic conditions.
  • the waste water should be treated in anisotropic magnetic fields, the quality value of the permanent magnet used should have a rising tendency:
  • a premagnetization was carried out in a 24-40 kA / m strong and pulsing with 8-16 Hz magnetic field for 20-40 minutes after the water ferromagnetic iron particles in a size up to 0.5 mm with a Concentration of 40-60 mg / 1 had been added.
  • Bactericidal substances were fed to the conditioning chamber through an atomizer.
  • Aqueous chlorine solutions, sodium hydrochlorite and chlorinated lime were also added to the conditioning chamber.
  • the funnel-shaped chamber 40 was bubbled with ozone with a consumption of 0.5-1.5 mg / l.
  • water vapor was used, the bactericidal performance being higher with this method than with the chlorine treatment of the suspensions.
  • Premagnetization of the raw water and the chemical reagent used in a particularly anisotropic magnetic field with preferably H 50-100 kA / m; artificial changes in the electromagnetic properties, eg the magnetic permeability, the liquid phase to be treated, e.g. B. by magnetite, iron and / or ferromagnetic particles, preferably up to a particle size of 0.5 mm, with a concentration less than or equal to 1.5-2.0 g / 1;
  • High molecular weight polymer solutions are metered in through line 5 at three different points: in the conditioning chamber 81, in the flocculation chamber 40 and in the reflocculation chamber 13;
  • the vibration motor 84 designed as an unbalance motor works at 500-1,000 rpm with an amplitude of 0.1-1.5 mm, the conditioning chamber 81 being made of glass or non-magnetizable steel;
  • the stirring speed of the stirrer 83 is 200-300 rpm;
  • the flocculation chamber (40) is equipped with a double bottom 41, 43 and an extended calming zone (tube 50);
  • the electrode material - depending on the liquid characteristics - made of an invulnerable material such as graphite or titanium or an attackable material such as iron, aluminum or copper;
  • the recirculation provided in the reflocculation zone 13 takes place by means of plate segments (guide surfaces 53, 54) which are offset by 120 °, the tube 50 being provided with inlet openings (wall openings 52) under the lamellar guide surfaces.

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Abstract

Die Reinigung von Flüssigkeiten, wie Abwässern, erfolgt in einer kompakten Einheit, bestehend aus einer Konditionierrungsstufe und einer Fest/Flüssig-Trennstufe. Um eine möglichst umfassende Flüssigkeitsreinigung in einem zusammenhängenden Schritt zu ermöglichen, wird die unter Schwerkrafteinfluß nach unten strömende Suspension zwangsweise einer im wesentlichen vertikal gerichteten, der Schwerkraft überlagerten Beschleunigung unterworfen. Vorzugsweise wird die Suspension einer Kombination mechanischer, magnetischer und elektrischer Kräfte unterworfen. Dies führt nicht nur zu einer weitgehend vollständigen Reinigung der Flüssigkeit, und zwar auch dann, wenn diese die unterschiedlichsten Gruppen von Substanzen mit sich führt, sondern auch zu einer verkürzten Verweilzeit während der Fest/Flüssig-Trennung und vergleichsweise kleinen Abmessungen des Klärreaktors.

Description

Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 .
Man hat festgestellt, daß eine Vielzahl zu reinigender Flüssigkeiten, wie Abwässer und Schlämme aus dem industriel¬ len und kommunalen Bereich äußerst heterogene, polydisper- sive Systeme darstellen, die verschiedene gelöste und unge¬ löste Substanzen und chemische Elemente beinhalten, wobei deren Anzahl die etwa 500 bekannten chemischen Kombinationen übersteigt. Die Vielzahl dieser Substanzen wird in der Zu¬ kunft zweifellos weiterhin steigen.
Die in typischen Abwässern sich befindenden Substanzen können in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften in vier Grup¬ pen unterteilt werden: Zwei davon sind heterogene Gruppen, in denen die (Sch utz)Partikel nicht vollständig in Wasser lösbar und als Suspensionen, Kolloiden oder makromolekulare Kombinationen bekannt sind. Die beiden anderen sind homogene Gruppen, welche im aufgelösten Zustand mit dem Wasser ver¬ bunden sind, wie z. B. olekularische und ionische Lösungen. Zwischen diesen vier Gruppen existieren Übergangszustände/- gruppen, wodurch eine dynamische Verbindung der Einzelgrup¬ pen vorhanden ist oder entstehen kann. Es ist daher möglich, notwendigenfalls die im Wasser befindlichen Verschmutzungen durch chemisch-physikalische Prozesse aus einem Phaseπzu- stand in einen anderen zu überführen. Aus dem Vorerwähnten ergibt sich, daß im Allgemeinen Abwässer und Schlämme sich als ein polydisperses dynamisches System zeigen, in dessen Zusammensetzung neben gröberen, kolloidalen Teilchen, Mikroorganismen, Bakterien, Viren etc. auch Gase sowie mineraliscshe und organische Substanzen im aufgelösten Zustand sich befinden.
Für -die Trennung von Verschmutzungen aus Flüssigkei¬ ten, insbesondere aus Wasser, werden im allgemeinen physika¬ lische und/oder chemische Methoden angewendet, z. B. Adhä¬ sion, Koagulation, Flockulation , Filtration etc.. Bei den konventionellen Flüssigkeitsreinigungseinrichtungen ist festzustellen, daß die Reinigung von Verschmutzungen klas¬ senbezogen ist, d. h. , daß sie von den Schmutzteilchencha- rakteristika abhängig ist. Ein auf Kolloidalsysteme oder ma- kro olekularische Verbindungen spezialisiertes Reinigungs¬ system erreicht deshalb für die in der Flüssigkeit gelösten bzw. im ionischen Zustand sich befindenden Elemente nur un¬ genügende Reiniguπgswirkuπg . Deshalb sind zur vollständigen" Reinigung der Flüssigkeit eine Mehrzahl nacheinander wirksam werdender Reinigungsstufen erforderlich.
Um die Vielzahl von Reinigungsstufen zu vermindern, sind Klärreaktoren mit vorgeschalteter Koπditioniereinheit der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art vor¬ geschlagen worden (DE 34 09 107 AI und DE 36 12 313 AI). Bei diesen bekannten Systemen wird ein Abwasser od. dgl. gleich¬ zeitig chemisch und mechanisch (durch Rühren und In-Schwin- gung-Versetzen) in der Konditioniereinheit behandelt. Trotz der relativ kurzzeitig andauernden Potentierungswirkung wäh¬ rend des 5-20 Sekunden dauernden Durchflusses durch die Kon¬ ditioniereinheit, wird durch diese Behandlung neben einer sehr hohen Fest/Flüssig-Trennleistung auch eine Verbesserung hinsichtlich der in der Flüssigkeit gelösten Schadstoffe er¬ zielt . Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu¬ grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsge¬ mäßen Art zu schaffen, die eine möglichst umfassende Flüs¬ sigkeitsreinigung in einem zusammenhängenden Schritt ermög¬ lichen .
Zur Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren und ei¬ ne Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9 vorgeschlagen .
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß neben dem bekannten In-Mechanische-Schwinguπg-Versetzeπ der Kondi- tioniereinheit eine erhebliche Destabilisierungswirkung auf die zu reinigende Flüssigkeit und damit verbunden ein höhe¬ rer Reinigungsgrad sowie eine schnellere Trennung von Fest¬ stoff und Trägerflüssigkeit und damit einer Verkürzung der Behandlungsdauer der Flüssigkeit erzielt wird, wenn die nach unten strömende Suspension zwangsweise einer der die Strö¬ mung der Suspension durch den Klärreaktor bewirkenden Schwerkraft überlagerten Beschleunigung in im wesentlichen vertikaler Richtung unterworfen wird. Es handelt sich mithin bei dem erfinduπgsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zu ihrem Durchführen um ein Reinigungssystem von Flüssigkeiten, bei dem das herkömmliche Absetzen der Feststoffe von der Trägerflüssigkeit nur noch eine vergleichsweise untergeord¬ nete Rolle spielt, da der überwiegende Teil der Fest/ Flüs- sig-Trennuπg unter der zwangsweisen Beschleuπigungswirkung auf die Suspension erfolgt. Dies führt nicht nur zu ver¬ kürzten Durchflußdauern der Flüssigkeit durch den Reini- guπgsreaktor, sondern gestattet es auch, den Klärbehälter außerordentlich kleinvolumig im Vergleich zur durchgesetzten Flüssigkeitsmenge zu gestalten. Darüber hinaus wird es durch die Erfindung möglich, selbst solche Flüssigkeiten, insbe¬ sondere Abwässer, in einem einzigen, ein geschlossenes hy- draulisches System bildenden Reinigungsrεaktor und ohne auf¬ wendige Vor- oder Nachreinigungsmaßnahmen zu reinigen, bei denen eine Vielzahl von Substanzen unterschiedlicher Eigen¬ schaftsgruppen enthalten sind und entfernt werden müssen. Die Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, läuft in wei- testgehend gereinigter Form aus dem Reinigungsreaktor ab, während die abgetrennten Feststoffe in eingedickter, aber noch pumpfähiger Form abgezogen werden. Mit dem erfin¬ dungsgemäßen System ist es sogar möglich, die Konditionie- rung der zu reinigenden Flüssigkeit in solcher Weise durch¬ zuführen, daß der aus dem Reinigungsreaktor abgezogene Fest¬ stoff nur noch vergleichsweise geringe Bestandteile an um¬ weltschädigenden Substanzen enthält. Eine Vielzahl solcher schädlichen Substanzen kann nämlich durch chemische Umwand¬ lung in dem Reinigungsreaktor unschädlich gemacht werden.
Es ist nun auf verschiedene Weise möglich, die unter Schwerkrafteinfluß nach unten strömende Suspension zwangs¬ weise einer im wesentlichen vertikal gerichteten, der Schwerkraft überlagerten Beschleunigung zu unterwerfen: Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine nach unten gerichtete Saugwirkung zu erzeugen, und zwar insbesondere unterhalb des unteren freien Mündungsendes des die Suspension innerhalb des Klärbehälters nach unten führenden Rohres. Dies ge¬ schieht vorteilhaft dadurch, daß der am unteren Ende des den Klärbehälter nach unten abschließenden Trichters abzuziehen¬ de, mehr oder minder eingedickte Schlamm durch ein hierfür geeignetes Förderorgan, insbesondere eine Schneckenpumpe, aktiv abgesaugt wird. Die Saugwirkung, die bis in das die Suspension nach unten führende Rohr hineinreichen kann, nimmt nach unten hin permanent zu.
Eine zweite, mit der ersten vorteilhaft zu kombi¬ nierende Möglichkeit, die Suspension einer vertikal gerich- teten, zwangsweisen, der Schwerkraftförderung überlagerten Beschleunigung zu unterwerfen, besteht darin, daß ein Teil der am unteren freien Mündungsende des besagten, die Suspen¬ sion nach unten führenden Rohres austretenden Suspension ei¬ ner Rezirkulierung unterworfen wird, d. h., daß ein Teil der Suspension oberhalb des unteren freien Mündungsendes des be¬ sagten Rohres durch in der Rohrwandung vorgesehene Öffnungen in das Rohr wiedereintreten kann. Die erfindungsgemäßen Ma߬ nahmen wirken besonders intensiv und vor allem ohne das Vor¬ sehen besonderer Förderorgane, wenn das untere freie Müπ- dungsende des Rohres und vorzugsweise auch die eine Rezirku¬ lierung ermöglichenden Rohrwandungsdurchbrechungen innerhalb des den Klärbehälter nach unten abschließenden Trichters an¬ geordnet sind. Kegelig nach oben zulaufende Strömungsleit¬ flächen, die oberhalb der die Rezirkulierung ermöglichenden Rohrwanddurchbrechungen an der Rohrwand enden, fördern die Intensität der Rezirkulierung. Durch diese Rezirkulierungs- maßnahme steigt die Durchflußgeschwindigkeit im untersten, die Suspension nach unten führenden Rohrabschnitt. Diese Ge¬ schwindigkeitssteigerung kann - in der Hauptströmungsrich¬ tung gesehen - bis zum Müπdungsende des Rohres allmählich oder stufenweise erhöht werden, wenn die Rohrwaπddurchbre- chungen nicht nur radial, sondern auch axial über den Rohr¬ mantel verteilt vorgesehen sind.
Eine weitere Möglichkeit, die Suspension zwangsweise einer im wesentlichen vertikal gerichteten, der Schwerkraft überlagerten Beschleunigung zu unterwerfen, besteht - alter¬ nativ, vorzugsweise aber kommulativ - darin, daß innerhalb der trichterförmigen, sich nach unten verjüngenden und in das die Suspension nach unten durch den Klärbehälter führende Rohr übergehenden Kammer oder, wie besonders bevor¬ zugt, innerhalb einer einen Bestandteil des geschlossenen hydraulischen Systems bildenden und unmittelbar oberhalb oder innerhalb der trichterförmigen Kammer vorgesehenen Kon- ditioniereinheit ein Rührwerk vorgesehen ist, welches entge¬ gen der allgemeinen Strömungsrichtung eine Rezirkulierung der zu reinigenden Flüssigkeit innerhalb der Konditionier- einheit bzw. der trichterförmigen Kammer erzeugt. Vorteil¬ hafterweise bewirkt ein derartiger Rührer gleichzeitig eine spiralige Abwärtsbewegung der zu reinigenden Flüssigkeit, die sich bis in die trichterförmige Kammer und nach Möglich¬ keit sogar bis in das sich daran nach unten anschließende Rohr fortsetzt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der energe¬ tische Potentierungs- und Destabilisierungseffekt in der zu reinigenden Flüssigkeit dadurch erheblich gesteigert und die Trennleistung verbessert werden kann, daß die zu reinigende Flüssigkeit bzw. Suspension einem, insbesondere inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt wird. Besonders vorteilhaft sind solche Magnetfelder in der Konditioniereinheit und im Bereich des Feststoffabzuges aus dem den Klärbehälter nach" unten abschließenden Trichter vorgesehen. Die Wirkung derar¬ tiger Magnetfelder ist besonders intensiv, wenn der zu rei¬ nigenden Flüssigkeit magnetische Bestandteile enthaltende Zuschläge, wie Magnetit oder ferromagnetische Substanzen zu¬ geführt werden.
Eine weitere, der magnetischen Einwirkung vorteilhaf¬ terweise überlagerte, Behandlung der zu reinigenden Flüssig¬ keit bzw. der Suspension besteht darin, die Konditionierein¬ heit und/oder die nachfolgende trichterförmige Kammer als Elektolysezelle auszubilden. Besonders bevorzugt ist es, als den einen an eine Stromquelle angeschlossenen Spaπnungspol den schon erwähnten Rührer zu verwenden und als zweiten Pol einen in der trichterförmigen Kammer, insbesondere koaxial, eingebauten Trichtermantel vorzusehen. Schließlich kann zur abschließenden Behandlung der be¬ reits geklärten Flüssigkeit eine, ggf. gasdurchströmte Fil¬ trationskolonne vorgesehen werden, die einen integralen Be¬ standteil des geschlossenen hydraulischen Systems des Reini¬ gungsreaktors bildet.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfinduπgsgegenstan- des, die insbesondere eine intensive, vollständige und viel¬ seitige Reinigung der Flüssigkeit bzw. eine hohe Durchsatz- leistuπg durch den Reinigungsreaktor sowie eine kompakte Bauweise des Reinigungsreaktors gewährleisten, sind in wei¬ teren Ansprüchen enthalten.
Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu ver¬ wendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. Verfahrεnsbedingungen keinen besonderen Aus¬ nahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsge¬ biet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegen¬ standes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform eines erfinduπgsgemäßeπ Reinigungsreaktors dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Reiπigungsreaktor im Vertikalschnitt (Schnitt entlang der Linie I-I gemäß Fig. 2) ;
Fig. 2 denselben Reiπigungsreaktor in Ansicht von oben sowie Fig eine schematische Darstellung des Reaktors nach Fig. 1 mit die in Vertikalrichtung gesehenen Ge- schwindigkeitsverteilungen anzeigenden Pfeilen, wobei die einzelnen Angabe in Fig. 3 bedeuten: Q = Aufgabegutleistung Überlaufleistung Eingedickter-Schlammleistuπg geschlossene Kreislaufleistung hydrostatischer Druck aufwärtsgerich e e Strömungsgeschwindigkeit in der Trennuπgs- und Klärkammer . = Abwärtsströmungsgeschwindigkeit durch Reak- tioπskammer 40, 81, Rohr 50 und Trichter 60 v . = dynamische Strömungsgeschwindigkeit (vom Rührer erzeugte mittlere Umlaufgeschwindig¬ keit v= vl-3 + Vd v = Geschwindigkeit durch Absaugeffekt der Pum- s pe 70 u = Sinkgeschwindigkeit von Aggregaten un = Sinkgeschwindigkeit von Partikeln R_ = Reagenzmittel (Flockulaπt)
Der insgesamt mit 100 bezifferte Reinigungsreaktor be¬ steht aus einem mit Doppelmantel 32, 32 versehenen Klärbe¬ hälter 30, der in seinem oberen Bereich eine trichterförmi¬ ge, sich nach unten verjüngende Kammer 40 aufnimmt, deren unteres Ende in ein koaxial innerhalb des Klärbehälters 30 sich erstreckendes, an seinem unteren Ende frei mündendes Rohr 50 übergeht. Der im wesentlichen kreiszylindrisch geformte aufrecht ste¬ hende Klärbehälter 30 wird nach unten hin durch einen schlanken Trichter 60, der vorzugsweise einen Öffnungswinkel von weniger als 90°, insbesondere zwischen 30 und 70° auf¬ weist, abgeschlossen. An das untere Mündungsende 61 des Trichters 60 ist eine Schneckenförderpu pe 70, vorzugsweise der in der DE 41 10 943 AI beschriebenen Art angeschlossen. Die im oberen Endbereich des Klärbehälters 30 vorgesehene Kammer 40 geht - nach oben gesehen - in eine oben und unten offene Kammer 81 einer Konditioniereinheit 80 über. Schlie߬ lich weist der Reiπigungsreaktor 100 an seinem äußeren Um¬ fang gleichverteilt angeordnete etwa senkrecht stehende Fil¬ terkolonnen 90 auf. Ein derartiger Reinigungsreaktor stellt mithin eine Kompakteinheit dar, die bereits bei einer gesam¬ ten Bauhöhe von weniger als 2 m und einem Umfang von weniger als 1 m für Abwasserreinigungszwecke kommerziellen Umfangs ausreichend groß und als geschlossenes hydraulisches System ausgestaltet ist.
Die Arbeitsweise und der Aufbau des Reinigungsreaktors 100 im einzelnen wird nachfolgend anhand eines Beispiels zur Abwasserreinigung erläutert.
Das durch Leitung 1 in die Konditionierkammer 81 ein¬ tretende Rohwasser wird bei 16a hinsichtlich seiner magne¬ tischen Permeabilität künstlich verändert, z. B. durch Zu¬ satz von Magnetitpartikeln. Auch die durch Leitungen 4 und 5 zugeführten Reagenzien für die Koagulation bzw. Flockulation können, z. B. bei 16b ebenfalls einer vormagnetisierenden Behandlung unterzogen werden. Bei diesen Reagenzien kann es sich z. B. um Polymer-Lösungen handeln. Die vor agnetisie- rende Behandlung kann auch durch Beimengung ferromagne- tischer Substanzen erfolgen oder ergänzt werden. Das derart vorbehandelte Rohrwasser und Reagenzmittel¬ gemisch werden einem rotierenden, hydraulischen, nicht homo¬ genen magnetischen, elektrischen und akustischen Kraftfeld innerhalb der Konditioπierkammer 81 und der trichterförmigen Kammer 40 ausgesetzt. Hierzu dient zum einen ein die Kondi- tionierkammer 81 umschließender ringförmiger Magnet 82, ein als Kathode dienender, an eine Gleichspannungsquelle 85 an¬ geschlossener Rührer 83 und ein als Anode dienender und an die gleiche Spannungsquelle angeschlossener beidseitig offe¬ ner Trichter 41 sowie ein akustische Schwingungen auf die Konditionierkammer 81 in an sich bekannter Weise übertra¬ gender Vibrationsmotor 84. Der Rührer 83 einerseits und der Trichter 41 andererseits sind gegenüber den übrigen Bautei¬ len elektrisch isoliert angeordnet. Zu diesem Zweck ist der Trichter 41 koaxial in die trichterförmige Kammer 40 einge¬ setzt und gegenüber dieser mittels Isolatore/i 42 gehalten, so daß die - unter der Wirkung des Rührers 83 spiralförmig - nach unten durch die Kammer 40 strömende Suspension sowohl innerhalb des Trichters als auch in dem kegelstumpfförmigen" Ringraum 44 außerhalb des Trichters 41, welchen dieser mit der trichterförmigen Wand 43 der Kammer 40 bildet, strömen kann .
Zur Trennung der Feststoffe von der Trägerflüssigkeit ist es vorgesehen, daß das Rohr 50 etwa in halber Höhe des Trichters 60 frei mündet und der wesentliche Teil der Fest/ Flüssig-Trennung in der näheren Umgebung der Müπdungsöffπung 51 des Rohres 50 stattfindet, wobei die im wesentlichen ge¬ reinigte Flüssigkeit innerhalb des von der inneren Mantel¬ fläche 31 des Klärbehälters 30 und dem Rohr 50 bzw. Trichter 40 gebildeten, als Klärzone dienenden Ringraumes 15 unter Schwerkrafteinfluß nach oben steigt. Das Zulaufniveau des Rohwassers in dem geschlossenen hydraulischen System - nach Art kommunizierender Röhren - höher als der Reinwasserüber- lauf 33 a, b gelegen ist. Die an der Mündungsöffnung 51 des Rohres 50 austretenden Partikel, wie Flocken u. dgl. unter¬ liegen einer nach unten gerichteten Beschleunigung, weil ein Teil an der Mündungsöffnung 51 austretenden Suspension in das Rohr 50 rezirkuliert wird und die als Saugpumpe ausge¬ bildete Fördereinrichtung 70 die am unteren Mündungsende 61 des Trichters 60 anfallenden Feststoffe nebst gewisser Flüs- sigkeits engen absaugt. Die Rezirkulation im unteren Bereich des Rohres 50 wird durch in der Rohrwaπduπg in radialer und axialer Verteilung vorgesehene Wanddurchbrechungen 52 mög¬ lich. Segmente aus kegelstumpfförmigen Leitflächen 53, 54 enden oberhalb der Wanddurchbrechuπgen 52 und unterstützen damit die Rezirkulation. Zur weiteren Unterstützung der Fest/Flüssig-Trennung ist im unteren Endbereich des Trich¬ ters 60 ein diesen umgebender Ringmagnet 62, 63 angeordnet.
Weitere, dem Schwerkrafteinfluß überlagerte Vertikal¬ beschleunigungen erfährt die Suspension im Bereich der Kon- ditionierkammer 81 aufgrund der verwendeten Bauart des Rüh¬ rers 83, welcher, wie die Strömungspfeile zeigen, im radial innersten Bereich der Konditionierka mer 81 eine verstärkte Abwärtsströmung der Flüssigkeit/Suspension erzeugt und eine Aufwärtsströmung im radialen Randbereich der Konditionier¬ kammer 81 zuläßt.
Vom oberen Ende 34 des Klärbehälters 30 strömt die weitestgehend gereinigte Flüssigkeit in den von der inneren Mantelfläche 31 und der äußeren Mantelfläche 32 des Klärbe¬ hälters 30 gebildeten Ringraum 35 über, innerhalb dieses Ringraumes nach unten - etwa bis auf das Niveau des oberen Endes des Trichters 60 - und nachfolgend durch u fangsver- teilt angeordnete, durch Bajonettverschlüsse od. dgl. leicht austauschbare Röhren 91, die insbesondere als Filterkoloππen dienen und von einem über Leitungen 92 und 93 zugeführten Gasstrom von unten nach oben gerichtet durchperlt werden können. Eine weitere Gasbehandluπg kann über Leitung 94 in¬ nerhalb der Trichterkammer 40 durchgeführt werden. Typische Gase für eine solche, insbesondere oxidative Behandlung sind Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxid und andere. Die Nachbe¬ handlung des geklärten Wassers kann auch auf dem Adsorp- tioπsvermögen von in den Röhren 91 vorhandenen Aktivkohle¬ partikeln od. dgl. beruhen.
Vom oberen Ende der Röhren 91 strömt die geklärte Flüssigkeit über einen Riπgraum 36 und den Überlauf 33 a, b ab.
Durch den zuvor erläuterten Aufbau der Konditionier- einheit 80 und der sich nach unten daran anschließenden trichterförmigen Kammer 40 wird ein rotierendes magnetisches Feld in dem flüssigen Medium erzeugt. An diesem Feld wirken sowohl das nicht homogene starke Magnetfeld des Ringmagneten 82 als auch das von dem Rührer 83 und dem Trichter 41 mit¬ tels Gleichstroms oder pulsierenden Gleichstroms induzierte Magnetfeld mit, wobei die energetische Potentierungswirkung durch die Vorbehandlung des Rohwassers durch Zugabe magne¬ tischer Stoffe unterstützt wird. Es ist zu beobachten, daß nur allein durch das starke Magnetfeld, d. h. auch ohne Aus¬ gestaltung der Konditionierkammer und der Trichterkammer als Elektrolysezelle ein mit der Flüssigkeit wechselwirkeπdes elektrisches und magnetisches Feld erzeugt wird. Jede zeitliche und räumliche Änderung eines dieser Felder wird eine entsprechende Änderung der anderen hervorrufen. So wirkt in dem, zwischen den Polen des Magneten sich befinden¬ den Medium neben den pondero otorischen , magnetischen und magnetohydrodynamischen Kräften auch eine schwache elek¬ trische Kraft.
Durch die Ausgestaltung als Elektrolysezelle erfolgt eine Dissoziation von Molekülen in Anionen und Kationen, die sich unter der hydrodynamischen Wirkung der strömenden Flüs¬ sigkeit im Magnetfeld bewegen und ebenfalls einen Strom in¬ duzieren, der einer Kraftwirkung unterliegt, welche von der Induktion des magnetischen Feldes, der Geschwindigkeit und der Ladungsmenge der bewegten Ladung abhängig ist.
Die als Reagenzmittel verwendeten Lösungen, die an zwei verschiedenen Stellen in die Konditionierkammer dosiert werden, bewirken eine effektive Koagulation/Flockulation in der zu reinigenden Flüssigkeit. Der Dualismus des Koagula¬ tionsvorganges und des physikalischen Transportprozeses de¬ stabilisieren die aus der Flüssigkeit zu entfernenden Stoffe und fördern einen besonders raschen Reinigungseffekt.
Durch die magnetische Vorbehandlung des Rohrwassers und unterstützt durch die Verwendung Polyelektrolyt- und Po¬ lymerlösungen können vorzeitige submikroskopische Embryonen, ionische oder sogar makroskopische Gruppierungen sich bil¬ den, die als neue Kristallisatioπszentren dienen. Das gebil¬ dete polydisperse System einerseits und das heterogene Kraftfeld, dem das System ausgesetzt wird, andererseits führt zu einer wechselseitigen Heterokoagulation. Dieser chemophysikalische Vorgang beinhaltet neben dem Aggregatbil¬ dungsmechanismus Teilchen mit verschiedenen Ladungen, die Umwandlung von potentiellen Substanzen in echte Elektroly¬ ten, die Veränderung ihrer chemischen Bindungsstruktur, die Destabilisieruπg von organischen Substanzen, wie z. B. Propan, Äther, Tetrachlorethan usw.. Die sich summierenden Kräfte lassen großvolumige , metβ- stabile Aggregate und Klum¬ pen entstehen, die eine rasche Fest/Flüssig-Trennuπg gestat¬ ten .
Die vorgesehene Elektrolysebehandlung erfolgt unter Beteiligung aller sich in der Flüssigkeit befindenden Ionen, der elektrischen Ladungen, der Kolloiden und im Schwebezu¬ stand befindenden Partikel. Diesbezüglich spielen die K+, Ca +, Na+, Mg2+-Kationen, die HCOg", S04 2~ und Cl~-Anionen, die H und OH~-Ionen und von den angegriffenen Anoden aufge¬ löste Ionen eine besondere Rolle.
Die optimale Stromstärke bei der Elektrolyse ist von der Polwechselfrequenz des Stromes abhängig, und variiert bei einem Elektrodenabstand von 100 bis 150 mm zwischen 5 und 200 mA/cm2.
Die kombinierte Wirkung der Elektrokoagulation und Elektrolyse zeigt sich durch einen hohen Wirkungsgrad bei der Entfernung von festen Partikeln (mineralischer, organi¬ scher und biologischer Herkunft) , Kolloiden (eisenhaltigen Zusammensetzungen verschiedener Substanzen, _ die den Trü- buπgsgrad der Flüssigkeit bewirken etc.) und Elementen aus dem Wasser, die in molekularer und ionischer Form vorkommen.
Die magnetische Koagulation/Flockulation beginnt bei 16a und 16b und verstärkt sich während des Transportes in die Kammer 40. Während die Reagenzmittel-Lösung und das mit Magnetitpartikeln angereicherte Rohrwasser die Magnetfelder passieren, vollzieht sich eine Änderung in ihrer Struktur, in ihrem Hydratationsvermögen, in der Asymmetrie der Hydrat¬ hüllen etc.. Dadurch bilden sich optimale chemische und phy¬ sikalische Bedingungen für die Entstehung neuer Ioneπgrup- pen, die ihrerseits zur Entstehung einer neuen Phase führen.
Die komplexe elektromagnetische Koagulation zwischen den neu gebildeten Ionengruppierungen, Magnetitpartikeln etc. laufen unter der direkten Aktion des starken, rotieren¬ den, magnetischen bzw. magnetohydrodynamischen Feldes, im wesentlichen in der Einflußzone des Ringmagneten 82, wobei eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Molekülan¬ zahl, bei der Koagulation der Teilchen zu Flocken, Aggrega¬ ten und Klumpen, die in dieser Zone zu^dosierte Polymerlö¬ sung spielt. Nachdem die flockulierte Phase fortlaufend in der u. a. als Flockulationska mer dienenden Kammer 40 unter den vom Rührer 83 erzeugten Zentrifugalkräften weiterhin verdichtet wird, kann in dem zentralen Rohr 50 unter relativ ruhigen hydrodynamischen Bedingungen die Aggregatstruktur der festen Phase sich stabilisieren.
Unter dem Saugeffekt der Schneckenpumpe 70, der erhöh¬ ten Strömungsgeschwindigkeit des flockulierten Schlammes beim Durchfluß des Rohres 50 und unter den Anziehungskräften des starken Ringmagneten 62, 63 wird die flockulierte Masse unter beschleunigter Bewegung durch die Austrittsöffnung am Münduπgsende 61 des Trichters 60 den Klärreaktor verlassen. Die sowieso mit Magnetitpartikeln beschwerten Flocken und Aggregate, deren Dimensionen das Dreifache der unter norma¬ len chemischen Bedingungen erreichten Flockengröße und Ge¬ wichte übersteigen, führen zu einer resultierenden Kraft, die die Fest/Flüssig-Trennung noch effektiver gestalten.
Für die wirkungsvolle Flockulation sollte die Behand¬ lung des Abwassers in anisotropen Magnetfeldern durchgeführt werden, wobei der Gütewert des verwendeten Dauermagneten ei¬ ne steigende Tendenz aufweisen sollte:
Für die Magnetisierung der Reagenzien 5-10 kJ/m) für die Magnetisierung des Rohwassers 10-20 kJ/m* in der Konditionierkammer 20-50 kü/πf bei der Entleerungsöffnung 50- 150 kJ/πT Ausführungsbeispiel:
Zur Dekoπtaminieruπg eines kommunalen Abwassers wurde eine Vormagnetisierung in einem 24-40 kA/m starken und mit 8-16 Hz pulsierenden magnetischen Feld während 20-40 Minuten vorgenommen, nachdem dem Wasser ferromagnetische Eisenparti¬ kel in einer Größe bis 0,5 mm mit einer Konzentration von 40-60 mg/1 zudosiert worden waren. Bakterizide Substanzen wurden der Koπditionierkammer durch einen Zerstäuber zuge¬ führt. Der Konditioπierkammer wurden ferner wässrige Chlor¬ lösungen, Natriumhydrochlorit und Chlorkalk zugesetzt. Nach der Flockulatioπ wurden 31,4-42 % von in der Flüssigkeit enthaltenen Darmbakterieπ und ca. 50 % aller Bakterien zu¬ rückgehalten. Außerdem wurde die trichterförmige Kammer 40 mit Ozon mit einem Verbrauch von 0,5-1,5 mg/1 durchperlt. Alternativ wurde hierzu Wasserdampf verwendet, wobei die bakterizide Leistung bei dieser Methode höher liegt, als bei der Chlorbehandlung der Suspensionen.
Aus dem Vorangehenden ist verständlich, daß sowohl die magnetische als auch die elektrische Einwirkung auf die zu reinigende Flüssigkeit auch für sich genommen außerordent¬ lich vorteilhafte und wirkungsvolle Maßnahmen darstellen, die auch unabhängig von der Maßnahme nach Anspruch 1 bei der Flüssigkeitsreinigung eingesetzt werden können.
Weitere vorteilhafte Verfahrensbedingungeπ und Vor¬ richtungsmerkmale für das erfindungsgemäße System ergeben sich aus der nachfolgenden Auflistung:
- Vormagnetisierung des Rohwassers und der verwendeten che¬ mischen Reagenzmittel in einem insbesondere anisotropen Magnetfeld mit vorzugsweise H = 50-100 kA/m; künstliche Veränderungen der elektromagnetischen Eigen¬ schaften, z. b. der magnetischen Permeabilität, der zu be¬ handelnden flüssigen Phase, z. B. durch Magnetit, Eisen und/oder ferromagnetische Partikel, vorzugsweise bis zu einer Partikelgröße von 0,5 mm, mit einer Konzentration kleiner oder gleich 1,5-2,0 g/1;
Durchführung eines elektromagnetischen-chemischen Koagula- tions-, Flockulations- und Dekontamiπierungsprozesses un¬ ter hydrostatischem Druck in zwei getrennten, jedoch kom¬ munizierenden Kammersysteme, nämlich einerseits in einer zentral plazierten rohrleitungsähnlichen Flockulationskam- mer (entsprechend der trichterförmigen Kammer 40) mit va¬ riablem Querschnitt unter der Wechselwirkung von elek¬ trischen, magnetischen, akustischen , "gravitationeilen und hydraulischen Kräften unter dynamischen Bedingungen und, andererseits, in einer Klärungskammer (Ringraum 15) unter quasi stationären hydraulischen Bedingungen;
Fest/Flüssig-Trennung in zwei verschiedenen Zonen des Reaktors, nämlich einerseits in der von dem Trichter 60 gebildeten Trennuπgskammer 14 unter der kumulativen Wir¬ kung von gravitationeilen und magnetischen Kräften und un¬ ter dem Saugeffekt der Schneckenpumpe 70, wobei aus dieser Zone bis zu 90 oder gar 95 % der flockulierten Masse in beschleunigter Bewegung entfernt wird und, andererseits, in der Klärungskammer 15 unter der im Gegenstrom wirkenden Schwerkraft, wobei sich die Partikel unter laminaren hy¬ draulischen Bedingungen mit Endfallgeschwindigkeit bewe¬ gen;
Durchführung einer Filtration in Kolonnenfilter 90 unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks der geklärten Flüs¬ sigkeit; zusätzliche Fest/Flüssig-Trenπung im Filtergranulat (Ak¬ tivkohlepartikel 95 der Kolonnenfilter 90) ;
Entgiftung und Dekoπtaminieruπg der Flüssigkeit, insbeson¬ dere eines Abwassers unter Zudosierung von Desinfektions¬ medien 6a, 6b bei'24;
zusätzliche Entgiftung und Dekontamiπierung der gereinig¬ ten Flüssigkeit durch Zudosierung von Desiπfektionsmedien 6a, 6b bei 24a;
Zudosierung von hochmolekularen Polymerlösungen durch Lei¬ tung 5 an drei verschiedenen Punkten: In der Konditionier- kammer 81, in der Flockulatioπskammer 40 und in der Re- flockulationszoπe 13;
Rezyklieren eines Teilstroms von bis zu 30 % der Suspen¬ sion in geschlossenem Kreislauf;
Verteilung des Hauptstromes der zu reinigenden Flüssigkeit in mehrere spiralförmige, inklusiv aufwärts gerichtete Teilstromschichten durch einen mit Flügeln versehenen Rüh¬ rer 83;
Realisierung eines rotierenden, elektrischen, relativ zur Flüssigkeit magnetischen, anisotropen Feldes, die zur De- stabilisierung , zu neuen Ioneπgruppierungen und Kristalli- satioπszeπtren und zum Transport der destabilisierten Teilchen der zu reinigenden Flüssigkeit führen;
im Rohr 50 wirkt das gleichmäßige und reduzierte Strö¬ mungsfeld zur Entwicklung von Aggregaten und Klumpen mit; - durch mechanische Vibrationen der Konditioniereinheit 80 mittels des Vibrationsmotors 84 erzeugte Schallenergie hat Auswirkungen auf die Koagulation und Desinfizierung von zu reinigendem Abwasser;
- der als Unwuchtmotor ausgebildete Vibrationsmotor 84 ar¬ beitet bei 500-1.000 U/min bei einer Amplitude von 0,1-1,5 mm, wobei die Koπditionierkammer 81 aus Glas oder nicht magnetisierbarem Stahl besteht;
- die Rührgeschwindigkeit des Rührers 83 beträgt 200-300 U/min;
- die Flockulationskammer (40) ist mit einem doppelten Boden 41, 43 und einer verlängerten Beruhigungszone (Rohr 50) ausgestattet ;
- die Elektrolysezelle mit rotierender Kathode (Rührer 83) und trichterförmiger Anode (Trichter 41) arbeitet mit ei-
2 πer Stromdichte von 20-200 A/m , wobei das Elektrodenmate¬ rial - in Abhängigkeit von den Flüssigkeitscharakteristika - aus unangreifbarem Material, wie Graphit oder Titan oder aus angreifbarem Material, wie Eisen, Aluminium oder Kupfer besteht;
Erzeugung von Magnetfeldern durch ringförmige Dauermagnete 81, 62, 63, insbesondere aus Kunststoff gebundenen, oxi¬ dischen und anderen Legierungen oder durch Elektromagne¬ ten, wobei die magnetische Feldstärke
- für die Magnetisierung der Reagenzien (Leitungen 4, 5) 50-100 kA/m,
- für die Magnetisierung des Rohwassers (Leitung 1) 100-200 kA/m, - für die Entleerung der flockulierten Masse (3) 200- 450 kA/m und
- für die Konditionierka mer (81) 150-350 kA/m beträgt und die magnetischen Feldlinien mehrpolig innen oder axial innen verlaufen;
die in der Reflockulationszone 13 vorgesehene Rezirkulie¬ rung erfolgt mittels um 120° versetzter Tellersegmente (Leitflächen 53, 54), wobei das Rohr 50 unter den lamel¬ lenartigen Leitflächen mit Eintrittsöffnungen (Wand¬ durchbrechungen 52) versehen ist.
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Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten, wie Ab¬ wässern und Schlämmen unter Koπditioπieren der Flüssigkeit in einer Konditioniereinheit und anschließendem Trennen der Feststoffe von der Trägerflüssigkeit der sich in dem Reini¬ gungsprozeß bildenden oder von vornherein bereits vorliegen¬ den Suspension in einem Klärreaktor, bei dem die Suspension von der Konditioniereinheit ausgehend in einem geschlossenen hydraulischen System, insbesondere über eine trichterförmig sich nach unten verjüngende Kammer, nachfolgend durch ein zentral durch einen Klärbehälter nach unten führendes Rohr zum unteren freien Mündungseπde des Rohres geleitet wird und die Trägerflüssigkeit nachfolgend nach oben durch "den Klär¬ behälter strömt und der Feststoff nach unten durch einen sich an den Klärbehälter anschließenden Trichter abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Schwerkrafteiπfluß nach unten strömende Suspension wenigstens entlang eines Teiles des Strömuπgswe- ges der Suspension, der sich zwischen der Konditionierein¬ heit und der Austragsöffnung des sich an den Klärbehälter nach unten anschließenden Trichters ausdehnt, zwangsweise einer im wesentlichen vertikal gerichteten, der Schwerkraft überlagerten Beschleunigung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schwerkraft überlagerte Beschleunigung durch ei¬ ne nach unten gerichtete, auf die Suspension einwirkende Saugwirkung erzeugt wird, vorzugsweise durch aktives Absau¬ gen des am unteren Ende des den Klärbehälter abschließenden Trichters anfallenden Fest/Flüssig-Ge isches.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein Teil der am unteren freien Mündungsende des besagten, die Suspension nach unten führenden Rohres austretenden Suspension einer Rezirkulierung durch einen un¬ teren Abschnitt dieses Rohres unterworfen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssigkeit in einem oberhalb des die Suspension nach unten leitenden Rohres ge¬ legenen, nach unten gerichteten Strömungsabschnitt teilweise rezirkuliert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssigkeit oder Sus¬ pension einem Magnetfeld ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu reinigenden Flüssigkeit magne¬ tische Substanzen zugemischt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssigkeit im wesent¬ lichen vor ihrem Eintritt in das die Suspension nach unten führende Rohr von elektrischem Strom durchflössen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Feststoff getrennte Flüssig¬ keit innerhalb des geschlossenen hydraulischen Systems des Reinigungsreaktors gefiltert wird.
9. Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Ver¬ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus ei¬ nem Klärreaktor (100) mit einem etwa zylindrischen, an seinem unteren Ende von einem Trichter (60) abgeschlossenen Klärreaktor (30) mit einem etwa zentral durch den Klärbehälter (30) nach unten führenden, eine oberhalb einer Austragsöffnung (61) des Trichters (60) angeordnete untere freie Mündungs¬ öffnung (51) aufweisenden Rohr (50) , mit einer mit ihrem unteren Ende in das Rohr (50) übergehenden Reaktionskammer (81, 40) für eine die innerhalb des Klärbehälters (30) und des Trichters (60) stattfindende Fest/Flüssig-Trenπuπg vorbereitende Behandlung (Konditioπie- rung) der Flüssigkeit, mit einer Aufgabestelle für die zu reinigende Flüssig¬ keit in die Kammer (81, 40), der Austragsöffnung (61) für den Austrag für mehr oder minder eingedickte Feststoff/ Trägerflüssigkeit-Suspensioπ und einer Abzugseinrichtung (33a/b, 36) für die gereinigte, den Klärbehälter (30) an seinem oberen Ende (34) verlassende Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Trichters (60) eine nach unten ge¬ richtete Saugwirkung erzeugende Fördereinrichtung (70) für eine Beschleunigung des Sinkens von Feststoffpartikeln in¬ nerhalb des Trichters (60) und deren Abförderuπg aus dem Trichter (60) .
10. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, insbesondere nach Anspruch 9. gekennzeichnet durch im unte¬ ren Bereich des Rohres (50) vorgesehene, ggf. mit Strömungs¬ leitflächen (53, 54) ausgestattete Rohrwanddurchbrechungen (52) für eine Rezirkulierung eines Teiles der an der Mün¬ dungsöffnung (51) des Rohres (50) austretenden und nach oben steigenden Flüssigkeit oder Suspension durch den unteren Be¬ reich des Rohres (50) .
11. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, insbesondere nach Ansprüchen 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine in der Kammer (81, 40) vorgesehene Rezirkulierungsein- richtung, welche einen Teil der zu reinigenden Flüssigkeit entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung in einem inneren Kreislauf innerhalb der Kammer (80, 41) " strömen läßt.
12. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeich*- net durch ..mindestens einen, insbesondere ringförmigen Magne¬ ten (82; 62, 63), welcher am Umfang eines den zu reinigenden Flüssigkeitsstrom oder den abzuführenden Feststoffström füh¬ renden Rohr- oder Behälterabschnittes (64, 65) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Magnetpole in der Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit bzw. des Feststoffes innerhalb des Abschnittes (64, 65) hintereinander angeordnet sind, wodurch, insbeson¬ dere, im Zentrum des Strömuπgsquerschnittes sich parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufende magnetische Feldli¬ nien konzentrieren.
14. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Kammer (81, 40) als Elektrolysezelle ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß ein in der Kammer (81, 40) angeordneter Rührer (83) sowie ein innerhalb der Kammer (81, 40) angeordnetes Strö¬ mungsleitprofil (Trichter 41) als elektrische Polflächen der Elektrolysezelle dienen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, ge¬ kennzeichnet durch radial außerhalb des Klärbehälters (30) um diesen umfangsverteilt angeordnete, den Strömungsweg für gereinigte Flüssigkeit zwischen dem Klärbehälter (30) und der Stelle des Flüssigkeitsabzuges (33a/b, 36) des Reini¬ gungsreaktors (100) herstellende Röhren (91) .
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, ge¬ kennzeichnet durch eine zentrale Gasverteilvorrichtung (92a/b, 93, 94) zum zentralen Zuführen von Reaktioπsgas und Verteilen auf Zudosiereinrichtungen (24, 24a) in der Reak¬ tionskammer (81, 40) und/oder stromab des Klärbehälters (30) in im Strömungsweg der gereinigten Flüssigkeit angeordneten Filterkolonne/n (90) .
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