DE2030969A1 - Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser - Google Patents

Description

Patentanwälte

Ing. R. üuETZsen.
Dipl.-lng. K. LAMPRECHT

Dr.-Ing. R. Q E E T Z.Jr.
8 München 22, Steinsdorfstr. 10

253-15.8l2P(I5-.8l5H) 23.6.1970

HYDROCONSULT, Bratislava (Tschechoslowakei)

Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser unter Anwendung eines Verfahrens der chemischen Fällung und des Ausflockens der Schwebestoffe des aufzubereitenden Wassers, Koagulation und Absorption in einer vollkommen schwebenden Plockenwirbelschicht. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist für kleine, mittlere und große Leistungen geeignet.

Es sind mehrere Arten von Vorrichtungen für die Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, bekannt, die unter Ausnutzen einer Plockenwirbelschicht, d. h. einer in Bewegung gehaltenen Suspension organischer flockiger Schlammgebilde, arbeiten, mit einer geometrisch unterschied-

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lichen Form des Grundrisses, arbeiten. Zu den am besten arbeitenden Konstruktionen von Kläranlagen mit einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht gehört die Konstruktion mit einem kreisförmigen Grundriß; ihre kreisförmige Disposition bildet jedoch gerade einen gemeinsamen Nachteil dieser Kläranlagen, da die Erstellung von solchen Einrichtungen in der Fertigung sehr anspruchsvoll ist mit Rücksicht auf die hohen Anforderungen an die Präzision der Bearbeitung und h der Montage der inneren Teile der Kläranlage.

Vom Gesichtspunkt des Aufbaues einer Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser sind Vorrichtungen mit einem rechtwinkligen Grundriß vorteilhafter. Zu den Vorrichtungen dieser Art gehören insbesondere Langbecken- oder Galerien-Kläranlagen, bei denen man zur Verteilung des Wassers eine gelochte Rohrleitung benützt und die gewöhnlich zur Aufbereitung von Wasser mit großen Leistungen dienen.

Gegenüber anderen Kläranlagen, insbesondere Schlitzkläranlagen, haben jedoch diese Kläranlagen eine kleinere Leistung ^ in bezug auf die Flächeneinheit und darüber hinaus einige weitere wichtige Nachteile; diese liegen insbesondere darin, daß die Koagulationskammer außerhalb der eigentlichen Kläranlage unterzubringen ist, ferner, daß es in der Verteilungsleitung zur Verschlammung durch sedimentierte Flocken kommt und endlich, daß beim Übergang des koagulierten Flocken enthaltenden Wassers durch die Löcher in der Rohrleitung die schon gebildeten Flocken nochmals zerschlagen werden, was die normale Funktion der Flockenwirbelschicht wesentlich beeinträchtigt.

Es sind auch Konstruktionen von "Schlitzkläranlagen" bekannt, die im Behälter mit einem rechtwinkligen Grundriß

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und mit geraden Durchfrußschlitzen untergebracht sind. Bei dieser Lösung sind in dem Behälter mit einem rechtwinkligen Grundriß durch Einsetzen von geraden Trennwänden Koagulationskammern gebildet. Kammern der Flockenwirbelschicht und Sedimentations- oder Absetzräume, und außerdem sind Schlitze · in den Kammerböden der Flockenwirbelschichtkammern vorge- ' sehen. Diese Lösungen benutzen die Vorteile der sonst bekannten Rührwerke nicht. Einen Nachteil dieser Lösungen bildet die Unmöglichkeit, ein gleichmäßiges Strömen des Wassers in der Koagulationskammer sicherzustellen und insbesondere optimale hydraulische Bedingungen der Koagulation zu sichern, aus welchem Grund sich diese Lösung in der Praxis nicht . durchgesetzt hat.

Eine weitere Lösung, die sonst sehr eng auf die Möglichkeit ihrer Anwendung für die Konzeption einer sogenannten kompakten Einheit beschränkt ist, benützt eine ältere Lösung mit der Unterbringung der Kläranlage mit einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht und einem Schnellfilter in einem einzigen Behälter und enthält dabei zwar auch ein Rührwerk als eine Quelle der Turbulenz in der Koagulationskammer; ihre kompakte Gesamtlösung entspricht jedoch den Betriebserfordernissen überhaupt nicht, da eine Störung eines einzigen Teils der kompakten Einheit die ganze Vorrichtung außer Betrieb setzt, abgesehen davon, daß es zur"Anwendung dieser Lösung in der Praxis nur dort kommt, wo der Benutzer nur über einen sehr beschränkten Raum verfügt und sich mit der niedrigeren Klärleistung der kompakten Lösung begnügt, sowie auch mit einem schwierigen Zugang zu den einzelnen Teilen der kompakten Einheit, was bei ihrer Störung im Laufe des Betriebs nachteilig ist. Bei einer sogenannten kompakten Kläranlagen-Einheit ist das Problem eines gleichmäßigen Zuflusses zu den Durchflußschlitzen der Kammern der Flockenwirbelschicht

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unter den Bedingungen einer meunanisch hervorgerufenen Bewe-.gung des Wassers im Koagulationsmilieu nicht gelöst. Die sogenannte kompakte Lösung vereinigt in einem einzigen Behälter mit einem rechtwinkligen Grundriß zwei technologische Vorgänge der Aufbereitung des Wassers, und zwar die Trennung der Suspension in einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht und die Filtrierung mit Hilfe eines festen körnigen Materials, wobei die Verteilung des Wassers vor dem Eintritt in die Flockenwirbelschicht mit Hilfe von Funktionsschlitzen von einer Planform vor sich geht und im Koagulationsraum der Kläranlagen ein mechanisch angetriebenes Rührwerk angebracht ist, durch dessen Achse gleichzeitig der Zufluß des Wassers in diesen Raum erfolgt. Vor dem Schlitz, der gegen die Richtung der Rotation des Rührwerks gerichtet ist, ist ein Widerstand in der Form einer Leiste oder einer Prallwand angebracht und die Absetzräume sind oberhalb der Filterkammern angebracht und von diesen durch Scheidewände getrennt. Die Konzeption der kompakten Lösung selbst schränkt sehr die Möglichkeiten für deren Ausnützung ein, wenn sie sogar diese nicht ganz problematisch macht; einesteils mit Rücksicht auf ihre meist nur ausnahmsweise Inanspruchnahme für Dringlichkeitsfälle, dies wegen des Mangels an geeigneten Räumen; andernteils mit Rücksicht auf ihre Einzweckverwendbarkeit, da die kompakte Lösung nur eine beschränkte Anwendung zuläßt, zum Beispiel bei der Aufbereitung des Wassers mit einem herabgesetzten Wirkungsgrad und mit einer problematischen Betriebssicherheit.

Zu den Nachteilen einer kompakten Lösung sowie auch der anderen bekannten Lösungen, gehört insbesondere eine nicht vollkommene Entschlämmung des Absetzraumes, die durch eine nicht ganz geeignete und nicht zweckmäßige Gestaltung des Bodens bedingt ist. Der wichtigste Nachteil der bekannten Lösungen, die kompakte Lösung inbegriffen, liegt aber darin, daß ganz

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allgemein nicht genügend der Einfluß der Asymmetrie im Wasserverlauf durch die Durchflußschlitze der Flockenwirbelschichtkammer eines gemeinsamen Koagulationsraumes unterdrückt ist.

Die angeführten Nachteile beseitigt die Lösung nach der Erfindung, die Schlitzsysteme verwendet, von denen ein jedes System durch eine rechteckige Ablaufrinne gebildet ist, auf deren Boden eine Durchspülrohrleitung gelagert ist, und in der Seitenwand der Ablaufrinne, die zur Koagulationskammer gewandt ist, ein Vorschlitz gebildet ist, und diese Ablaufrinne mit einem Punktionsschlitz für eine Verbindung mit einer Flockenwirbelschichtkammer versehen, und auf dem dachartigen Scheitel der Koagulationskammer eine vertikale gerade Scheidewand gebildet ist.

Die Lösung nach der Erfindung ermöglicht es wirksam den Einfluß der hydraulischen Asymmetrie im Wassereinlauf auf in die Funktionsschlitze der Flockenwirbelschiehten zu unterdrücken, die sich in einer gemeinsamen Koagulationskammer befinden, wobei höhere technische Wirkungsgrade erzielt werden, insbesondere in den qualitativen Ergebnissen der Vorrichtung und in ihrer Betriebssicherheit bei einem gleichzeitigen Erzielen einer höheren Leistung. Die Lösung nach der Erfindung ist außerdem fertigungstechnisch einfacher, ökonomisch vorteilhafter und dies sowohl bei der Fertigung als auch für ihre Anwendung im Betrieb. Im Vergleich zu einer kompakten Einheit stellt die Lösung nach der Erfindung kleinere Ansprüche an die Bedienung und an die Instandhaltung der Vorrichtung.

Einen weiteren ausdrucksvollen Vorteil der Lösung nach der Erfindung bildet weiterhin eine Universalität IhrerAn-

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Wendung und Benützung, da sie sich einesteils gut für die Aufbereitung von Trinkwasser in Kombination mit einem Filter, sowie auch zum Reinigen von verunreinigten Industrieabwassern eignet.

Die Lösung nach der Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert, die jedoch nur ein Beispiel einer Ausführung nach der Erfindung vorstellt und keineswegs den Umfang der Ausführungsmöglichkeiten oder Ausnützung der Erfindung einschränkt und nur zum Begreifen des Wesens der Erfindung dient.

Fig. 1 stellt schematisch einen Querschnitt einer beispielsweisen Ausführung einer Klärvorrichtung nach der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt eine Variante, ebenfalls im schematischen Querschnitt,

Die Vorrichtung für die Aufbereitung und die Reinigung von Wasser besteht aus Schlitzsystemen, von denen ein jedes durch eine rechteckige Ablaufrinne 8, 8' gebildet ist, an deren Boden eine Durchspülrohrleitung II, 11' gelagert ist, und in deren der Koagulationskammer A zugewandten Seitenwand je ein Vorschlitz 10, 10' gebildet ist; diese Ablaufrinne b,8' ist mit einem Funktions-*oder Doppelleitschlitz 9, -9' ver-±- sehen für die Verbindung mit einer Flockenwirbelschichtkammer B, B', und auf dem dachartig geformten Scheitel der Koagulationskammer A ist eine vertikale gerade Scheidewand gebildet«

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in einem Behälter 1 mit einem rechteckigen Grundriß untergebracht, der durch eingesetzte Scheidewände 2, 2, 4, 2', 3¹* V, die sich Über die ganze Länge dieses Behälters 1 erstrecken, in

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eine Koagulationskammer A, in Flockenwirbelschiehtkammern B, B' und in Absetzräume C, C eingeteilt ist. Oberhalb der "Spiegel" der Flockenwirbelschichten befinden sich Kammern D, D¹ für geklärtes Wasser, die voneinander durch eine vertikale gerade Scheidewand 5 getrennt sind, die entlang der ganzen Länge des Behälters 1 hindurchgeht und eine ungewünschte gegenseitige hydraulische Beeinflussung von zwei benachbarten Flockenwirbelschichten verhindert*. Die Trennwände 3, 3' bilden einen dachartigen Scheitel oberhalb der Koagulationskammer A, die von den an beiden Seiten und parallel mit dieser Koagulationskammer A angeordneten Absetzräumen C, C' durch senkrechte Wände 4, 4' getrennt ist. Die schiefen Scheidewände 2, 2' trennen die Absetzräume C, C^f von den Flockenwirbelschichtkammern B, B¹. Die oberen sogenannten Überfallkanten 6, 6' dieser schiefen Scheidewände 2, 2' bilden zusammen mit den inneren Wänden des Behälters 1 Überfallschlitze 7, 7^!, die die Flockenwirbelschiehtkammern B, B¹ mit den Absetzräumen C,.C¹ verbinden. An den Stellen, an denen sich die Scheidewände 2, 3, 4 und 2', 3', V treffen, sind die Ablauf rinnen 8, 8' angebracht, die entlang der ganzen Länge des Behälters hindurchgehen, und sowohl einen Funktionszweck sowie auch einen Konstruktionszweck haben. Von den Schlitzsystemen besteht ein jedes aus einem Funktionsschlitz 9, oder 9'* der zum Verteilen des Wassers ,vor dem Eintritt in die Flockenwirbelschichtkammer B oder B¹ dient, und weiter aus einem Vorschlitz 10 oder 10', der die Ungleichmäßigkeiten der Strömung beseitigt, die durch das Drehen des Rührwerks 12 in der Koagulationskammer A entstanden sind. In den Ablaufrinnen 8, 8' ist je eine Durchspülrohrleitung 11, II¹ angeordnet, die mit seitlichen Öffnungen versehen ist und zur Reinigung der Schlitzsysteme der Kl ä#r anlagen dient. Vom Kontstrukti onsgesi chtspunkt bilden die AbIaufrinnen 8, 8' eine mechanische Verbindung der Scheidewände 2, 3, 4 und 2\, 3¹, 4¹.

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In der Koagulationskammer A ist entlang der ganzen Länge dieser Kammer waagerecht ein Rührwerk 12,mit einer hohlen Rohrwelle 13 angebracht, die mit öffnungen 14 versehen ist und aus einer Zuleitung 15 gespeist wird, der das Wasser aus einer Rinne 16 für die Zuleitung des aufzubereitenden Wassers⁵ und für das Zuführen des Wassers in die Koagulationskammer A zufließt. Gleichzeitig dient diese hohle Rohrwelle 13 als Tragteil zum Anbringen von Rührarmen I¹J_x welche mittels eines Antriebs 18 des Rührwerks durch einen Elektro- ^ motor 19 mit einer zur Bildung von für den Verlauf der Koagulation in der Kammer optimalen Bedingungen der Turbulenz geeigneter Geschwindigkeit angetrieben wird.

Im oberen Teil eines jeden der beiden Absetzräume C, C^f ist eine Leitwand 20 oder 20' angebracht, die,entlang der ganzen Länge des Behälters 1 hindurchgeht und die Abdeckung vor dem Auslauf 21, 21' des geklärten Wassers bildet. Im unteren Teil eines jeden Absetzraumes C, C' befindet sich eine Abschlämm-Bodenöffnung 22, 22^f, die zum Ableiten des abgesetzten und eingedichteten Schlamms dient.

In der Höhe des oberen Spiegels der Kammern D, D' für das ™ geklärte Wasser sind Sammelrinnen 23 für das Abführen des geklärten Wassers angebracht.

Die Lösung nach der Erfindung funktioniert wie folgt:

Das mit dem Koagulationsmittel versehene bzw. "geimpfte" • Rohrwasser fließt durch natürliches Gefälle aus der Rinne 16 für die Zuleitung des aufzubereitenden Wassers durch die Zuleitungsrohrleitung 15 in die hohle Rohrleitung 13 des Rühr- · werks 12, aus der durch die öffnungen l4 das Wasser gleichmäßig entlang der ganzen Länge der Koagulationskammer A verteilt

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wird. In dieser Kammer kommt es zur Koagulation und zum Entstehen der Suspension, die für die Flockenbildung für Plockenwirbelschichten geeignet ist. Die durch Einwirkung der durch die Rotation des Rührwerks 12, 17 hervorgerufenen Turbulenz gebildete Suspension wird in Bewegung gebracht längs Bahnen, die die Form eines sich ständig ausbreitenden Kreises haben und bis zum durch die Ablaufrinnen 8, 8' gebildeten Schlitzsystem führen. Die Ungleichmäßigkeiten in der Strömung, verursacht durch die Rotation des Wassers, die durch die Tätigkeit des Rührwerks herbeigeführt wurden, werden mit Hilfe der Vorschlitze 10, 10' eliminiert. Vor dem Eintritt in die Flockenwirbelkammern B, B¹ wird das Wasser durch die Funktionsschlitze 9, 9' verteilt und in den Flockenwirbelsohichtkammern B, B¹ selbst kommt es infolge der Verringerung der Aufstäbegsgeschwindigkeit des Wassers zur Agglomeration der gebildeten Flocken und zur Bildung einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht, Aus den Flockenwirbelschichtenkammern B, B^f steigt das Wasser, das praktisch von sämtlichem Inhalt der Suspension befreit ist, in die Kammern D, D^T des geklärten Wassers auf, von wo es durch eine Sammelrinne 23 abgezogen wird. Ein Teil des Wassers mit den überflüssigen Flocken von den "Spiegeln" der beiden Plockenwirbelschichten wird über die Überfallkanten 6, 6' durch die Überfallschlitze 7, 7' in die Absetzräume C, C abgeführt, in denen deren Strömung durch die Leitwände 20, 20' die gewünschte Richtung gegeben wird. In den Absetzräumen C, C' kommt es zum Absetzen von Flocken und zum Eindicken des Schlamms, der nach und nach durch die Abschlämmanschlüsse 22, 22 * abgelassen wird. Das geklärte Wasser aus den Sammelrinnen 23 und aus den Ausläufen 21, 21' des geklärten Wassers wird nachher entweder einer weiteren Verarbeitung, zum Beispiel durch Filtrierung auf einem Schnellfilter bei der Aufbereitung auf die Qualität des Trinkwassers, unterworfen

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oder es wird direkt verwendet, zum Beispiel für den erneuten Umlauf als Brauchwasser im Fall einer chemischen Reinigung von Industrieabwassern. Die Durchspülrohrleitungen 11/ 11' dienen zum Reinigen des Schlitzsystems durch Druckwasser," zum-Beispiel beim Betriebsbeginn, oder für das Ausspülen und Entwässern der Kläranlage bei deren Entleeren.

Eine andere günstige Ausführung nach der Erfindung, mit nur einem Schlitz 9 zwischen Kammer A und B, die besonders P für gewisse Anwendungsgebiete oder kleinere Leistungen geeignet ist, zeigt die Fig. 2, deren Darstellung ohne besondere Beschreibung klar sein dürfte, zumal gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente benutzt wurden.

Die Lösung nach der Erfindung findet ein sehr großes Anwendungsfeld, da sie eine technisch sehr wirkungsvolle Losungskonstruktion in einer neuen Anordnung darstellt, bei der die Nachteile der bekannten Lösungen beseitigt sind und die eine universelle Anwendbarkeit der Lösung sicherstellt, mag es bei der Aufbereitung des Wassers oder bei dessen ■ Reinigung sein, und dies gerade so gut bei kleinen, mittleren fc sowie auch bei großen Leistungen. . "

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Claims (1)

1. Patentanspruch .

   Vorrichtung zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser nach dem Prinzip einer vollkommen schwebenden Flockenwirbelschicht in einer Kläranlage, die in einen mit einem rechtwinkligen Grundriß ausgeführten Behälter eingebaut ist, der durch gerade eingesetzte Scheid'ewände in zumindest eine Kammer für Plockenwirbelschichten, einem Absetzraum und eine Koagulationskammer aufgegliedert ist, in der Koagulationskammer ein Rührwerk enthält und für die Verteilung des Wassers vor dem Eintritt in die Plockenwirbelschichten an der Stelle des Zusammentreffens der geraden Scheidewände Schlitzsysteme gebildet sind, die eine Durchspülrohrleitung enthalten, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß jedes der Schlitzsysteme durch eine rechteckige Ablaufrinne (8, 8') gebildet ist, die auf ihrem Boden eine Durchspülrohrleitung (11, 11') und in ihrer der Koagulationskammer (A) zugewandten Seitenwand einen Vorschlitz (10, 10') enthält, und ferner mit einem Funktionsschlitz (9* 9') für eine Verbindung mit einer Plockenwirbelschichtkämmer (B, B¹) versehen ist und daß auf dem dachartigen Scheitel der Koagulationskammer (A) eine vertikale gerade Scheide- oder Seitenwand (5) errichtet ist. ■■■■'.■■

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