DE1517393A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung unter Druck - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung unter DruckInfo
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Description
DIPL-ING. K. SIEBERT
öeskoslovenska akademie vtid., Praha (Tschechoslowakei)
Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung unter
Druck
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung
von Wasser mittels einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht
und einer ruhenden Filterschicht; ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Bei der Aufbereitung von Wasser mittels Flockenwirbelschicht und Filtration in einem ruhenden, körnigen
Filterbett ist für die einwandfreie Funktion des Filters ein genügend großer Überdruck #auf der Filterschicht
des Schnellfilters unbedingt notwendig. Diesen Überdruck gewinnt man entweder durch Gravitation mittels
einer entsprechend hohen Wassersäule oberhalb der FiI-ter3chicht,
mittels einer Überpumpstufe zwischen Klärapparat und Filter, oder durch Anordnung der gesamten
Vorrichtung unter Druck.
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Alle bislang "bekannten Vorrichtungen, in denen die Wasseraufbereitung mittels Flockenwirbelschicht
und Filtration in einem ruhenden Filterbett unter Druck stattfindet, wenden als erste
Aufbereitungsstufe zur Beseitigung der flockenartigen
Suspension eine unvollkommen schwebende Flockenwirbelschicht an, wobei die Sedimentation
im Flockenwirbelschichtraum das Prinzip der Suspensionsseparation ist. Die Flockenwirbelschicht
in unvollkommener Schwebe ist im Vergleich mit Systemen, die eine vollkommen schwebende Flockenwirbelschicht
anwenden, wenig effektiv und erreicht nicht hohe Leistungen je Flächeneinheit.
Bereits bekannte Vorrichtungen mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht, für die eine
Trennung des Prozesses der Zurückhaltung von Teilchen durch Koagulation und Filtration in der Flockenwirbelschicht
von der Separation der Suspension in einem selbständigen Sedimentations- und Schlammeindickungsraum
charakteristisch ist, werden bis jetzt in druckloser Ausführung benutzt. Bei kleinen
Vorrichtungen, v/o die notwendige Höhe des Klärapparates mit Flockenwirbelschicht gering ist,
wird der nötige Überdruck im Schnellfilter nicht erreicht, und es muß eine Überpumpzwischenstufe
eingereiht oder die Bauhöhe des Klärapparates unverhältnismäßig vergrößert werden. Die Einreihung
der Überpumpzwischenstufe oder die Ver-
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groß ©rung dur Bauhöhe de £3 Klärapparateö haben
eine Erhöhung der Beschaffungs- und Betriebskonten zur Folge, und der Betrieb der Anlage
wird kompliziert. -
Diese Nachteile v/erden durch das erfindungsgemäße
Verfahren und durch die Verwendung der zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmten Vorrichtung
vermieden.
Die Erfindung erreicht dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, daß das
Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln zwangs-. läufig aus dem Koagulationsraum durch den Einlaufschlitz
in den Plockenwirbelschichtraum strömt, wo die Suspensionsseparation verläuft,
und ein Teil des erwähnten 7/assers zwangsläufig aus dem Plockenwirbelschichtraum in den Klarwasserraum
strömt, von wo es zwangsläufig in den Rückspülraum strömt, und der zweite Teil des erwähnten Wassers mit der überschüssigen
Suspension zwangsläufig aus dem. Flockenwirbelüchichtraum
durch den Einlauf in den Sedimentations- und Schlararfieinäickungsraum strömt, wo die
Suspensionssedimentation verläuft, und der erwähnte
zweite Teil des Wassers dann zwangsläufig aus dem Saum durch die Entnahmeleitung in den
erwähnten Eückspülraum strömt und alles Wasser aus dem Eückspülraum zwangsläufig durch den
Eaum mit ruhender FiIterschicht strömt, wo
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der Rest der Suspension beseitigt wird, und daß die angeführte zwangsläufige Strömung in allen
angeführten Funktionsräumen vom Druck des Wassers in der Zuleitung bewirkt wird.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung dieses "Verfahrens besteht darin,
daß an den Koagulationsraum, den Raum mit schwebender Flockenwirbelschicht, den Sedimentationsund
Schlammeindickungsraum und den Klarwass.erraum weitere Räume angegliedert sind und zwar der Raum
mit ruhender, körniger Filterschicht, der Rückspülraum und der Verteilungsraum, und daß alle
diese Räume in einem einzigen Druckbehälter untergebracht sind.
Von den bislang bekannten Vorrichtungen, in denen die Wasseraufbereitung unter Druck stattfindet,
unterscheidet sich die vorliegende Erfindung insbesondere dadurch, daß sie eine vollkommen schwebende
Flockenwirbelschicht verwendet, die in ihrer Leistung anderen Flockenwirbelschichten, die nicht
in vollkommener Schwebe gehalten werden, überlegen
ist. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steht vollständig unter
dem Druck der zugeführten Flüssigkeit. Dieser Druck kann wesentlich nöher sein ala ein nydrostätischer
Druck', der theoretisch durch die Bauhöhe der Einrichtung begrenzt ist, so daß nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Klärvor gänge unter relativ hohem Druck durchgeführt
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werden, wodurch sich eine sehr gute Ausnutzung der Vorrichtung ergibt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung
"besteht darin, daß die einzelnen Punktionsräume räumlich unabhängig von der Höhenlage
zueinander so angeordnet werden können, daß der Innenraum der Vorrichtung bestmöglich ausgenutzt
wird. Auch die. ruhende körnige Filterschicht kann zusätzlich zur schnelleren Durchströmung weiter
ausgenutzt werden, da die Filtrationsperioden zwischen den Rückspülvorgängen wegen des zur Verfügung
stehenden höheren Druckes wesentlich länger sind, als bei den bekannten Anordnungen. Auch der
Rückspülvorgang kann wesentlich kürzer angesetzt werden, da die Rückspülung unter Druck eine
schnelle und intensive Reinigung des Filters ergibt.
Es ist ein charakteristisches Zeichen des von der Erfindung angewandten Typs der Flockenwirbelschicht,
nämlich der vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht,
daß die Überschüssige Suspension aus der oberen Zone der Flockenwirbelschicht beseitigt
wird, -und. daß eine Suspensionssedimentation im Flockenwirbelschichtraum völlig ausgeschlossen
ist; ebenso charakteristisch ist der Umstand, daß die Suspensionskonzentration am größten im Niveau
der Wirbelschicht ist, von wo äie überschüssige ;
Suspension durch EinlaufβÖffnungen in den Sedi-
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mentations- und Schlammeindickungsraum abgesogen
wird, wo die Absonderung der flockenartigen Suspension vom Wasser durch Absetzung stattfindet.
Die vollkommene Schwebe der Flockenwirbelschicht erzielt man durch gleichmäßige Strömung des Wassers
im Einlaufschlitz, der den Koagulationsraum mit dem
Raum mit schwebender Flockenfilterschicht verbindet, und zwar mit solch einer Geschwindigkeit, daß sie
eine Sedimentation im letztgenannten Raum verhindert.
Bei der Aufbereitung von Wasser für spezielle Zwecke,
z.B. zur Speisung von Kampfkesseln, müssen in den
Aufbereitungsprozeß außer der Koagulation und Suspensionsseparation noch weitere Verfahrenstufen
eingereiht werden. Bei diesen Stufen handelt es sich meistens um Filtration des Wassers über spezielle
Filterschüttungen, z.B. Ionexe. Erfindungsgemäß können bei kleinen Vorrichtungen diese speziellen
Filter vorteilhaft im Doppelmantel am Umfang des Druckbehälters untergebracht werden.
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. . ...
Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Querschnitt, die zur Aufbereitung eines
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Oberflächenwassers zu Trink- oder Brauch- .
.wasser dient.
Pig. 2 Ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Querschnitt, die zur Aufbereitung
von Wasser für Industriezwecke dient.
Beide Vorrichtungen vereinen in einem Druckbehälter die Filtration mittels Flockenwirbelschicht mit der
Filtration in einer körnigen Schicht. Die V/asseraufbereitungsvorrichtung
zur Herstellung von Wasser für Industriezwecke hat noch am Umfang des Rotationsdruckbehälters
spezielle Filter eingebaut. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 entstehen durch Unterteilung
des Druckbehälterraumes der Koagulationsraum A, der Haum B mit vollkommen schwebender Flockenfilterschicht,
der Sedimentations- und Schlammeindickungsraum G, der Klarwasserraum D, der Rückspülraum E,
der Raum F mit ruhender, körniger Filterschicht und der Verteilungsraum G.
Die Vorrichtung besteht weiter aus der Zuleitung 1, dem Verteilungskopfstück 2, dem Einlaufschlitz 3,
dem Homogenisierungsgitter 4, dem Einlauf in den Sedimentations- und Schlammeindickungsraum 5f der
Führungswand 6, der Entnahmeleitung für abgesetztes 7/asser 7, der Durchflußregelung des abgesetzten
V/assers 8, der Entlüftungseinrichtung 9, dem Sicherheitsventil 10, der Entnahmeleitung für
Klarwasser 11, der Abfallrinne 12, der Abfluß-
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leitung 13» der Sehlammableitung 14 und der
Entleerungsleitung 15} die gesamte Vorrichtung ist im Druckmantel 16 untergebracht. Die Entnahmeleituhg
7 dient nur zur Entnahme eines durch Sedimentation geklärten Wassers, das dann zum festen Filter geführt wird. Im
Schlammeindickungsraum C wird kein Bückspülen vorgenommen, so daß niemals Sohlamm
durch die Entnahmeleitung 7 fließt.
Die Vorrichtung nach Fig..2 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 dadurch,
daß sie zwei Druckmäntel besitzt, zwischen denen die Räume für spezielle Filter, z.B.
lonexfilter J1, Jp..., die Rückspülräume H1,
Hp...,und die Verteilungs- und Sammelräume
K-, Kp... angeordnet sind. Die.Indizes der
Raumbezeichnungen sind mit' den Nummern der lonexfilter identisch; funktionsmäßig sind
die lonexfilter hintereinander geschaltet. Zu den Ionexfiltern gehören weiter die Verbindungsleitungen
17, die stets den Raum K des vorhergehenden lonexfilters mit dem Raum
H des nachfolgenden Ionexfilters verbinden, die Zuleitungen der Regenerationslösungen
und des Spülwassers 18, die Abfalleitungen der Regenerationslösungen und des Spülwassers
19 und die Verteilungssiebe 20.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung 909822/1097
ist folgende: Das Wasser mit den zugesetzten Chemikalien gelangt durch die Zuleitung 1 und
das Verteilungskopfstück 2 in den Koagulationsraum A. Durch den Einlaufschlitz 3 fließt es
dann in den Raum B mit vollkommen schwebender Flockenwirbelschicht, wo die Suspensionsabsonderung
verläuft. Das geklärte Wasser tritt aus der Flockenwirbelschicht in den Klarwasserraum
D. von wo es die Entnahmeleitung 11 in den
Rückspülraum E führt. Ein Teil des Wassers mit den überschüssigen Flocken aus der Flockenwirbelschicht,
wird durch den Einlauf t> abgesogen und von der. .Führungswand 6 in den Sedimentationsund
Schlammeindickungsraum C gelenkt. Das abgesetzte
Wasser aus diesem Raum.fließt durch die Entnahmeleitung 7 und die Durchflußregelung 8
gleichfalls in den Rückspülraum E. Das Klarwasser aus dem Rückspülraum E wird im Baum F
über eine ruhende, körnige Filterschicht in den Verteilungsraum G filtriert, von wo es die
Abflußeinleitung 13 fortleitet.' Die Abfallrinne 12 dient zur Ableitung des bei der Jj'ilterwäsche
anfallenden Schlammes. Das Sicherheitsventil 10 verhindert eine Drucküberlastung des Druckmantels
16. Die oben beschriebene zwangsläufige Strömung des Wassers in allen Räumen A, B, G, D, E, F, G,
eventuell H, «Γ und K wird vom Druck des Wassers
in der Zuleitung 1 bewirkt.
Die Arbeitsweise der Aufbereitungsvorrichtung zur Bereitung demineralisierten Wassers ist die.
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- ίο -
gleiche, aber das filtrierte Wasser verläßt nicht aus dem Verteilungsraum G die Vorrichtung,
sondern es gelangt durch die Abflußleitung 13 in den ersten Ionexfilter J1,- wo die
Demineralisierungsvorgänge verlaufen; aus dem Sanmelraum K1 fließt es durch die Verbindungsleitung 17 in den Rückspülraum Hp des weiteren
Ionexfilters Jp, wo es nochmals auf gleiche V/eise filtriert wird. Nach dem Durchgang aller
Ionexfilter ist die Aufbereitung beendet und aus dem Sammelraum des letzten Ionexfilters
verläßt das demineralisierte V/asser die Vorrichtung.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Die Vereinigung der Wasseraufbereitungsstufen
in einem gemeinsamen Druckbehälter ermöglicht die Eliminierung der sonst nötigen Überpumpstufen zwischen den einzelnen
Aufbereitungsstufen. Eine zweckentsprechende Anordnung-der Räume für die einzelnen technologischen
Prozesse ermöglicht d;Le Schaffung · kompakter Vorrichtungen kleiner Ausmaße und
somit die Herstellung leicht transportabler und evtl. mobiler V/asseraufbereitungsanlagen.
Die in den Pig· 1 und 2 jeweils mittig von oben nach unten verlaufende Linie durch die
Räume E und F stellt eine Trennwand dar, welche es ermöglicht, jeweils nur die Hälfte des Sand-
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.- 11 -
filters dem Rückspülvorgang zu unterziehen, so daß eine Rtickapülpumpe mit kleinerer Leistung
verwendet werden kann.
- Patentansprüche -
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Claims (1)
- Verfahren zur Aufbereitung von Wasser mittels einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht und einer ruhenden Filterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln zwangsläufig aus dem Koagulationsraum A durch den Eislaufschlitζ (3) in den Flockenwirbelschichtraum B strömt, wo die Suspensionsseparation verläuft, und ein Teil des erwähnten Wassers zwangsläufig aus dem Räume B in den Klarwasserraum D strömt, von wo es zwangsläufig .in den Rückspülraum E strömt, und der zweite Teil des erwähnten Wassers mit der überschüssigen Suspension zwangsläufig aus dem Raum B durch den Einlauf (5) in den Sedimentations- und Schlammeindickungsraum G strömt, wo die Suspensionssedimentation verläuft, und der erwähnte zweite Teil des Wassers dann zwangsläufig aus dem Raum C durch die Entnahmeleitung (7) in' den erwähnten Rückspülraum E strömt, und alles Wasser aus dem Räume E zwangsläufig durch den Raum, mit ruhender Filterschicht 'F strömt, wo der Rest der Suspension beseitigt wird, und daß die angeführte zwangsläufige Strömung in allen angeführten Funktiönsräumen vom Druck des Wassers in der Zuleitung.(1) bewirkt wird.909822/10 97aPI, HU - ' ■»■ ' '" ' ^ Änderung· ···.<· 3· V>'rVorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Koagulationsraum A, den Raum B mit schwebender Flockenwirbelschicht, den Sedimentationsund Schlammeindickungsraum C und den Klarwasserraum D weitere Räume angegliedert sind, und zwar der Raum P mit ruhender, körniger Pilterschicht, der Rückspülraum E und der Verteilungsraum G, und daß alle diese Räume in einem einzigen Druckbehälter untergebracht sind.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Räume A, B, 0, D, E, P, G, eventuell H, J und K durch Unterteilung eines Druckgefäßes mit kreisförmigem Vertikalquerschnitt geschaffen,werden.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sedimentations- und Schlammeindickungaraum C und dem Koagulationsraum A, dem Verteilungsraum G, sowie dem Raum P mit ruhender, körniger Pilterschicht der Raum B mit vollkommen schwebender Plockenfilterschicht entsteht, der sich nach unten trichterförmig verengt, bis er den Einlaufschlitz (3) bildet, der den Koagulationsraum A und den Raum B mit vollkommen schwebender Plockenfilterschicht verbindet.Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Außenwand des Raumes B mit vollkommen schwebender Plocken-909822/109 7filterschicht und dem Druckmantel (16) der abgeschlossene Sedimentations- und Schlammeindickungsraum C befindet, der in seinem oberen Teil mit den Einlaufen (5) zum Absaugen der überschüssigen^ Flocken -aus der Flockenwirbelschicht, der Führungswand (6) und der Entnahmeleitung für abgesetztes Wasser (7), die hinter der Führungswand (6) angebracht ist, versehen ist.. Vorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Klarwasser aus dem Klarwasserraum D und dem Sedimentations- und Schlainmeindickungsraum C in den Rückspülraum E mittels eines Systems von Entnahmeleitungen (7, 11) ohne Absperrorgan geführt wird, wobei die Möglichkeit gegeben ist, das Verhältnis der Durchflußmengen des Wassers, das aus dem Klarwasserraum D und aus dem Sedimentations- und Schlainmeindickungsraum C herbeifließt, mittels der Durchflußregelüng des abgesetzten Wassers (8) einzustellen., Vorrichtung nach Anspruch 2, 4, .5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angegliederten Räume für Spezialfilter J^, J«··· mit den zugehörigen Räumen K-J, K^... und H.J, H2... am Umfange eines Rotationsdruckbehälters im Doppeldruckmantel (16) untergebracht und mittels der Abflußleitung (13) mit dem Verteilungsraum G der Vorrichtung nach Anspruch 2, 4,5 und 6 verbunden sind.ix.ioMi 909822/1097Leerseite
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