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Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus Flüssigkeiten mittels
einer im Kreislauf geführten Suspension Bei Vorrichtungen zum Abscheiden von Feststoffen
aus Flüssigkeiten unter Zusatz von Chemikalien wird die zu behandelnde Flüssigkeit
üblicherweise in eine in der Mitte liegende Misch- und Umsetzzone eingeführt, in
der sie mit dem Reageusmittel in Gegenwart einer Suspension gemischt wird, die Feststoffe
enthält, die aus vorher behandelter Flüssigkeit abgeschieden, aufgefangen und gesammelt
worden sind.
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Das Gemisch wird aus der Misch- und Umsetzzone in eine in dem umgebenden
Abschnitt des Behälters befindliche Trennzone geleitet. Ein Teil der Flüssigkeit,
an Menge der neu einlaufenden Flüssigkeit gleich, steigt nach oben durch eine Suspension
enthaltende Trennzone hindurch und läßt in der Suspension die festen Teilchen zurück,
die bei der zwischen der Flüssigkeit und den chemischen Stoffen stattgefundenen
Umsetzung entstanden sind. Der größte Teil des Gemisches kehrt in die Misch- und
Umsetzzone zurück, um mit weiteren Teilen der zur Behandlung zugeführten; Flüssigkeit
gemischt zu werden.
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Bei einer derartigen Arbeitsweise ist es wichtig, daß die in die
Suspension eingeleitete Flüssigkeit über deren gesamte Querschnittsfläche gleichmäßig
verteilt wird, um eine gleichmäßige Suspension zu erzielen.
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Wichtig ist auch, daß der Boden des Behälters von Ablagerungen freigehalten
wird. Es wurde nun gefunden, daß die bei der Behandlung entstehenden, sehr schweren
Teilchen von dem Flüssigkeitskreislauf oft nicht in Suspension gehalten werden können
und sich auf den Boden des Behälters absetzen, von dem sie dann entfernt werden
müssen.
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Erfindungsgemä wird deshalb die Flüssigkeit aus der Misch- und Umsetzzone
mittels an sich bekannter umlaufender Rohre, die sich radial über den Behälter erstrecken,
abgeleitet wobei infolge der Geschwindigkeit der zu der Misch- und Umsetzzone zurückkehrenden
Flüssiieit der Boden des Behälters abgeschwemmt wird. Der nach innen gerichtete
Rückfluß zur Misch- und Umsetzkammer wird auf bestimmte Zonen begrenzt, so daß eine
Störung der darüber befindlichen Suspension durch die verhältnismäßig hohe Rücklaufgeschwindigkeit
vermieden wird.
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Der Rückstrom wird außerdem so gerichtet, daß ieder Niederschlag zu
einem in der Mitte gelegenen Sumpf geschwemmt wird.
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An Hand der Zeichnungen wird die erfindung gefäße Vorrichtung ausführlich
beschrieben. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Fig. 1 stellt einen senkrechten Schnitt einer Ausffihrunbgsform der
Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen senkrechten
Schnitt einer zweiten Ausführungsform, die besonders für große Behälter geeignet
ist, Fig. 4 einen lotrechten Schnitt einer abgeänderten Einzelheit und Fig. 5 einen
senkrechten Schnitt einer vereinfachten Ausführungsform dar.
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Der Behälter 10 aus beliebigem Material, z. B.
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Stahl, hat einen ebenen Boden 11 und eine aufrecht stehende Wand 12.
Das behandelte Wasser fließt über ein Wehr 13 in eine Rinne 14 und wird in einer
Abilaufleitung 15 abgeleitet. In der Mitte des Bodens 11 befindet sich eine Vertiefung
16, aus der eine den Schlamm abführende Leitung 17 zur Außenseite des Behälters
führt.
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Eine Unterteilung 20 ist in der Mitte des Behälters 10 vorgesehen
und besteht aus einem äußeren Zylinder 21 und einem inneren Zylinder 22 der von
dem Außenzylinder mittels Konsolen 23 getragen wird.
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Die unteren Kanten der bei den Zylinder liegen in einem Abstand oberhalb
des Bodens 11. Das obere Ende des Außenzylinders 21 liegt etwas höher als die Überfallkante
des Wehres 13 während die obere Kante des Innenzylinders 22 unter der Ebene dieser
Überfalflante liegt. Der zwischen dem Aufienzyl inder 21 und dem Innenzylinder 22
geformte Kanal ist an dem Fußende durch die Wand 24 abgeschlossen.
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Hohle Verteilerrohre 25 für die Flüssigkeit zweiten von dem Außenzylinder21
radial ab und erstrecken sich quer durch den Behälter 10. Vorzugsweise sind vier
im gleichen Abstand voneinander stehende Rohre 25 vorgesehen von denen jedes mit
einer Öffntlng 26 des Zylinders 21 in Ausrichtung liegt. Die Flüssig-
keit
kann aus den Rohren 25 dadurch einen durchgehenden Schlitz entweichen, jedoch sind
vorzugsweise mehrere Öffnungen 27 an dem unteren Teil der Rohre vorgesehen. Die
Öffnungen 27 können die Form von Bohrungen oder Längssclhlitzen haben und sind so.
bemessen und auf Abstand gestellt, daß eine im wesentlichen gfeichförmige Verteilung
der Flüssigkeit über die darunterliegende Querschnittsfläche erfolgt. Die Außenenden
der Rohre werden von dem oberen Abschnitt des Außenzylinders 21 mittels geeigneter
Einrichtungen, z. B. Streben oder Seilzügen 28, getragen und können in waagerechter
Lage gehalten werden.
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Bei einem ebenen Behälterboden sind die Rohre 25 jedoch vom Innenende
zum Außenende geneigt, so daß unter den Rohren eine nach innen größer werdende Fläche
für den Rückstrom geschaffen wird.
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An den Rohren 25 sind Platten 30 befestigt, die an jeder Seite der
Rohre nach unten ragen (Fig. 9). Vorzugsweise nehmen diese Platten in ihrer Höhe
von dem Innenende zum Außenende ab (Fig. 1), so daß ihre unteren Kanten parallel
zum Boden 11 liegen oder einen gleichbleibenden Abstand voil diesem Boden haben.
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Zwischen dem unteren Ende des Innenzylinders 22 und dem Sumpf 16
ist eine Scheibe 35 aufgestellt.
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Die Scheibe 35 kann ortsfest sein und kann heispielsw-eise von einer
Konsole 36 getragen werden. die sich über den Sumpf 16 erstreckt. Die Scheibe 35
trägt ein Führungslager 37 für das eine Ende einer Welle 38, deren anderes Ende
an einem im Innenzylinder 22 sitzenden Tragstern 39 befestigt ist. Die Scheibe 35
schützt die Vertiefung 16 vor Wirbelungen, die von dem zum Innenzylinder 22 zurückkehSrendell
Suspensionsrückfluß erzeugt werden könnten. Die gesamte Kombination von Innenzylinder
22, Außenzvlinder 21 und Rohren 25 wird von einer beliebigen Einrichtung drehbar
getragen. Bei der Darstellung nach Fig. 1 besteht diese Einrichtung aus einem U-Eisen
40, das das obere Ende des Außenzylinders 21 umgibt und auf Rollen 41 läuft, die
in Lagern 42 gelagert sind, die von einem den Behälter 10 überbrückenderl Träger
oder Laufsteg 43 getragen werden. Mehrere Führungsrollen 44 sind in den ebenfalls
von dem Träger 43 getragenen Lagern 45 gelagert und verhüten ein seitliches Gleiten
des U-Eisens 40 bei seiner Bewegung über die Rollen 41. Die Unterteilung 20 wird
von einer beliebigen Vorrichtung in Umlauf gesetzt. z. B. mittels eines Zahnradkranies
46, mit dem ein Ritzel 47 im Eingriff steht, das auf der Welle eines Untersetzungsgetriebes
49 befestigt ist. Das Untersetzungsgetriebe wird von einem Motor 49 angetrieben.
Motor und Untersetzungsgetriebe können auf dem Träger 43 aufgestellt sein.
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Ein Flügelrad 50 liegt in axialer Ausrichtung innerhalb der Unterteilung
20 unmittelbar oberhalb der oberen Kante des Innenzylinders 22 und besteht aus einer
waagerechten Scheibe 51 und mehreren lotrechten, an der Unterseite der Scheibe 51
befestigten Flügeln 52. Dieses ist besonders gut zum Mischen geeignet und kann große
Flüssigkeitsmengen bei sehr niedrigen Druckhöhe fördern. Der Antrieb erfolgt von
einem Motor 54 mit Untersetzungsgetriebe, der auf dem Träger 43 gelagert ist, über
eine NVelle53.
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Von dem Träger 43 wird auch eine die Flüssigkeit zuführende Rohrleitung
55 und eine die chemischen Behandlungsmit:tel zuführende Rohrleitung56 getragen.
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Die Einlässe dieser Rohrleitungen münden in den oberen Abschnitt des
Außenzylinders 21 in der Nähe des Rotors 50. Wichtig ist, daß die zu behandelnde
Flüssigkeit mit den Bellandlungsmittieltl in Gegenwart
von Suspension gemischt wird.
Hierdurch haben die in der Behandlung geformten festen Umsetzungsstoffe Gelegenheit,
sich auf die vorher geformten Suspensionsteilchen abzusetzen. Es erfolgt weder eine
Ab lagerung auf den Oberflächen der Zylinder 21 und 22 noch auf den Innenseiten
der Rohre 25. Da das Flügelrad bei der dargestellten Anordnung der Einlässe lediglich
die zurückgeleitete sich nicht absetzende Suspension fordert, wird es auch nicht
verkrustet.
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Die beschriebene Ausführung ergibt eine verliältnismäßig ruhige,
oberhalb der umlaufenden Rohre 25 liegende Zone, in der sich eine Suspension und
darüber eine Zone geklärter Flüssigkeit in dem oberen Abschnitt des Behälters befindet.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die durch die Einlaßleitung
55 zuströmende, zu behandelnde Flüssigkeit und das durch Leitung 56 zuströmelade
Behandlungsmittel werden mit Suspension gemischt. die durch den Umlauf des Flügelrades
50 in dem Innenzylinder 22 nach oben gepumpt wird.
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Während des abwärts gerichteten Flusses des Gemisches durch den zwisc'hetl
den Zylindern 22 und 23 -orgesehenen Ringraum ist genügend Zeit, um die Umsetzungen
zwischen der Flüssigkeit und dem Behandlungsmittel zu Ende zu fü'hren. Das Gemisch
strömt dann durch die Öffnungen 26 in die umlaufenden Rohre 25 und wird unter dem
von dem Flügelrad 50 erzeugten geringen Druck durch die Öffnungen 27 in den unteren
Abschnitt der Suspensionszone über seitlich aufeinanderfolgende Abschnitte des Behälter
bodens beim Umlauf der Rohre 25 geführt. Die Offillingen 27 sind so bemessen und
so auf Abstand gestellt. daß eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung der ausströmenden
Flüssigkeit über die darunterliegende Querschnittsfläche des äußeren Teiles des
Behälters erfolgt. Die aus den Öffnungen 27 austretende Suspension wird mittels
der Leitflächen 30 auf die unter den umlaufenden Rohren 25 befindliche Fläche gelenkt.
Die Leitflächen 30 haben gerade genügend Abstand von dem Boden des Behälters, daß
ein Austritt der Flüssigkeit möglich ist, die dann in der Suspension hochsteigt
und eine gleiche Menge der geklärten Flüssigkeit daraus über die Zwischenfläche
in den darüberliegenden, von klarem Wasser eingenommenen Raum drängt, aus dem das
Wasser dann abfließt. Der übrige Teil der aus den Rohren 25 austretenden Suspension.
der für gewöhnlich ein Mehrfaches der Durchgaugsmenge beträgt, wird von den Leitfläcben
30 radial nach innen geleitet und kehrt durch das offene untere Ende des Innenzylinders
22 in die Atisch- und Umsetzkammer zurück. Bei diesem Rücklauf spült die Flüssigkeit
den Boden des Behälters mit großer Geschwindigkeit ab, jedoch wird die \\rirllelung
des einwärts gerichteten Stromes von den Leitflächen 30 begrenzt und verursacht
keine wesentliche Störung der darüberliegenden Suspension.
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Die Rohre können daher mit einer viel höheren Drehzalll umlaufen.
als es ohne Verwendung der Flächen 30 zulässig ist. Ein Vorteil der umlaufenden
Arme 25 bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit ist die gleic!hförmilge Verteilung
der ausfließenden Suspension über die gesamte darunterliegende Querschnittsfläche
des Behälters. wodurch in der Trennzone eine Suspension mit sehr gleichmäßigem Verteilungsgrad
entsteht. Ablagerungen auf dem Boden des Behälters werden entweder von diesem mit
verhältnismäßig hoher G eschwiiidigl.eit fließenden Strom wieder suspendiert oder
werden, wenn sie zu schwer sind, längs des Bodens nach der Mitte des Behälters gefördert,
wo sie in der Vertiefung 16 abgelagert werden.
Die schwersten Teilchen,
die von dem Umlauf im Behälter nicht in Suspension gehalten werden können, werden
also aus dem Verfahren ausgeschieden, während leichtere' Teilchen zur weiteren Anreicherung
und zur Wiederverwendung in dem Verfahren zurückgehalten werden.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist der Innenzylinder
22 a ortsfest, während sich der Außenzylinder 21 und die Rohre 25 drehen. Der Behälter
10 besteht bei dieser Ausführung aus einem Betontank mit einem Boden 11 a, der nach
innen zu einer ringförmigen Vertiefung 16a. abfällt. Der Schlamm wird aus der Vertiefung
16 a mittels Schlammrohrleitungen 18 entfernt, die mit einem Schlammauslaßrohr 17
verbunden sind. Der von der Vertiefung 16 umgebene Milttelabschnitt des Bodens 11a
trägt Ständer 60, die einen Träger für das Innenende eines Laufsteges oder einer
Brücke 61 bilden. Der Innenzylinder 22a ist an den Trägern 60 befestigt und wird
von den Trägern gehalten. Der Außenzylinder 22 wird von der Brücke 61 drehbar getragen
und von einem Motor 49 über ein Untersetzungslgetriebe 48 in der gleichen Weise
angetrieben, wie es in Fig. 1 beschrieben worden ist. Der Innenzylinder hat einen
auswärts gerichteten unteren Abschnitt 62 und einen unteren zylindrischen Ring 63.
Der Boden 24a des Außenzylinders 21 hat einen aufrechten Ring 64. Die Ringe 63 und
64 stehen in geringem Abstand voneinander. An dem oberen Ring 63 ist eine abdichtende
Blende 65 aus biegsamem Material, z. B. Gummi od. dgl., befestigt, die frei über
einen Teil des unteren Ringes hängt, so daß jeder wesentliche Austritt von Flüssigkeit
durch den zwischen den beiden Ringen vorhandenen schmalen Spalt verhindert wird.
Die Ständer 60 erstrecken sich durch Schlitze in dem nach außen gerichteten Abschnitt
62 und dem Innenzylinder 22«.
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Bei dieser Ausführung können dile Rohre 25 waagerecht gerichtet sein,
da der abfallende Boden 11 « eine nach innen sich vergrößernde Fläche für den Rüclcstrom
ergibt. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung erstrecken sich Leitflächen
30 von den Rohren 25 nach unten, deren Höhe von dem Innenende zum Außenende abnimmt,
so daß die unteren Kanten der Flächen 30 parallel zu dem abfallenden Boden des Behälters
verlaufen.
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Die Arbeitsweise dieser Ausführung ist die gleiche wie die Arbeitsweise
der in Fig. 1 beschriebenen Einrichtung mi!t der Ausnahme, daß der Innenzylinder
ortsfest bleibt, während der Aufienzylinder und die Rohre umlaufen. Diese Anlage
ist besonders für größere Behälter geeignet, bei denen eine Mittelstütze für den
Laufsteg vorgesehen ist, um die Spannweite des Laufsteges zu verringern.
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Fig. 4 zeigt eine Änderung des Außenzylinders, die dann vorteilhaft
ist, wenn die zu behandelnde Flüssigkeit große Mengen schwerer Feststoffe enthält.
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Bei dieser Ausführung erstreckt sich der Außenzylinder 21 b unter
dem Boden 24b bis in die Nähe des Behälterbodens, wobei die untere Kante des Zylinders
auf der Ebene der unteren Kanten der Flächen 30 liegt. Der untere Abschnitt des
Zylinders 21 b bildet also eine Wand 70, die das obere offene Ende des Sumpfes 16
b und das untere offene Ende des Innenzylinders 22 umgibt. Der Raum, der innerhalh
der Wand 70 und unterhalb des Bodens 24 b und des unteren Endes des Zylinders 22
liegt, bildet eine Sammelkammer 71, in die die unterhalb der umlaufenden Rohre 25
und zwischen den Flächen 30 gelegenen Kanäle die zurückfließende Suspension durch
Öffnungen der Wand 70 entleeren. Der einzige andere Aus-
tritt aus den Kanälen ist
der zwischen dem Behälterboden und der unteren Kante der Flächen und der unteren
Kante der Wand 70 befindliche schmale Spalt.
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Dile Fläche der Aufuahmekammer 71 soll größer sein als die Gesamtfläche
der Kanäle, so daß die Geschwindigkeit der in die I(ammer 71 einfließenden Suspension
abnimmt, und die Feststoffe, die von dem Boden des Behälters durch den in den Kanälen
mit hoher Geschwindigkeit fließenden Strom gespült werden, sich in der darunterliegenden
Vertiefung 16 b absetzen.
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Bei dieser Ausführung ist der Rückstrom scharf umgrenzt und wird in
die Aufnahmekammer geleitet, wobei der Boden des Behälters einwandfrei gesäubert
wird.
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Die in Fig. 5 dargestellte Ausffilhrungsform ist in verschiedenen
Hinsichten vereinfacht und besonders zur Behandlung einer Flüssigkeit geeignet,
die verhältnismäß ig kleine Mengen von Feststoffen etwas leichterer Art enthält.
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Der bei der Ausfülirung nach Fig. 5 verwendete, aus einem beliebigen
Material, z. B. Stahl, bestehende Behälter 10 c hat einen ebenen Boden 11 c und
eine nach oben sich erweiternde Wand 12 c, deren oberer Absdhnitt zylindrisch ist.
Anstatt dem unteren Teil der Wand 12 c die Form eines Kegel stumpfes zu geben, kann
die Wand auch durchgehend zylindrisch aufgebaut und die gewünschte Abschrägung mittels
einer Füllung erhalten werden. Die Suspensionsumlaufzone ist bei dieser Ausführung
verhältnismäßig klein, genügt jedoch für die kleinen Suspensionsmengen, die bei
dieser Einrichtulng verwendet werden.
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Infolge des sich nach oben erweiternden großen Raumes für die Suspensionsschicht
tritt eine nach oben abnehmende Geschwindigkeit auf, die bei der Behandlung von
leichten Feststoffen von besonderem Vorteil ist, da die Strömungsgeschwindigkeit
zu und in der Suspensionsschicht sehr niedrig sein muß, um Wirbelbildungen in der
Suspensionsschicht und eine Mitnahme der leichten Feststoffe durch di,e aufsteigende
Flüssigkeit zu verhüten. Die Rohre 25 c können bei dieser Ausführung waagerecht
und parallel zum Boden des Behälters verlaufen. Die Leitflächen 30 können weggelassen
werden, da es bei der Handhabung kleiner Suspensionsmengen nicht notwenig isit,
einen scharf umgrenzten und nach innen sich erweiternden Kanal für den Rückstrom
zu schaffen. Feststoffe werden aus der Suspension unmittelbar von einer Auslaßleitungl7c
abgezogen. Auch die Scheibe 35 kann bei dieser Ausführung weggelassen werden. Die
Unterteilung 20 der Ausführung nach Fig. 5 ist die gleiche wie nach Fig. 1, ist
also in der gleichen Weise eingemittet und drehbar getragen und angetrieben, Die
Arbeitsweise dieser Ausführung ist die gleiche wie die Arbeitsweise der bereits
bes,chriebenen Formen.