DE1517392A1

DE1517392A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Suspensionsseparation bei der Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE1517392A1
Application number: DE19641517392
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dracka; Svatopluk Mackerle; Vladimir Mackerle; Vladimir Seplzer
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1963-10-02
Filing date: 1964-09-26
Publication date: 1969-08-07
Also published as: IL22175A; AT260126B; GB1059658A; US3403096A

Description

oeskoslovenska akadernie v&d, Praha (Tschechoslowakei)

Verfahren und Vorrichtung zur Suspensionsseparation bei der V/asseraufbereitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Suspensionsseparation bei der Wasseraufbereitung mittels zweistufiger Filtration,.'in'einer Flockenwirbelschicht, und einer ruhenden, körnigen Filterschicht; ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei Vorrichtungen zur Wasseraufbereitung in der eingangs erwähnten Weise, nämlich mittels Flockenwirbelschicht und nachfolgender Schnellfiltration wurden bisher eier Klärapparat und das Schnellfilter als selbständige Einheiten nebeneinander verwendet. Das koa.gulierte und flockenenthaltende Wasser wird im Klärapparat dem untersten Teil der Flockenwirbelschicht zugeführt und die überschüssigen Flocken werden ausschließlich von der Oberfläche dieser Schicht abgenommen. Dabei wird die Flockenwirbelschicht in vollkommener Schwede gehalten. Das auf

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Neue Unterlagt

diese V/eise aufbereitete V/asser fließt dann vom Klärapparat dem Schnellfilter zu. Das Schnellfilter erfordert für seine Funktion einen bestimmten Druck, der entweder durch Gravitation mittels einer Schicht geklärten Wassers oberhalb der Filterschicht eines offenen Filters, des sogenannten Überstaues, oder mittels einer Überpumpstufe vor einem Druckfilter gewonnen wird.

Ein offenes Schnellfilter besteht aus vier Funktionsräumen: dem Klarwasserraum, dem Sxpansionsraum, dem Filterschichtraum und dem Filterbodenrauin. Der Filterschichtraum ist mit einer körnigen Schüttung (Sand, Anthrazitgrieß usv/.) gefüllt, in der das aufbereitete '.Yasser filtriert wird. Die im "'asser enthaltene Suspension wird dabei in den Poren der Filterschicht zurückgehalten. Das Porenvolumen der Fiiterschicht wird als Kapazität des Filters für Verunreinigungen bezeichnet. Das Verhältnis des Volumens der nach beendete'r Filtration im Filter zurückgehaltenen Suspension zum Porenvolumen der Filterschicht gibt den Ausnutzungsgrad der Kapazität des Filters an. Der Filterbodenraum, der sich unterhalb des Filterschichtraumes befindet, dient zur Speicherung des filtrierten '.Vassers während der Filtration und zur Verteilung des V/aschwassers bei der Filterwäsche. Der Sxpansionsraum liegt oberhalb des Filter-

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schichtraumes und dient zur Expansion der ?ilterschüttung während der Mlterwäscne.

Der Klarwasserraum ist oberhalb des Expansionsraumes angeordnet und sein Inhalt dient zur Bildung jenes hydrostatischen Druckes, der zum Betrieb offener Schnellfilter notwendig ist. Im (j-renzbereich zwischen dem Expansionsund dem Klarwasserrauin sind üblich Überfallrinnen oder ähnliche Einrichtungen (z.B. gelochte Rohre) angeordnet, die bei der Filterwäsche zur Ableitung des versehmutzten Waschwassers dienen. Bei Druckfiltern entfällt der Klärwasserraum;· das Filter ist oberhalb des Expansionsraumes; geschlössen und den nötigen Druck liefert die Überpumpstufe... Die Notwendigkeit von Druck zur Funktion eines Schnellfilters folgt daraus, daß beim Durchfluß des Wassers durch die PiIterschicht Druckverluste entstehen. Die fortschreitende Yerschlammung des Filters durch die .zurückgehaltene Suspension erhöht · diese Druckverluste. Da bei der Filtration · die Suspension hauptsächlich im oberen Bereiche der^ Filterschicht zurückgehalten wird, .. _ wächst der Druckverlust des Filters schon bei einem geringen Ausnutzungsgrad der Kapazität des Filters beträchtlich'an. Um die Kapazität · ausreichend auszunützen, ist ein entsprechend "-hoher "Druck notwendig. Die Vorrichtung mit *

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einem offenen üchnellfilter ist zwar konstruktiv und betrieblich einfacher als die Vorrichtung mit einem Druckfilter, hat aber den Nachteil, daß meist ein bedeutendes Volumen des· Klarwasserraumes (oft bis 50°/o des gesamten ft Schnellfiltervolumens) notwendig ist,

um einen genügend hohen hydrostatischen Druck zu erzielen. Vorrichtungen mit Druckfiltern können zwar kleiner sein, haben aber den Nachteil einer konstruktiven und betrieblichen Kompliziertheit, die so schwerwiegend ist, daß Druckfilter - einige Spezialfälle ausgenommen nur selten angewendet werden.

Nach bisher üblichen Bauentwürfen von V/asserwerksanlagen besteht die Wasseraufbereitungsvorrichtung aus zwei Ein- w heiten, einem Klärapparat und einem

Schnellfilter; dabei fällt das geklärte Wasser aus dem Klärapparat in .das Schnell-.. filter über, so daß die Höhe der Schicht·

geklärten Wassers, im Schnellfilter· des : Überstaues, durch das Wasserniveau im Klärapparat gegeben ist. Bis jetzt benützte· Vorrichtungen mit Flockenwirbelschicht waren meist so hoch, daß bei freiem Überfall des geklärten Wassers ■:-,-"· aus. dem Klärapparat in das nebenstehende ·^Λ . Schnellfilter der Überstau im b.chnellfil-

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xer für den Betrieb des Filters ausreichend war. Die heutigen Ergebnisse der Forschung über die Flockenwirbelschicht haben es je- · doch ermöglicht,die Höhe der Klaräpparate den früheren Vorrichtungen gegenüber beträchtlich zu erniedrigen. Diese Entwick- äk lung vergrößert noch den Nachteil der Notwendigkeit eines ausreichend hohen Wasserüberstaues im Schnellfilter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Klärapparates mit vollkommen in Schwebe gehaltener Flockenwirbelschicht und eines dem Kläarapparat naehgeschaiteten Schnellfilters eine besonders leistungsfähige Vorrichtung zur Wasseraufbereitung zu schaffen, die gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art besonders raumsparend ausgebildet ist. ™

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß'der Klärapparat mit Flockenwirbelschicht und ' ■ ■ . ." das Filter derart vereinigt sind, daß der Flockenwirbelschichtraum und der Klarwasserraum des Klärapparates oberhalb desBxpansionsraumes, Filterschichtraumes.und Filterbodenraumes des Filters angeordnet sind.

Bei einer solchen Vorrichtung wird das Wasser mit dem zugesetzten Fällmitteln

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in einer Flockenwirbelschicht im Flockenwirbels chi chtrauc filtriert und das von Suspension freigemachte Wasser aus dem Flockenwirbelschichtraum'in den Klar-wasserraum geleitet, von wo es in den Expansionsraum abgeführt wird und weiter durch die ruhende Filterschicht im Filterschichtraua strömt, wobei der zur Strömung des geklärten V/assers durch die ruhende Pilterschicht nötige Druck der hydrostatische Druck ist-, der durch die Summe der V/asserscnichtenhchen in Expansionsraum, Plockenwirbelschichtraum und Klarwasserraum gegeben ist.

Das Durchfließen des geklärten Wassers durch das Filter erfolgt also· aufgrund des hydrostatischen Drucks, der sich dadurch ergibt, da3 der Flockenwirbelschichtraum und der Zlarwasserraum über dem Filter mit seinem Expansionsraum angeordnet sind. Die Druckhöhe ist dabei durch den Abstand des Wasserspiegels des geklärten Wassers im Klarwasserraum von dem Wasserspiegel über dem Filter gegeben, so da;3 zur Erzeugung des hydrostatischen Drucks fast die gesamte Höhe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgenutzt wird.

Da die Filtrationsgeschwindigkeit und der Ausnutzungsgrad bei solchen Filtern mit anwachsendem Druck steigen, ist die Leistungs-

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fähigkeit der erfindungsgeinäßen Einrichtung ■besonders groß. Eine größere Filtrationsgeschwindigkeit ermöglicht die Anwendung eines kleineren Filters, d.h. die eri'indungsgemäße Einrichtung kann besonders raumsparend ausgebildet sein.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung zu entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auf der Zeichnung dargestellt; es zeigen

Fig. 1 einen Vertikalquerschnitt mit rechteckiger Äusbi'ldung der Vorrichtung -

Fig. 2 einen Vertikalquerschnitt mit kreis- -'. förmiger Ausbildung: der· Vorrichtung, ■ wobei die Längsachse in beiden Bildern - entweder vertikal oder horizontal sein .-, kann. '" . ' ·■'■"..-■ ■ - ·

■Die.in Fig. T gezeigte Vorrichtung zur Suspen- '. sionsseparatlon besteht aus dem Schnellfilter, das mit; dem Klärapparat mit Flockenwirbelschicht vereinigt ist, der oberhalb des Schnellfilters angeordnet ist. Her Klärapparat ist aus dem Koagulationsraum A, dem PlockenwirlDelschiolit raum B, dem .Sedimentations-'und Schlamme in- '

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dickungsraum G und dem Klarwasserraum D zusammengesetzt. Das Schnellfilter ist in drei Räume untergeteilt: den Expansionsraum E, Filterschichtraum F und Filterbodenraum G. Die Zuleitung 1 mündet in'den Koagulationsraum A, in dem das Wasserverteilungssystem 2 angebracht ist. Der Koagulationsraum A steht mit dem Flockenwirbelschichtraum B mittels des Einlaufschlitzes 3 in Verbindung. Im Räume B sind Horaogenisierungsgitter 4 angeordnet. Den Flockenwirbelschichtraum B verbindet oben der Überlaufschlitz 5 mit dem Sedimentations- und Schlanraieindickungsraum C. Im oberen Teil des Raumes C befinden sich die Führungswand 6 und die Sammelleitung für angesetztes Wasser 7. Im Klarwasserraum D ist oben der Sammeltrog für geklärtes Wasser 9 angebracht, den ein System von Verbindungsleitungen 11, 12 und 13 mit dem Expansionsraum E verbindet. Mittels der Zuleitung 8 ist der Sammeltrog 9 mit der Sammelleitung für abgesetztes Wasser-7 verbunden. Im Troge 9 ist die Wassersta-ndsvorrichtung . 10 angebracht. Im oberen Teil des" Expansionsraumes E befindet .sich die Waschwasserabfall-, rinne H. Aus dem Filterbodenraum G führt die Abflußleitung für filtriertes Wasser 15, in der die mit der Wasserstandsvorrichtung 10 in Verbindung stehende Reguliervorrichtung 16 eingebaut ist. Im Kqagulationsraum A be- ' findet sich unterhalb,des'EinlaufSchlitzes 3 ' ■

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die S-pül- und Entwässerungsleitung 1.7. Unten im Räume G liegt die Entschlammungsleitung 18,

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Mg. 1 ist folgende; Das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln wird von der Zuleitung 1 in das Verteilungssystem 2 im Koagulationsraum A geführt, wo die Koagulation verläuft. Aus dem Raum A strömt das Wasser durch den Einlaufschlitz"3 in den Flockenwirbelsehichtraum B. In'der FlOokenwlrbelschicht wird die durch Koagulation entstandene Suspension größtenteils beseitigt. Das aufbereitete Wasser strömt durch die Flockenwirbelschicht aus dem Räume B in den Klarwasserraum D, wo es in den Sarameltrog 9 überfällt und vom System der Verbindungsleitungen 1.1., 12 und 13 in den Expansionsraum E abgeführt wird. Das Wasser mit der überschüssigen Suspension wird aus der Flockenwirbelschicht durch den Überlaufschlitz· 5 abgesogen und von der Führungswand 6 in den Sedimentations- und Schlammeindickungsraum G geleitet. Das in diesem Raum abgesetzte ■-Wasser sammelt sich in der Sammelleitung 7 und wird über 'die■Zuleitung 8 dem Trog 9 zugeführt. Das geklärte Wasser strömt aus dem Expansionsraum E durch das ruhende, körnige Filterbett im Filterschichtraum F in den Filterbodenraum G-, von wo es die Abflußleitung für filtriertes Wasser 15 abführt. Der Durchfluß in der leitung 15 wird von der Reguliervorrichtung 16 geregelt,

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die von der Wasserstandsvorrichtung 10 so eingestellt wird, daß das Wasserniveau im Filter konstant bleibt. Der Druck, mit dem das Filter arbeitet, ist der hydrostatische Druck, der durch die Summe der Wasserschichtenhönen in? Expansions raum E, Flocüenwirbelschichtraura B und Klarwasserraum D gegeben ist. Das Y/aschwasser wird bei der Filterwäsche von der V/aschwa3serabfallrinne 14 abgeleitet. Die Bohrleitung 17 dient zur Entwässerung des Koagulationsraumes A und des Flockenwirbelschichtraumes .B und zur Durchspülung des Einlaufschlitzes 3. Der eingedickte Schlamm wird aus dem Räume C über die Entsehlammungsleitung 18 abgelassen.

Die Vorrichtung zur Suspensionsseparation nach Fig. 2, die sich von der in Fig. 1 gezeigten durch ihre Form unterscheidet, besteht aus den gleichen Funktionsräumen A, B, C, D, E, F und G wie die Vorrichtung nach Fig. 1. Diese Punktionsräume sind durch zweckmäßige Unterteilung des Raumes' eines Behälters mit kreisförmigem Vertikalquerschnitt entstanden, wobei der Sedimentations- und Schlanmeindickungsraum C zwischen der Außenwand des Behälters und dem Filterschichtraum F, Expansionsraum E und Flockenwirbelschichtraura B untergebracht ist. Die Bezeichnung der einzelnen Bestandteile des Separators in Fig. 2 ist identisch

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mit der in Piß. 1. Die Arbeitsweise der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ist ebenfalls identisch mit der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1. "-

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Durch die Anordnung des Flockenwirbelschi ent räume s und Klarwasserraumes des Klärapparates oberhalb des Schnellfllters, aas keinen eigenen Klarwasserraum besitzt, gewinnt man eine kompakte Vorrichtung, in der die Klärung in einer Flockenwirbelschicht und die Filtration in einer ruhenden körnigen Filterschicht vereinigt sind. Dadurch wird eine Herabsetzung der Anzahl von technologischen Elementen einer Wasseraufbereitungsanlage von bisher benützten zwei Elementen auf ein Element erreicht, Sie angeführte Anordnung, des Klärapparates oberhalb des Schnellfilters ermöglicht die ' Verminderung der Baufläche und des Volumens dieser Vorrichtungen. Bei Vorrichtungen mit krj^e sförmigem Vertikalquer schnitt erleichtert das kleine Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche des Behälters die Wärmeisolierung der gesamten Vorrichtung und somit auch .den Bau von Freiluftwasserauf bereitungsanlagen." Durch die Anordnung der Vorrichtung in einfacher geometrischer . Form wird auch eine ästhetische Wirkung erreicht. . ·

• 909832/1 12& fatentansprüche - B₁

Claims

£_§_t_e_n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h_e

♦) Verfahren zur Suspensionsseparation bei der Wasseraufbereitung mittels zweistufiger Filtration, in einer Flockenwirbelschicht, und einer ruhenden, körnigen Filterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln in einer Flockenwirbelschicht im .Räume B filtriert wird, und das von Suspension freigemachte Wasser aus dem Flockenwirbelschichtraum B in den Klarwasserraum D fließt, von wo es in den Expansionsraum E abgeführt wird und weiter durch die ruhende Filterschicht im Filterschichtraum J strömt, wobei der zur Strömung des geklärten Wassers durch die ruhende Filterschicht nötige Druck der hydrostatische Druck ist, der durch die Summe der Wasserschichtenhöhen im Expansionsraum E, Flockenwirbelschichtraum B und Klarwasserraum D gegeben ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärapparat mit Flockenwirbelschicht und der Filter derart vereinigt sind, daß der Flockenwirbelschichtraum B und der Klarwasserraum D des Klärapparates oberhalb des üxpansionsraumes E, Filterschichtraumes F und FilderbOdenraumes G des Filters angeordnet sind. ..".■.,'.

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Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sänmeltrog (9), in den das geklärte Wasser aus dem Klarwasserraum D überfällt und die Zuleitung (8) aus dem Sedimentations- und Schiammeindickungsraum G mündet., über ein System von Verbindungsleitungen (11 , 12 und 13) mit dem Expansionsraum E des Filters verbunden ist, wobei von der in der Abflußleitung für filtriertes .-.Wass'er . (1 5) eingebauten und von der Wasserstandsvorrichtung (10) betätigten Regulier-Vorrichtung (16) das Wasserniveau im Filter '■■ F konstant gehalten wird.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsräume A, B, C, D,

E, F und G durch Unterteilung eines Behälters von kreisförmigem Vertikalquerschnitt'entstanden sind, .und der Sedimentations- und Sehlammeindickungsraum Gzwischen der Außenwand des Behälters und dem.Filterschichtraum

F, Expansionsraum E und Flockenwirbelschichtraum B untergebracht ist. ■

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