DE1955320A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen chemischen Wasserreinigung - Google Patents

Description

PATENTANWALT

31. 10. 1969 Anw.-Akte: 75.180

PATENTANMELDUNG

Anmelder; Dipl.-Ing. Svatopluk Mackrle, Brno, und

Dipl.-Ing. Dr. Vladimir Mackrle, Praha 6

¹¹ Vorrichtung zur kontinuierlichen chemischen Wasserreinigung "

Die chemische Wasserreinigung ist aus zwei Phasen zusammengesetzt: aus der chemischen Agglomeration der Verunreinigungen in die.Form einer Suspension und aus der Separation der durch Agglomeration entstandenen Suspension· Die Separation wird Uberlicherweise in zwei Stufen durchgeführt, wobei der größte Teil der flockenartiaen Suspension in der ersten Stufe beseitigt wird; der Rest der flockenartigen Suspension wird in der zweiten Stufe beseitigt, die von einem Filter mit körniger Füllung gebildet wird, für die Separation flockenartiger Suspension ist es vorteilhaft, eine vollkommen schwebende Flockenwirbelschicht und ein Filter mit körniger, mehrschichtiger Füllung anzuwenden.

Der Effekt der Separationsvorgttnge ist abhängig teils von den Konstruktionsparametern der Separationsvorrichtungen, teils von dem

000022/1752

spezifischen Gewicht und der Größenverteilung der im Verlauf der Agglomeration entstandenen Teilchen· Beide Parameter können in einem weiten Bereich geändert werden, und zwar durch Änderung der hydrodynamischen Agglomerationsbedingungen, d_o h. durch Änderung des durchschnittlichen Geschwindigkeitsgradienten und der Agglomerationszeit, während der die flockenartige Suspension der Homogenisierung unterzogen wird. Intensive Homogenisierung kann die Filtrierbarkeit der flockenartigen Suspension wesentlich verbessern«, Der Homogenisierungsgrad, der dem Optimum der Suspensionsfiltrierbarkeit entspricht, erfordert einen Wert der Campschen Zahl bis 150 000· Um eine so hoheCampsche Zahl zu erreichen, ist die zur Homogenisierung notwendige Zeit recht lang und der Energieverbrauch relativ hoch· Die Abmessungen des Homogenisators und der Verbrauch der zur Homogenisierung nötigen Energie sind in bedeutendem Maße von der Geometrie des Homogenisators und der Geometrie des Rotors und Stators abhängig.

Besonders effektiv ist die Homogenisierung der Flockensuspension im Falle, daß anorganische Agglomerationsmittel in Kombination mit Polykoagulatoren benützt werden· Ein« effektive und ökonomische Anwendung eines Polykoagulator· erfordert allgemein eine intensive Homogenisierung der flockenartigen, durch Agglomeration mittels anorganischer Koagulationsmittel entstandenen Suspension, und zwar vor der Zugabe des Polykoagulators in das gereinigte Wasser· Unter Bedingungen.einer optimalen Homogenisierung und einer genauen Zugabe von Chemikalien kann ein· Erhöhung der Filtrationsgeschwindlfckeit in einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht bis um 50 % erreicht werden·

009822/1752

Die Anwendung der beschriebenen Homogenisierungsprinzipien ist bei kompakten Reaktoren, in denen die chemische Agglomeration mit der Suspensionsseparation in einer Apparatur vereinigt sind, stets sehr schwierig. Dadurch wird vor allem das Problem der Erreichung einer gleichmäßigen Verteilung des Wassers mit der homogenisierten Suspension im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration verursachte

Bislang ist eine befriedigende Lösung der Eingliederung eines Homogenisators mit einer genügend hohen Campschen Zahl und Dosierung eines Polykoagulators bei einem kompakten Reaktor von nur geringen Leistungen von 1 bis 5 l/s bekannt« Diese bekannte Lösung benutzt zylinderförmige, vertikale Homogenisatoren, die inmitten kugelförmiger Reaktoren untergebracht sind. Die gleichmäßige Verteilung des Wassers mit der homogenisierten Suspension in den Raum der Flockenwirbelschichtfiltration wird bei dieser Lösung durch die direkte Verbindung des Homogenisators mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration mittels eines konzentrischen Schlitzes erreicht, der sich im unteren Teil des Homogenisators befindet. Diese Anordnung ist nur bei Vorrichtungen kleiner Leistung anwendbar, bei denen das Verhältnis der Höhe des Reaktors zu seinem Durchmesser einen zufriedenstellenden Einbau des Homogenisators in den Reaktor ermöglicht. Für größere Reaktoren ist die vertikale, konzentrische Form des Homogenisators mit direkter Verbindung mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration praktisch undurchführbar.

Neben den Konstruktionsschwierigkeiten hat der Einbau eines effektiven Homogenisators in bislang bekannte Systeme großer Reaktoren zur Wasserreinigung noch weitere Nachteile,, Infolge der großen Dimen-

009822/17S2

sionen der Funktionselemente der Vorrichtungen, üblich sind Betonfilter und Betonklärapparate, sind die Anschaffungskosten verhältnismäßig hoch und die Bauzeit lang·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen_a

Vorrichtung zur kontinuierlichen chemischen Wasserreinigung besteht erfindungsgemäß darin, daß der Raum für die Flockenwirbelschichtfiltration durch einen Teil von wenigstens zwei Mänteln geschlossener, horizontal und miteinander parallel gelagerter Behälter von allgemein zylindrischer Form gebildet wird, von denen mindestens einer dieser Mäntel den Schlammeindickungsraum einschließt, Der Homogenisator mit longitudinalem Durchfluß ist von allgemein zylindrischer Form und horizontal gelagert, wobei er in Reihenschaltung mit jeder Flockenwirbelschicht des Baumes der Flockenwirbelschichtfiltration verbunden ist. Diese Verbindung erfolgt mittels des mit einem Längsschlitz versehenen Verteilungskanals, der am Boden des unteren Teiles des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration der ganzen Länge nach parallel mit dem Homogenisator angeordnet ist. Die ganze Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus horizontalen, geschlossenen Behältern von allgemein zylindrischen Formen, die durch entsprechende Anordnung aller Funktionsräume die Vorrichtung bilden, d. h. den Homogenisator, den Schlammeindickungsraum und den Raum der Flockenwirbelschichtfiltration· Nötigenfalls ist es möglich, in die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch ein Filter mit körniger Füllung einzubauen, das von allgemein zylindrischer Form ist und horizontal gelagert wird«

009822/1752

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig_o 1 einen Querschnitt des ersten Ausfuhrungsbeispieles der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Axialschnitt des Homogenisators nach Fig„ 1,

Fig, 3 einen Verteilungskanal nach Fig„ 1 in axonometrischer Abbildung,

Fig₀ 4 einen Querschnitt eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels

und
Fig. 5 einen Axialschnitt nach Fig. 4,

Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung eignet sich am besten fUr Wasserreinigungsanlagen kleinerer Leistungen in einem Bereich von 5 bis 80 l/s_o Diese Vorrichtung bilden vier Mäntel horizontal gelagerter, geschlossener Behälter von allgemein zylindrischer Formen: der äußere Mantel 1, der Mantel des Homogenisators H, der Mantel des Schlammeindickungsraumes C und der Mantel des Filters mit körniger Füllung F. Der Homogenisator H ruht auf dem Mantel des Schlammeindickungsraumes C und beide Mäntel dieser Räume sind innerhalb des äußeren Mantels 1 untergebracht« Den Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B bilden der äußere Mantel 1 und die Mäntel des Schlammeindickungsraumes C und des Homogenisators H. Der Homogenisator besteht aus zwei gegenseitig in Reihenschaltung verbundenen Teilen H. und H₉, di· «it unt«rschi«d-

009822/1762

lichen Rotor- und Statortypen ausgestattet sind. Der erste Teil Η, des Homogenisators H ist mit dem Rotor 2 und dem Stator 3 ausgestattet, deren profilierte Paddel eine intensive Homogenisierung ermöglichen. Der Rotor 2 wird vom Motor 4 angetrieben. Der erste Teil H. ist an einem Ende mit dem Eintrittsstutzen für dosiertes Wasser 8 und am zweiten Ende mit der Zuleitung des Polykoagulators 7 versehen. Der zweite Teil H- ist mit dem Rotor 5 und dem Stator 6 versehen, die beide gelöcherte Paddel haben. Der Rotor 5 wird vom Motor 4 angetrieben.

Das Ende des zweiten Teiles H. des Homogenisators H ist mittels zweier Verbindungsleitungen 9 mit zwei Verteilungskanälen D verbunden, die im unteren Teil des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration B angebracht sind₀ Jeder Verteilungskanal D besteht aus drei Sektionen: der Entschlammungssektion D., der Verteilungssektion D und der Dissipationssektion D . Die Verteilungssektion D„ verjüngt sich in Strömungsrichtung des Wassers in direkter Abhängigkeit von der Wasserverteilung in die Dissipationssektion D mittels der Verteilungsöffnungen 10· Die Dissipationssektion D„ ist mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B durch Längsschlitze 11 verbunden. Die Verteilungssektion D« ist mit der Entschlammungssektion D. durch die Verbindungsöffnungen 12 verbunden. Die Entschlammungssektion D. erweitert sich in Strömungsrichtung proportional zur Länge des Verteilungskanals D.

Im oberen Teil des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration B sind Entnahmekanäle für geklärtes Wasser 13 angeordnet. Die Entnahmekanäle 13 sind mit der Zuflußleitung 14 im Waschwassersammeltrog verbunden, der im oberen Teil des Filters mit körniger Füllung F angeordnet ist. Das Filter F ist in einem horizontalen, zylindrischen

009822/1762 ~⁷~

SAD

Mantel eingeschlossen, der exzentrisch auf dem Boden des Schlammeindickungsraumes C liegt. Der Schlammeindickungsraum C ist in seinem oberen Teil mit der Entnahmeleitung fUr abgesetztes Wasser 16 versehen, die auch mit der Zuflußleitung 14 in das Filter F verbunden ist* Der Schlammeindickungsraum C ist mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B durch die Uberfallöffnungen 18 verbunden, die im oberen Teil des Schlammeindickungsraumes C untergebracht sind und die von der Entnahmeleitung fUr abgesetztes Wasser 16 durch die Führungswand 17 getrennt werden₀ In seinem unteren Teil ist der Schlammeindickungsraum C mit der Entschlammungsleitung 19 versehen.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Das Rohwasser, dem die anorganischen Agglomerationsmittel zugegeben sind, fließt in den ersten Teil H- des Homogenisators H durch den Eintrittsstutzen für dosiertes Wasser 8. Im ersten Teil H- wird die flockenartige Suspension einer Turbulenz hoher Intensität ausgesetzt. Um eine ausreichend hohe Turbulenz zu erreichen, ist der

Teil H. des Homogenisators H mit dem Rotor 2 und dem Stator 3 ausgestattet, die von profilierten Paddeln gebildet werden. Am Ende des Teiles H-, in der Zone intensiver Turbulenz, wird der Polykoagulator mittels der Zuleitung 7 zugegeben. Im Teil H« verläuft die Homogenisierung bei einer Turbulenz, deren Intensität niedriger ist als im Teil H . Die Gleichmäßigkeit der Homogenisierung im Teil H~ wird durch die gelöcherten Rotor- und Statorpaddel erzielt, die in ihrer Reihenfolge wechseln_c Die longitadinale, zylindrische Form des Homogenisators H ist für die Erreichung einer effektiven Homogenisierung sehr vorteilhafte Die Dimensionen des Homogenisators und der Energieverbrquch, die notwendig sind, um einen ausreichenden

009822/1752

Effekt der Homogenisierung zu erreichen, werden durch die Campsche Zahl ausgedruckt, die durch das Produkt G.t gegeben ist, wobei G der durchschnittliche Geschwindigkeitsgradient in see" und t die Dauer der Homogenisierung in see ist; G ist durch den Ausdruck — gegeben, wobei W die Intensität der Homogenisierung, d. h. die verbrauchte Leistung je Volumeneinheit, und u die Viskosität des Wassers ist. Der Wert W ist abhängig von der Geometrie des Rotors und Stators, der Form des Homogenisators und der Umdrehungszahl des Rotors. Der Wert W kann durch Messung des Momentes an der Rotorachse des Homogenisators bestimmt werden mit Hilfe des Ausdrucks W = 2 "*T .sT. , wobei s die Umdre-

V hungszahl des Rotors in Umdrehungen pro sec, T das Moment an

der Achse und V das Flüssigkeitsvolumen ist.

Die Homogenisierungsdauer kann z. B. 1 bis 3 Minuten im ersten Teil H. und 6 bis 12 Minuten im zweiten Teil H« des Homogenisators H sein, wobei Rotoren, Statoren und Rotationsgeschwindigkeit so gewählt werden mUssen, daß die resultierende Campsche Zahl den für die gewählte Homogenisierungsdauer geforderten Wert erreicht,.

Das erhöhte spezifische Gewicht und die verbesserte Homogenität der Flockengröße der Suspension, die durch die Homogenisierung erreicht werden, verbessert wesentlich die Filtrierbarkeit der Suspension. Die gute Filtrierbarkeit ermöglicht eine hohe Filtrationsgeschwindigkeit und dadurch auch eine Leistungssteigerung der Vorrichtung von 30 bis 50 % .

009822/1752

Nachdem es den ganzen Homogenisator H der Länge nach durchlaufen hat, wird das gereinigte Wasser mit der homogenisierten Suspension von der Verbindungsleitung 9 in die Verteilungssektion D„ des Verteilungskanals D geführt, von wo es von den Verteilungsöffnungen 10 gleichmäßig in die Dissipationssektion D. des Verteilungskanals

0 verteilt wird, worin die Energie des von den Verteilungsöffnungen 10 aufgeteilten Wassers dissipiert wird. Die Dissipationssektion D₀ verbinden mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B die Längsschlitze 11· Die Dimensionen der Schlitze sind so gewählt, daß die Strömungsbedingungen im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration eine vollkommene Fluidisation gewährleisten und damit jede Sedimentation im Raum B verhindert wird.

Der Großteil der flockenartigen Suspension wird bei der Filtration in der Flockenwirbelschicht zurückgehalten. Der Überschuß der in der Flockenwirbelschicht zurückgehaltenen Suspension wird kontinuierlich durch die Uberfallöffnungen 18 in den Schlammeindickungsraum C abgesaugt. Die FUhrungswand 17 lenkt die Strömung in den unteren Teil des Eindickungsraumes C, wo die Sedimentation und Konzentration der flockenartigen Suspension verläuft. Der konzentrierte Schlamm wird periodisch durch die Entschlammungsleitung 19 ausgelassen. Das geklärte Wasser aus dem Raum dec Flockenwirbelschichtfiltration B und das abgesetzte Wasser aus dem Schlammeindickungsraum C werden im Entnahmekanal fUr geklärtes Wasser 13 und in der Entnahmeleitung für abgesetztes Wasser 16 gesammelt. Der Entnahmekanal und die Entnahmeleitung sind mit der Zuflußleitung 14 in das Filter F verbunden. Beide Entnahmeeinrichtungen 13 und 16 sind so gewählt, daß 15 bis 25 % der Gesamtwassermenge durch den Schlammeindickungsraum C fließt. Das Filter mit der körnigen Füllung F, das unter dem Druck der Rohwasserpumpe arbeitet, hält den Rest der flockenartigen Suspensionen zurück.

009822/1752 -10-

In einer Variante der Vorrichtung, die in dem Ausführungsbeispiel nicht beschrieben ist, kann der erste Teil H des Homogenisators H von dem zweiten Teil H. getrennt sein. In diesem Falle verbinden beide Teile in Reihenschaltung entsprechende Rohrleitungen.

Die in Fig. 4 wiedergegebene Vorrichtung, deren Homogenisator H in Fig. 5 gezeigt wird, gilt vorwiegend fUr Wasserreinigungsanlagen großer Leistungen von einigen hundert bis einigen tausend l/s. Diese Vorrichtung besteht aus fünf horizontalen, geschlossenen Behältern mit allgemein zylindrischen Mänteln, von denen der den Homogenisator H einschließende Mantel zwischen zwei Mänteln untergebracht ist, die zwei Schlammeindickungsräume C einschließen, wobei am Boden jedes Raumes C ein horizontales Filter mit körniger Füllung F, eingeschlossen in einem Mantel von allgemein zylindrischer Form, exzentrisch gelagert ist. Die Wände des unteren Teiles des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration B bilden Teile zweier Mäntel zylinderförmiger Behälter, von denen einer den Schlammeindickungsraum C, der zweite den Homogenisator H einschließt. Der Homogenisator H ist in zwei Teile H. und H_ geteilt, der erste Teil H. ist ausgestattet mit einem Rotor 2 ' mit vertikaler Welle und einem Stator 3 ', die profilierte Paddel haben,. Der Rotor 2* wird durch die horizontale Welle 20 vom Motor 4 ' angetrieben. Die Welle 20 kann eine größere Anzahl von Rotoren 2 ' antreiben, wenn die Wasserreinigungsanlage aus mehreren nebeneinander gereihten Vorrichtungen gemäß der Erfindung zusammengestellt ist. Der Teil Hj des Homogenisators H hat in seinem oberen Teil den Eintrittsstutzen 8 und in seinem unteren Teil die Verbindungsöffnung 21, die den Teil H- mit dem Teil Hg des Homogenisators H verbindet. Obendrein ist der Teil H. in seinem

009822/1732 - 11 -

unteren Teil vor der Verbindungsöffnung 21 mit der Zuleitung des Polykoagulators 7 versehen. Der zweite Teil H„ des Homogenisators H entspricht dem in Fig. 2 gezeigten und ist mit dem Rotor 5 mit horizontaler Welle und dem Stator 6 ausgestattet, die von gelöcherten Paddeln gebildet werden.

Der Rotor des zweiten Teiles H- wird ebenfalls von Motor 4 mittels der Welle 20 angetrieben, die derart oberhalb der Vorrichtung angeordnet ist, daß sie mehrere Rotore der Teile H„ antreiben kann, falls die Wasserreinigungsanlage aus einer Batterie von Vorrichtungen gemäß der Erfindung zusammengestellt ist.

Das Ende des Teiles H« des Homogenisators H ist mittels der Verbindungsleitung 9 mit den Verteilungskanälen D verbunden, die im unteren Teil des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration B untergebracht sind. Wie bei der Vorrichtung in Figur 3 besteht der Verteilungskanal D aus drei Sektionen: der Entschlammungssektion D , der Verteilungssehtion D„, und der Dissipationssektion D-. Die Anordnung aller drei Sektionen ist die gleiche, aber die Form des Verteikungskanals D ist anderen Formen des unteren Teiles des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration angepaßt.

Die Entnahmekanäle 13 des geklärten Wassers sind im oberen Teil des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration angeordnet und stehen mit der Zuflußleitung 14 in das Filter mit körniger Füllung F in Verbindung. Die Zuflußleitung 14 mUndet in das Filter F oberhalb des Waschwassersammeltrogs 15. Jeder Schlammeindickungsraum C ist in seinem oberen Teil mit der Entnahmeleitung fUr abgesetztes Wasser 16 ausgestattet, die von den Uberfallöffnungen 18 durch die Führungswand 17 abgetrennt wird. Die Entnahmeleitung fUr abgesetztes

009822/1752 -12-

Wasser 16 ist ebenfalls mit der Zuflußleitung 14 in das Filter F verbunden. Im unteren Teil des Schlammeindickungsraumes C ist die Entschlammungsleitung 19 angebracht«

Die Arbeitsweise der in Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung entspricht derjenigen des ersten Ausfuhrungsbeispieles der Vorrichtung. Der einzige Unterschied liegt darin, daß der Druck im Filter F hydrostatisch ist und von der Höhe des Wasserniveaus im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B bestimmt wird. Diese Anordnung ist für Vorrichtungen großer Leistungen vorteilhaft.

Das Rohwasser, dem die anorganischen Agglomerationsmittel zugegeben sind, strömt durch den Eintrittsstutzen fUr dosiertes Wasser 8 in den ersten Teil HL des Homogenisators H. Im ersten Teil H des Homogenisators H wird die Homogenisierung mittels Turbulenz hoher Intensität durchgeführt. In diesem ersten Teil H. ist die Wasserströmung und auch die Welle des Rotors 2'vertikal. Die Paddel des Stators 3 ' sind horizontal in zur Strömung senkrechten Ebenen gelegen.

Vor dem Eintritt in den zweiten Teil H_ des Homogenisators H wird dem Wasser mittels der Zuleitung 7 der Polykoagulator zugesetzt. Das Wasser tritt in den Teil H. durch die Verbindungsöffnung 21, die im unteren Teil von H. angeordnet ist. Der zweite Teil H_ ist mit dem Rotor 5 und dem Stator 6 versehen, die gelöcherte Paddel haben. Die gelöcherten Paddel erzeugen eine Turbulenz mit turbulenten Wirbeln kleiner Dimensionen, wodurch die Suspensionshomogenisierung gefördert wird, und zwar bei hoher Ausnutzung des

- 13 -009822/17S2

Homogenisators und minimalem Energieaufgeboto Im ersten Teil H. des Homogenisators H ist der durchschnittliche Geschwindigkeitsgradient G höher und die Dauer der Homogenisierung t kurzer als im zweiten Teil H-. Für eine effektive Homogenisierung ist der Wert der gesamten Campschen Zahl in beiden Teilen 100 000 bis 150 000c

Das Wasser mit der flockenartigen Suspension wird mit Hilfe des Verteilungskanals D in den Raum B der Flockenwirbelschichtfiltration verteilt. Die Entschlammungssektion D. dient zum Auslassen des Schlammes aus dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B nach Einstellung des Betriebes der Vorrichtung. Die Verteilungssektion D_ verteilt das Wasser gleichmäßig in die Dissipationssektion D- des Verteilungskanals D , in welcher die Strömungsenergie das Wassers vor dem Eintritt in die Längsschlitze Π in den Verteilungsöffnungen 10 dissipiert wird_o Die Dimensionen der Schlitze 11,,die die Dissipationssektion D-mit dem Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B verbinden, sind so gewählt, daß eine vollkommene Fluidisation der Flockenwirbelschicht erreicht und jedwede Sedimentation im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B verhindert wird₀ Der Großteil der Suspension wird aus der Wirbelschicht durch die Uberfallöffnungen 18 in den Schlammeindickungsraum C abgesaugt. In diesem Raum wird der eintretende, mit Suspension beladene Wasserstrom beim Eintritt durch die FUhrungswand 17 zum Boden des Schlamm-•indickungsraumes C geleitet, wo sich die sedimentierende Flockensuspension konzentriert. Der eingedickte Schlamm wird durch die Entschlammungsleitung 19 periodisch ausgelassen. Das abgesetzte Wasser wird aus dem oberen Teil des Schlammeindickungsraumes C mittels der Entnahmeleitung für abgesetztes Wasser 16 entnommen,

009822/1752

die von den Uberfallöffnungen 18 durch die FUhrungswand 17 getrennt ist. Das geklärte Wasser wird von den Entnahmekanälen des geklärten Wassers 13, die im oberen Teil des Raumes der Flockenwirbelschichtfiltration B untergebracht sind, entnommen und fließt gemeinsam mit dem abgesetzten Wasser aus dem Schlammeindickungsraum C durch die Zuflußleitung 14 in das Filter mit körniger Füllung F. Die Entnahmekanäle 13 und die Entnahmeleitungen 16 sind so dimensioniert, daß ein Teil des Wassers, etwa 15 bis 25 %_t den Schlammeindickungsraum C durchfließen muß«- Die Filter mit körniger Füllung F arbeiten unter hydrostatischem P Druck, der durch die Höhe des Wasserniveaus im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B bestimmt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zahlreiche Vorteile· Die zylindrischen, statisch vorteilhaften Formen der Funktions- und zugleich Konstruktionsgrundelemente ermöglichen durch entsprechende Zusammenstellung in horizontaler Lage die Bildung kompakter Wasserreinigungsvorrichtungen von beliebiger Leistung,, Die zylindrische Form des horizontal gelagerten Homogenisators H ermöglicht die Wahl seiner zur Erreichung optimaler Homogenisierung der flocken-ι artigen Suspension notwendigen Dimensionen und gewährleistet eine hohe Gleichmäßigkeit der Homogenisierung bei minimalem Energieverbrauch. Der longitudinale Durchfluß in Richtung der horizontalen Achse des Homogenisators ermöglicht eine progressive Homogenisierung und. die Anwendung mehrerer Homogenisierungsetappen mit verschiedener Turbulenzintensität und ermöglicht so eine wirtschaftliche Anwendung von Polykoagulatoren bei der Wasserreinigung« Die Homogenisierung mit hoher Campschen Zahl ermöglicht bei genauem chemischen Regime die Steigerung der Leistung der Vorrichtung bis um 50 % und eine wesentliche Herabsetzung des Einflusses saisonle-

009822/17S2 " ¹⁵ "

dingier Änderungen des Rohwassers auf die Leistung der Vorrichtung. Neben diesen technologischen Vorteilen bietet die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch Vorteile konstruktiven Charakters. Die in Fig,. "I abgebildete Vorrichtung für kleinere Leistungen ermöglicht die Konstruktion kompakter Vorrichtungen von 5 bis 80 l/s_o Die zylindrische Form der einzelnen Konstruktionselemente vereinfacht ihre Herstellung wesentlich und bietet die Möglichkeit plastische Stoffe_f wie z.B. Glaslaminate, anzuwenden. Die vorteilhaften Dimensionen der Vorrichtung und ihr herabgesetztes Gewicht ermöglichen den Transport ganzer Reaktoren bis an ihren Aufstellungsorte Die Vorrichtung kann ohne Schutzgebäude und ohne Isolierung installiert werden, weil der ganze äußere Mantel 1 innen von dem im Raum der Flockenwirbelschichtfiltration B strömenden Wasser gleichmäßig bespült wird. Der Schlammeindickungsraum mit stagnierendem Wasser und das Filter mit körniger Füllung sind innen angeordnet und von den äußeren atmosphärischen Einflüssen durch das im Räume der Flockenwirbelschichtfiltration strömende Wasser isoliert.

Die Anwendung zylindrischer, statisch vorteilhafter Formen bei individuell transportablen Behältern, die Konstruktionsgrundelemente großer Vorrichtungen bilden, vereinfachen Herstellung und Montage von Wasserreinigungsanlagen großer Leistungen wesentlich. Konstruktionselemente wie Homogenisator, Schlammeindicker und Filter mit körniger Füllung können im Herstellungswerk komplett verfertigt und an den Aufstellungsort gebracht werden_o Dadurch kann der Bau großer Eisenbetonbehälter, die bislang die Grundelemente von Wasserreinigungsanlagen bildeten, vollständig ausgeschlossen werden.

- 16 -

00982 27 1752

Die vorhergehend beschriebenen Vorrichtungen gemäß der Erfindung haben auch den Vorteil einer leichten Anpassung an die notwendige Leistung durch einfache Änderung der Konstruktionslänge der Vorrichtung ohne Änderung der Übrigen Dimensionen der Vorrichtung. Dieser Vorteil ist besonders wichtig vom Gesichtspunkt der Standardisierung der Konstruktionselemente für Vorrichtungen verschiedener Leistungen, Die Standardisierung der Konstruktionselemente ermöglicht ihre Herstellung in großen Serien und ist bei der Anwendung plastischer Stoffe, wie z.B. von Glaslaminaten, von Bedeutung,, Infolge dieser Standardisierung genUgen einige Grundmodulen der Konstruktionselemente zur Abdeckung einer ganzen Leistungsskala von Wasserreinigungsanlagen im Bereich von 5 bis einigen tausend l/s. Alle diese erwähnten Vorteile ermöglichen eine hohe Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Investitionskosten und eine wesentliche Verkürzung der Bauzeit. Der hohe Reinigungseffekt und die Herabsetzung des Einflusses saisonbedingter Qualitätsänderungen des Wassers auf den Betrieb der Vorrichtung vereinfachen die Bedienung und schaffen Bedingungen für die Automatisierung der ganzen Vorrichtung.

- 17 -

009822/1752

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   IJ Vorrichtung zur kontinuierlichen Wasserreinigung durch chemische Agglomeration der Verunreinigung und durch folgende Separation mittels Filtration in einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht, bestehend aus einem Raum für Flockenwirbelschichtfiltration, einem Schlammeindickungsraum, der mit dem Raum für Flockenwirbelschichtfiltration mittels der im Niveau der Flockenwirbelschichtoberfläche angeordneten Überfallöffnungen verbunden ist, wohin das geklärte Wasser und das abgesetzte Wasser aus den oberen Teilen des Raumes für Flockenwirbelschichtfiltration und des Schlammeindickungsraumes entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum für die Flockenwirbelschichtfiltration durch einen Teil von wenigstens zwei Mänteln geschlossener, horizontal und miteinander parallel gelagerter Behälter von allgemein zylindrischer Form gebildet wird, von denen mindestens einer dieser Mäntel den Schlammeindickungsraum (C) einschließt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen horizontal gelagerten Homogenisator (H) von allgemein zylindrischer Form enthält, der parallel zu den anderen horizontal gelagerten Behältern angeordnet ist, wobei der Austritt aus dem Homogenisator (H) mittels eines Verteilungskanals (D), der einen Längsschlitz (11) entlang der ganzen Länge im Boden des Raumes (B) fUr Flockenwirbelschichtfiltration aufweist, mit diesem Raum (B) verbunden ist«.

   - 18 -

   009822/1752
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter mit körniger Füllung (F) in einem geschlossenen, walzenförmigen und waagerecht gelagerten Behälter untergebracht ist, und daß der Schlammeindickungsraum (C) einerseits durch einen äußeren, den Schlammeindickungsraum (C) begrenzenden Mantel gebildet wird, und andererseits durch wenigstens einen von den beiden Mänteln, welche den Homogenisator (H) bzw. Filter (F) mit körniger Füllung begrenzen, und welche am Boden und exzentrisch zur Achse des Schlammeindickungsraumes (C) gelagert sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (B) für Flockenwirbelschichtfiltration von einem äußeren Mantel ()) umfaßt wird₇ der horizontal gelagert ist und eine allgemein zylindrische Form hat.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, Z₉ 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel des Schlammeindickungsraumes (C) und einer von den Mänteln, die entweder den Homogenisator (H) oder das Filter mit körniger Füllung (F) begrenzen, übereinander gelagert sind, so daß sie im Innenraum des äußeren Mantels (1) den Raum (B) für Flockenwirbelschichtfiltration in zwei Teile unterteilen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (B) für Flockenwirbelschichtfiltration Über mindestens zwei geschlossenen, waagerecht nebeneinander gelagerten Behältern von allgemein zylindrischer Form gelagert ist.

   009822/1752
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Homogenisator (H) aus mindestens zwei hintereinander gereihten und verbundenen Teilen (H. und H~) besteht, die einen Reaktor und Stator enthalten, wobei zwischen dem ersten Teil (H.) mit einer höheren Turbulenzintensität, und zwischen dem zweiten Teil (H_) mit einer kleineren Turbulenzintensität eine Zuleitung (7) des Polykoagulenten angebracht ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Paddel des Rotors, gegebenenfalls auch des Stators, wenigstens des zweiten Teiles (H₉) des Homogenisators (H) gelocht sind.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzei chn e t , daß mindestens in einem Teil des Homogenisators (H) der Rotor eine senkrechte Achse hat.

   PATENTANWALT

   009822/ 1752