DE1517391A1

DE1517391A1 - Einrichtung zum Klaeren von Wasser

Info

Publication number: DE1517391A1
Application number: DE19641517391
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dracka; Svatopluk Mackerle; Vladimir Mackerle; Lubomir Paseka
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1963-08-28
Filing date: 1964-06-30
Publication date: 1969-05-29
Also published as: IL21902A; BE810790Q; DE1517391C3; US3307702A; DE1517391B2; GB1044989A

Description

lull·

813 Starnberg bei München

^:. Fernsprecher (08151) 2730 und 4T15

rnitmnwiiMM Postscheckkonto München 64917

tfeskoslovenskä akademie v^d, Praha 1, Närodnf trida 3 : (Tschechoslowakei)

Einriclitung zwn. Klären von Y/asser

Die Erfindung betrifft eine -Einrichtung zum Klären von Wasser, in welcher das Wasser durch Beigabe eines Koagulationsmittels ausgeflockt wird und'einen sich diffusorartig erweiternden Piltrationsraum durchfließt, in dem sich eine filtrierend wirkende, schwebende KLockenschicht "bildet, und in welcher sodann das derart vorgereinigte Wasser über einen Überlauf in einen SedimentationsTaum eintritt, wo es, bevor es in geklärtem Zustand abgeführt werden kann, einer Sedimentation unterworfen wird. .-.-■. ■-■.'.: - ■■-.-.':

909822/1096

Unterlagen (Art. 7 § Τ Abs. 2 Nr. I Satz 3 clea Änd«runeeeee. ν. *. 2. l.v'j .·)..

Gemäß der britischen Patentschrift 865 315 und der USA-Patentschrift 2 969 149 ist es bekannt, ■ Y/asser dadurch zu reinigen,. daß es durch Zusatz von Chemikalien koaguliert wird, sodann in den engen Teil eines sich diffusorartig erweiternden Filtrationsraumes eintritt, in welchem sich eine vollkommen schwebende Flockenschicht bildet, die 'filtrierend wirkt, und daß schließlich Wasser über eine Über1aufkante in einen anschließenden Sedimentationsraum tritt, aus welchem es dann als Klarwasser abgeführt wird.

Bei solchen .bekannten Kläreinrichtungen mit schwebender Flockenwirbelschicht wird es als Nachteil empfunden, daß diese nur für kleinere Durchflußmengen besonders wirtschaftlich arbeiten und daß bei vergrößerfen Ausführungen solcher bekannten Einrichtungen, die für größere Durchflußmengen ausgelegt sind, die für die Bemessung der Wirtschaftlichkeit solcher Einrichtungen charakteristischen Größen, wie beispielsweise die auf das Bauvolumen bezogene Leistung Oder die auf die Flächeneinheit bezogene -Leistung aber auch die Baukosten, bezogen auf die Durchflußmenge, wesentlich ungünstiger liegen. Das bedeutet^daß durch eine bloße Vergrößerung der bekannten Anlagen zum Verarbeiten größerer Durchflußmengen ein erheblicher Wirkungsgradverlust hingenommen werden muß.

909822/1096

Der Erfindung;liegt die Aufgabe zugrunde, eine . Kläreinrichtung insbesondere für große Durchflußmengeh zu schaffen, ,bei welcher die Klärung in der eingangs beschriebenen Weise erfolgt und die gleichzeitig Wirtschaftlichkeitscharal-cteristika aufweist, die etwa denen kleiner Kläreinrichtungen entsprechen und wobei insbesondere die Bauhöhe der Einrichtung und die Baukosten gering sind.

Gelöst, wird diese Aufgäbe dadurch, daß die Einrichtung einen Trog .umfaßt, in welchem durch schräge .Wände mehrere- diffusorartige PiltratiOnsräume, mit ihren schmalen Enden auf dem Boden des Troges stehend und mit ihren: oberen Enden aneinander anschließend, gebildet sind, und daß der durch die schrägen Wände Tmd~nien~^rogboden"^

Spalte .jeweils mit dem unteren Teil der Fil.trationsräume und über leitungen mit dem Wasserzulauf verbunden ist ,.und zum anderen Teil zur Aufnahme des über eine überlaufkante und Führungswände oben aus den,-FiltratiOnsräumen austretenden Wassers vorgesehen und' zur \7ass er entnahme über leitungen mit dem Wasserablauf .verbunden ist. . · /

Eine derartig ausgebildete Kläranlage vermeidet die : vorstehend aufgeführten Krachteile und bringt die-Vorteile," daß sie auch bei großen Durchflußmengen bzw. bei großen Leistungen etwa ebenso wirtschaftlich arbeitet wie die für kleinere Durchflußmengen gebauten Ein-

909822/10 96

richtungen, wobei einer der entscheidenden .Paktoren für diesen Portschritt gegenüber dem Bekannten darin besteht, daß in der schwebenden Plockenschicht eine gleichmäßige, steigende Strömung sicher-

■ gestellt ist.

Es hat sich gezeigt, daß unter Zugrundelegung glei-' eher Ausgangsdaten die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber einer bekannten, entsprechend vergrößert'ausgeführten Einrichtung etwa 20$ höher liegt. Diese Leistungssteigerung verdankt die Erfindung der Tatsache, daß bei Anordnung' mehrerer Klärelemente an Stelle eines einzigen größeren Elementes.die Fläche des Piltrationsraumes zwar unverändert bleibt, aber dadurch mehrere Sedimentationsräume und somit eine größere Separationsfläche entstehen, wodurch die Separationsleistung der Klärein-richtung gesteigert werden kann.

Abgesehen von der Leistungssteigerung, die durch die erfindungsgemäße Einrichtung erzielt wird, ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die 'erfindungsgemäße Einrichtung bei gleicher bzw. sogar größerer Leistung eine sehr viel kleinere Bauhöhe benötigt. Beispielsweise wäre eine Kläreinrichtung für etwa 200 1 pro Sekunde, die. ein einziges Klärelement enthält, ungefähr um die Hälfte höher als eine nach dem Gedanken der Erfinrdung gebaute Kläreinrichtung.

90 98 2 2/10 96

Weitere·-vorteilhafte Merkmale der Erfindung-sind -■·■■"■' .Gegenstand^:der Ansprüche 2 -. 5. . .-...' - --.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der/erfindungs- _: ; ■gemäßen. Kläreinri chtung wird anhand eines in der ■. / Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher - ./ S erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:- . .-■·-.

Fig. i/ einen axialen Schnitt durch eine" · ■

, ■/ : KläreinriChtung mit ringförmigen-

- . / : ; Klär element en, die in. der linken· ;■

■■■ Hälfte der-Figur-gemäß Alternative '-- /

■^: ■"-/■/■■.. - I und in der rechten Hälfte gemäß ; -

/■. .".■;' Alternative II angeordnet sind.. ' '

._ Fig. 3 eine axonometrische Darstellung eines

ν _

prismatischen Klärelementes und

Fig. 4 und 5 . ■ ■

den Querschnitt und Grundriß der Klär- > einrichtung.

Bei der Kläreinrichtung mit ringförmig angeordneten-Klärelementen befindet sich in der Mitte eines zylindrischen Behälters ein gemeinsamer Mischraum A. Um diesen Raum herum sind konzentrisch die einzelnen ringför-

9098 22/1096

migen· Klärelemente ΐ 1, F 2 und E 3 angeordnet., von denen jedes aus einem Koagulationsraum B, einem Filtrationsraum C, einem Sedimentationsraum D _ . und einem Klarwasserraum E "besteht. Die angeführten

^ Räume sind für die einzelnen" Klärelemente mit den Indizes 1, 2 usw. "bezeichnet.

Ein Klärelement F stellt eine selbständige Kläreinrichtung ohne Mischraum dar. Mehrere dieser Klärelemente F können nach Bedarf in beliebiger Zahl neben- ■ einander gereiht werden. Die Anzahl hängt von der zu bearbeitenden. Wassermenge ab. In der Mitte eines jeden Klärelementes F ist ein Filtrationsraum C, der sich nach unten konisch verengt und seiner engsten . Stelle mit einem von seinen Wänden gebildeten Einlaufspalt 8 versehen ist, der diesen Raum mit dem Koagulationsraum B verbindet. Dieser Koägulationsraum B hat, . ähnlich wie der Filtra^ionsraum C die Querschnittsform

W eines Dreiecks, das mit einer Seite der Form des Pil- · trationsraumes C angepaßt ist und mit diesem Raum eine gemeinsame Wand' hat, und ,mit der anderen Seite durch die Wand des Mischraumes A begrenzt ist. Die dritte Seite des Dreiecks wird vom Boden des^rogs gebildet. Durch diesen Koagulationsraum B wird der Raum unter einer Seite des Piltrationsraum.es C ausgefüllt. Der Raum unter der anderen Seite des Filtrationsraumes C wird als Sedimentationsraum D benutzt," dessen eine Seite ebenfalls durch die Wand des Filtrationsraumes C gebildet wird und dessen andere Seite entv/eder durch die äußere- Wand des Trogs gebildet oder diese Wand ist gleich-

909822/1096

zeitig die Wand des benachbarten Filtrationsraumes. ' Jeder Raum B, G, D, Eist ringförmig und konzentrisch um. den Mischraum A angeordnet. ' . · ^; ■

In der Alternative I sind "bloß die Klarwasserräume'""'-'"'■■.■ · E untereinander verbunden. Das Zuleitungsrohr 1 mün- -' det im"Mischraum A in den Täuehzylinder 2, der der- / ■'-Strömung eine zweckentsprechende Richtung gibt. Im unteren Heil des Mischraumes A "befindet sieh die Ent- :.' leerungsleituhg 3. Oben am äußeren Umfang des Raumes A ist die gemeinsame Verteilungsvorrichtung, ein.· in ' Segmente geteilter Y/asserzulauf 4 angeordnet, aus 'dessen einzelnen Segmenten das Wasser durch .die Leitungen 5 und 6 in den oberen Teil der Koagulationsräume B strömt_f'die noch, außer den gelochten Leitungen 6, mit Verteilungsrinnen 7 versehen sind. Im untersten Teil des Koagulationsraumes B ist der Spalt für den ■ Einlauf in den Filtrationsraum C vorgesehen; v/eiter befindet sich dort die Entleerungs- und Spülleitung 9. · Im "Filtrationsraum C sind Homogenisierungsgitter IQ und an seinem oberen Rande die Überlaufkante 11.angebracht . Im oberen Teil des Sedimentationsraumes D be- ' findet- sich die Führungswand 12 und die Entnahmeleitung 13 für geklärtes Wasser. In jedem Sedimentationsraum D ist unten am Boden die Ablaßleitung H zur Beseitigung des eingedickten Schlammes angeordnet. Im oberen Teil des. Klarwasser räume s E befinden sich Wasserabläufe .15 .

909 822710 96

für geklärtes V/asser, das durch die Abflußrinne 16 abgeleitet wird.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung

^ ist folgende:

In der Alternativanordnung I wird das V/asser mit den zugesetzten Chemikalien durch das Zuleitungsrohr 1 in den Mischraum A geleitet, wo unter dem Einfluß des Tau^chzylinders 2 die Strömungsrichtung umgekehrt und das Wasser mit den Fällmitteln vollkommen durchgemischt wird. Durch die Entleerungsleitung 3 werden grobe Verunreinigungen abgelassen, die sich im gemeinsamen Mischraum A abgesetzt haben. Das durchgemischte Wasser tritt in die einzelnen Segmente des Wasserzulaufs 4 über, von wo es durch die Leitungen 5 und 6 in die Koagulationsräume B geführt wird. Durch die gelochten Leitungen 6 und die Ver-

" ' teilungsrinnen 7 wird in den Koagulationsräumen B eine gleichmäßige Bewegung sichergestellt. Das Wasser mit den Mikroflocken strömt aus dem Koagulationsraum B durch den Spalt 8 in den Filtrationsraum C, der so gestaltet ist, daß darin eine optimale Geschwindigkeit und turbulente Strömung des Wassers erreicht werden, um die Flockenfilterschicht im Zustand vollkommener Schwebe zu erhalten und jedwede Sedimentation der flockenartigen Suspension in diesem Räume zu verhindern, wo durch Filtration in der Flockenwir-

909822/1096

belschicht die durch Koagulation entstanende Suspension abgetrennt wird. Das geklärte Wasser dringt durch die Flockenv/irbelschicht in die Klarwasserräume E, von wo es dann in den Wasserabläufen 15 abgeleitet wird. Das Niveau der Flockenwirbel-Schi cht in den Filtrationsräumen C wird von den Überlaufkanten 11 bestimmt, über die der überschüssige Schlamm aus der Wirbelschicht in die Sedimentationsräume D abgesogen wird. Die Strömungsrichtung des Schlammes wird in jedem Sedimentationsraum D von der Führungswand 12 derart geleitet, daß sich der Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes D absetzt und das durch Sedimentation geklärte Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13 entnommen und in die Wasserablaufe 15 geführt. Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablaßleitung 14 abgelassen. Das geklärte Wasser gelangt von den Wasserabläufen 15 über die Abflußrinne 16 zu den Schnellfiltern.

In der Alternative II ist die Anordnung der Klärelemente die gleiche wie in der Alternative I, die Funktionsräume der einzelnen Klärelemente sind aber derart angeordnet, daß benachbarte Koagulationsund Sedimentationsräume B, D, zweier benachbarter Elemente stets untereinander verbunden sind. Die Funktionsräume B, C, D und E haben die gleiche Funktion wie in der Alternative I und sind für die einzelnen Klärelemente ebenfalls mit den Indizes 1, 2 usw. be-

9098 2 2/1096

- ίο -

zeichnet. Die Arbeitsweise der Alternativanordnung II ist die gleiche wie die der Alternativanordnung I.»der Hauptunterschied zwischen diesen beiden

j
Alternativen "besteht darin, daß bei der Alternativ-

fc anordnung I die einzelnen Spalte 8 aus den Koagulationsräumen B in die Filtrationsräume C hydraulisch unabhängig sind, v/ährend bei der Alternativanordnung II sich stets zwei benachbarte Spalte 8 infolge des gemeinsamen Koagulationsraumes B gegenseitig beeinflussen. Verbindung der Koagulations- und Sedimentationsräume B und D ermöglicht bei der Alternativanordnung II eine Verminderung der Anzahl der Rohrleitungen 5, 13 und H.

Die Kläreinrichtung prismatischer Form enthält einen Koagulationsraum B, einen Filtrationsraum C, einen Sediment at ions raum D und einen Klarwasserraum Έ'. Das " Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln wird durch das Zuleitungsrohr 1 zugeführt. Das durchmischte Wasser gelangt in die einzelnen Wasserzuläufe 4 und von dort durch die Leitung 5 in die Koagulationsräume B, wo sich im oberen Teil Verteilungsrinnen 7 und im untersten Teil die Entleerungs- und Spülleitungen 9 befinden. Das Wasser dringt durch die Flockenwirbelschicht in der Klarwasserraum E, wo es dann vom Wasserablauf 15 abgenommen wird. Das Niveau der Flockenwirbelschicht wird im Filtrationsräum C von der Über lauf kante 11 bestimmt, über die der überschüssige Schlamm

909822/1096

aus der Flockenwirbelschicht in den Sodimentationsraum .D angesogen wird. Die Richtung der Schlammströmung wird in jedem Sedimentationsraum D durch die Führungswand 12 derart gelenkt, daß sich der Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes D absetzt und das so geklärte Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13 entnommen und in den Wasserablauf

15 geführt. Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablaßleitung 14 abgelassen. Das geklärte Wasser aus den Wasserabläufen 15 gelangt über die Abflußrinne

16 zu den Schnellfiltern.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Das Rohwasser mit den zugesetzten Chemikalien wird durch die Zuflußrinne 1, v/o zugleich die Durchmisehung des Wassers mit den Chemikalien verläuft, den Wasserzuläufen 4- zugeführt, die es dann gleichmäßig in gelochte Leitungen 5 verteilen. Aus den gelochten Leitungen 5 strömt das Wasser in die Koagulationsräume 3. Die weitere Arbeitsweise ist die gleiche wie die der bereits beschriebenen Vorrichtung mit ringförmigen ?unktionselementen.

Die ICUi.reinricl'itung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen die oben genannten und noch v/eitere Vorteile.

BAD OBlGlNAC

909822/1096

Z.B. nützt die zweckmäßige Anordnung der Klär- · elemente das Trogvolumen in höchstmögliehern Maße aus, so daß direkt im Trog der Koagulation und Sedimentation durchgeführt werden kann und. die ganze Fläche des Trogs für die Flockenwirbelschicht frei bleibt. Die Entnahme des abgesetzten V/assers aus zweckmäßig untergebrachten Sedimentationsräumen bedeutet eine weitere Leistungssteigerung der Kläreinrichtung. Die -zwangsläufige gleichmäßige Strömung in allen Punktionsräumen der Kläreinrichtung verhindert die Bildung von störenden Strömungen und die Kläreinrichtung erreicht deshalb einen maximalen Kläreffekt. Die Kläreinrichtung funktioniert rein hydraulisch und benötigt keinerlei zusätzliche Vorrichtungen, wie z.B. eine bei anderen Einrichtungen dieser Art vorgesehene Misch- oder Pulsationsvorrichtung mit Energiezufuhr. Die freie Wahl einer passendenForm der Kläreinrichtung ermöglicht es, die meisten älteren Wasserversorgungsanlagen unter Anwendung dieser Erfindung umzubauen, wodurch ihre Leistung wesentlich gesteigert wird.

- Patentansprüche -

909822/1096

Claims

T)

at entansprüche

Einrichtung zum Klären von Wasser, in v/elcher das Wasser durch Beigabe eines Koagulationsmittels ausgeflockt wird und einen sich -diffusorartig erweiternden Filtrationsraum durchfließt, in dem sich eine filtrierend wirkende, schwebende Flockenschieht bildet, und in welcher sodann das derart vorgereinigte Wasser über einen Überlauf in einen Sedimentationsraum eintritt, wo es, bevor es in geklärtem Zustand abgeführt werden kann, einer Sedimentation unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Trog (Z) umfaßt, in welchem durch schräge ',/ände mehrere uiffusorartige Filtrationsräume (C-, C₂, C,) mit ihren schmalen Enden auf dem Boden des Troges stehend und mit ihren oberen Enden aneinander anschließend, gebildet sind, und daß der durch die schrägen Wände und den Trogboden gebildete Raum zum einen Teil (B) durch Spalte (8) jeweils mit dem unteren Teil der Filtrationsräume (C) und über Leitungen (5) mit dem Wasserzulauf (4) verbunden ist, und zum anderen Teil (D) zur Aufnahme des über eine Überlaufkante (11) und Führungswände (12) oben aus dem Filtrationsraum (C) austretenden Wassers vorgesehen und zur Wasserentnahme über Leitungen (13) mit dem Wasserablauf (15) verbunden ist.

909822/1096

-H-

Sinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch .gekennzeichnet, daß der Trog zylindrisch ist und die Anordnung der Wände kreissymmetrisch ist.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog quaderförmig ist und die Funktionsräume (B,C,D) sich parallel zueinander und zu einer Seitenwand erstrecken.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der von zwei schrägen, oben aneinander anschließenden Wänden und dem Trogboden gebildete Saum durch senkrechte Wände -jeweils in Koagulationsraum (B) und Sedimentationsraum (D) geteilt ist.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der von zwei schrägen, oben aneinander anschließenden Wänden und dem Trogboden gebildete Raum abwechselnd jeweils einmal als Koagulationsraum (B) und einmal als Sedimentationsraum (D) ausgebildet ist.

21. Oktober 1968/Gr31

9098 22/1096

Leerseite