DE2524544A1 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung von gasen oder fluessigkeiten, die durch feste teilchen verunreinigt sind - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur behandlung von gasen oder fluessigkeiten, die durch feste teilchen verunreinigt sindInfo
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Description
(Rhone) - Frankreich
Es wird die Priorität der französischen Patentanmeldung Nr. 74 2o622 vom 7. Juni 1974 beansprucht.
Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Gasen oder Flüssigkeiten, die durch
feste Teilchen verunreinigt sind.
Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Behandlung von Gasen oder Flüssigkeiten, die durch darin suspendierte feste Teilchen
verunreinigt sind. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung den Fall von Abwässern aus Wasch-, Staubabscheidungs-
oder dergleichen Anlagen, die mit Teilchen beladen sind, die aus Verbrennungsgasen oder anderen Gasen in derartigen
Anlagen ausgeschieden worden sind.
Bekanntlich ist das direkte Entlassen von Abwässern aus industriellen
Waschanlagen, Staubabscheidungsanlagen usw. in die Kanalisation oder in Flüsse mit beträchtlichen Umweltsrisiken
verbunden. Deshalb ist man bemüht, Mittel und Wege zur Behand-
-2-
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lung dieser Abwässer zu finden, mit deren Hilfe die darin enthaltenen
Teilchen soweit abgeschieden werden können, daß diese Gefahren für die Umwelt beseitigt oder mindestens stark herabgesetzt
werden können. Insbesondere hat man für diesen Zweck Filter, Abklärbehälter und Zentrifugen benutzt, jedoch ist es
mit Hilfe dieser Einrichtungen bisher nicht möglich gewesen, das Problem in befriedigender Weise zu lösen. Es ist nämlich
schwierig Filter zu bauen, die einerseits eine gute Filtrierwirkung haben und andererseits eine ausreichende Menge filtrierten
Wassers liefern. Abklärbehälter sind extrem platzraubend und gegenüber feinen und leichten Teilchen praktisch
wirkungslos. Zentrifugen schließlich sind kostspielig und haben im allgemeinen eine zu geringe Leistung.
Es ist das Ziel dieser Erfindung, das oben umrissene Problem
derart zu lösen, daß mit einfachen und wenig kostspieligen Mitteln einerseits Wasser erhalten wird, das rein ist, so daß
es in den Waschanlagen, Staubabscheideanlagen usw., aus denen es stammt, wieder benutzt werden kann, und daß andererseits ein
Schlamm erhalten wird, der so konzentriert ist, daß er ohne Schwierigkeiten pelletisiert und abtransportiert werden kann
(oder gegebenenfalls - wenn die Teilchen, aus denen er besteht, einen gewissen Wert darstellen - wieder in den Herstellungsprozeß
zurückgeieitet werden kann).
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin zu ermöglichen, aus den behandelten Abwässern einen kleinen Anteil herauszuziehen,
der ausreichend rein ist, um in die Kanalisation entlassen zu werden und so die fortschreitende Erneuerung der in
den Waschanlagen, Staubabscheideanlagen usw. und in der erfindungsgemäßen Aufbereitungsanlag zirkulierenden Wassermenge zu
erreichen.
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Erfindungsgemäß läßt man das Wasser zunächst turbulent und mit
hoher Geschwindigkeit in einem-Vorreiniger sich bewegen, damit
es dort in Form einer z.B. zylindrischen, rotierenden Masse zirkuliert, die einen axialen Hohlraum enthält, und ordnet
in diesem Hohlraum eine Elektrode an, die eine geeignete Spannung führt, um die Zusammenballung der Teilchen herbeizuführen,
während gleichzeitig das Zentrifugalkraftfeld ausgenutzt wird, um das Wasser von Gasen, Schaum und Schwebstoffen zu befreien
und eine Reinigung durch Zentrifugieren einzuleiten, wobei der teilgereinigte Anteil des Wassers der Wiederverwendung zugeführt
werden kann. Dann bringt man das so vorbehandelte Wasser in einen Konzentrator, in dem es sich weiterdreht, um so eine starke
Zentrifugalkonzentrierung zu erhalten. Man entnimmt das den Mittelteil des Konzentrators verlassene, klare Wasser und leitet
das schlammhaltige Wasser in einen, einen Eindicker bildenden Filter, wobei das filtierte Wasser zum Konzentrator zurückgeleitet
wird, während der eingedickte Schlamm in eine Schleusenakmmer geleitet wird, aus der er in regelmäßigen Abständen pneumatisch
entleert wird.
Sollte der die Schleusenkammer verlassende Schlamm sich als ungenügend
konzentriert erweisen, so kann man ihn wieder zum Eingang des Vorreinigers zurückleiten, d.h. ihn erneut durch die
Reinigungsanlage laufen lassen, damit seine Konzentration erhöht wird. Der Eindickfilter kann vorteilhafterweise in der Achse
des Konzentrators angeordnet werden, um die Anlage zu vereinfachen und ihren Platzbedarf zu vermindern.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, wobei die letzteren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Ausführung der Erfindung mit im Schnitt dargestellten
Teilen, und
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Fig. 2 und Fig. 3 Teilschnittansichten längs der Linien
H-II und HI-III von Fig. 1, auf denen der Deutlichkeit halber nur die in der Schnittebene
liegenden Teile dargestellt sind.
Das aufzubereitende Wasser kommt aus einer Waschanlage, Staubabscheideanlage oder dergl. und ist mit Verunreinigungsteilchen
beladen, die zu entfernen sind. In bestimmten Fällen haben diese Teilchen übrigens einen Handelswert, und ihre Rückgewinnung kann von Interesse sein. Dieses
Wasser wird zunächst zu einer ersten Vorrichtung oder Vorreiniger geleitet, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet
ist. Der Vorreiniger 1 besteht aus einem zylindrischen Körper 2, der oben einen tangentialen Einlass
umfasst, der das aufzubereitende Wasser entgegennimmt, wie dies der Pfeil 4 andeutet. Dieses Wasser wird mit einem
solchen Druck eingeführt, dass es im Innern des Körpers eine Kreisbewegung mit hoher Geschwindigkeit ausführt und
dabei einen Strudel mit einem axialen Hohlraum bildet. Bei 5 ist die freie Oberfläche der im Innern des Körpers rotierenden
Wassermasse angedeutet. Der obere Boden 6 dieses Körpers 2 trägt einen axialen Kamin 7» der durch einen
Isolator 8 verschlossen ist, durch den eine axiale Elektrode 9 hindurchgeführt ist. Dabei hat der Boden 6 zwar
eine grosse öffnung für den Durchlass der Elektrode %
jedoch ist der Durchmesser dieser öffnung geringer als
der des oberen Endes des durch die Oberfläche 5 bei normalem Betrieb begrenzten axialen Hohlraums. Der Kamin 7
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steht mit einem Überlaufkanal 10 in Verbindung, von dem
eine weitere Leitung 11 zur Entlüftung abzweigt.
Der untere Boden 12 des Körpers 1 umfasst zwei Auslässe 13 bzw. 14, die sehr nahe an der Wand des Körpers 2 und
andererseits in der Nähe der freien Oberfläche 5 angeordnet sind. Er ist im übrigen mit einem zentralen Entleerungsrohr 15 versehen.
Die Arbeitsweise des Vorreinigers ist die folgende: Das Wasser, das, wie oben erwähnt, im Einlass 3 ankommt, bildet
im Innern des Körpers 2 einen hohlen Strudel. Dieser Strudel ist der elektrostatischen Wirkung der Elektrode 9 ausgesetzt,
die an eine geeignete Hochspannungsquelle angeschlossen ist, und so angeordnet ist, dass sie vor allem eine
polende und keine ionisierende Wirkung hat. Unter der Wirkung des durch diese Elektrode erzeugten Feldes und der
Brown'sehen Bewegung haben die im Wasser suspendierten Teile
die Neigung, sich zusammenzuballen, während die Zentrifugalkraft sie an der Wand 2 konzentriert. Im Gegensatz
dazu tritt leichter Schaum an der freien Oberfläche 5 aus, wo er zerplatzt. Das auf diese Weise freigesetzte Gas
entweicht zusammen mit dem aus der Flüssigkeit austretenden durch die Leitung 11, während der Kanal 10 eine
Sicherheit zum Abführen von Flüssigkeit im Falle des Überlaufens darstellt. Das Rohr 13 entlässt das Wasser mit
hoher Teilchenkonzentration, während durch das Rohr 14- bereits teilweise gereinigtes Wasser auftritt, das man ganz
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oder teilweise entnehmen kann, wie es der Pfeil 16 andeu-·
tet, um es wieder in die Waschanlage, Staubabscheideanlage oder dergl. zurückzüleiten, aus der das bei 3 zugeführte
Wasser stammt.
Das das Rohr 13 verlassende Wasser und gegebenenfalls das
gesamte Wasser oder ein Teil des Wassers, das aus dem Rohr 14 austritt, werden einer zweiten Vorrichtung oder einem
Konzentrator 17 zugeführt. Dieser besteht aus einem äusseren, zylindrischen Körper 18 und einem inneren, zylindrischen
Körper 19» der koaxial mit dem ersteren angeordnet ist, wobei diese beiden Körper zwischen sich einen ringförmigen
Raum 20 abgrenzen. In diesen Raum 20 münden in halber Höhe des Körpers 18 zwei Einlasse 21 und 22, die mit den Rohren
13 bzw. 14 verbunden sind. Der erste Einlass 21 (Fig. 2)
mündet tangential in das Innere des Körpers 18, während der zweite 22 in den letzteren hineinreicht, um tangential
ausserhalb des inneren Körpers 19 zu münden.
Im Boden 23 des Körpers 18 ist ein Auslassrohr 24 angebracht,
das nahe an der Wand des Körpers so angeordnet ist, dass es die Flüssigkeit mit der höchsten Konzentration an festen
Teilchen abführt. Der obere Boden 25 seinerseits trägt ein Auslassrohr 26, das jedoch ganz nahe an der Innenwand
19 und ausserhalb der letzteren so angeordnet ist, dass es die von Teilchen praktisch freie Flüssigkeit aufnimmt.
Diese Flüssigkeit wird dann, wie es der Pfeil 2? andeutet, abgezogen, um entweder wiederverwendet oder in die Kanalisation
entlassen zu werden.
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Die mit Teilchen "beladene Flüssigkeit, die aus dem unteren
Rohr 24 austritt, wird durch eine bei 28 angedeutete Leitung in einen Topf 29 zurückgeleitet, der oberhalb
der beiden Körper 18 und 19 am oberen Boden 25 befestigt
ist. Dieser Topf steht mit seinem unteren Ende mit einem Filtrierzylinder 30 in Verbindung, der koaxial im Innern
des Körpers 19 angeordnet ist, wobei das untere Ende dieses Zylinders in ein Zentralrohr 31 des unteren Bodens
23 mündet. Der Zylinder 30 kann auf jede geeignete Weise
ausgeführt werden und z.B. aus einem feingelochten Blech,
aus einer gegen den Innendruck in geeigneter Weise befestigten Filtermanschette, usw. bestehen.
Zwischen dem unteren Ende des Körpers 19 und dem Boden 23
ist ein freier Raum 32 belassen, der je nach den Erfordernissen durchgehend oder unterbrochen sein kann.
Die Arbeitsweise des Konzentrators 17 ist die folgende: Die aus dem Rohr 13 austretende Flüssigkeit, die stark mit
Teilchen beladen ist, dreht sich schnell im ringförmigen Raum 20, so dass sie sich in zwei Schichten auftrennt,
nämlich eine erste, praktisch teilchenfreie, die durch das Rohr 26 austritt, und eine zweite mit hoher Teilchenkonzentration,
die in den Topf 29 geleitet wird, um sich dort in Richtung auf das Rohr 31 abwärts zu bewegen und
dabei den Filter 30 zu durchströmen. Der letztere lässt einen grossen Anteil der klaren Flüssigkeit durch, die
sich innerhalb des Körpers 19 abwärtsbewegt, um durch die
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öffnungen 32 wieder in die Mitte des ringförmigen Raums
zu gelangen. Damit wirkt der Filter 30 als Eindicker, so dass schliesslich ein relativ dicker Schlamm an unteren
Rohr 31 ankommt.
Ist es vorgesehen, die bereits zum Teil gereinigte Flüssigkeit, die aus dem Rohr 14- austritt, ganz oder zum Teil
in den Konzentrator 17 zurückzuleiten, so gelangt diese Flüssigkeit durch den Einlass 22 in die Zentralzone des ringförmigen
Baumes 20 und verlässt sie nahezu in ihrer Gesamtheit durch 26, wobei die restlichen Teilchen, die sie noch
enthalten mag, abgeschieden werden, um durch das Rohr 24 zu
entweichen.
Der aus dem Rohr 31 entweichende Schlamm wird durch eine Leitung 34- zu einer pneumatischen Schleusenkammer 33 geleitet.
Diese Schleusenkammer besteht aus einem geschlossenen (in Fig. 1 nicht im Schnitt dargestellten) Körper,
der unten mit einem der Leitung 34- entsprechenden Schieber
35 und mit zwei Ablassschiebern 36 und 37 versehen ist,
während er an seinem Oberteil mit einem mit einer Druckluftleitung 39 verbundenen Schieber 38 sowie mit einem ein
Klappenventil bildenden Ventil 4-0 versehen ist, das sich öffnet, wenn der Innendruck unter den Druck der Aussenluft
sinkt. Der Schieber 36 ist mit einer bei 41 angedeuteten
Leitung verbunden, die wieder zum tangentialen Einlass 3 zurückführt. Der Schieber 37 mündet in ein (nicht dargestelltes)
Schlamm-Auffangbecken.
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Die Arbeitsweise der Schleusenkammer 33 ist die folgende: Zu Beginn des Arbeitsspieles, wenn diese Schleusenkammer
leer ist, schliesst man die Schieber 36, 37 und 38 und
öffnet den Schieber 35. Der vom Konzentrator Y] kommende
Schlamm sammelt sich in der Schleusenkammer und lässt den Druck der darin befindlichen Luft ansteigen, wobei dieser
Druck eine bequeme Art zur Kontrolle des Füllungsgrades
darstellt. Wird die Füllung für ausreichend gehalten, so schliesst man den Schieber 35 und öffnet den Schieber
37» woraufhin sich die Schleusenkammer unter der Wirkung der in ihrem Innern komprimierten und sieb, entspannenden
Luft entleert und der Schlamm in dem dafür1 vorgesehenen
Sammelbecken aufgefangen wird. Ist die Schleusenkammer
erst einmal leer (wobei gegebenenfalls wieder Luft durch das Ventil 40 nachströmt), beginnt man das Arbeitsspiel
von neuem.
Zeigt es sich, dass der Schlamm, der sich in der Schleusenkammer 33 ansammelt, zu dünnflüssig ist (was durch das
zu schnelle Füllen dieser Schleusenkammer festgestellt werden kann), so öffnet man, anstatt diesen Schlamm mit
dem Schieber 37 herauszulassen, den Schieber 36 gleichzeitig mit dem Drucklufteinlassschieber 38. Der Druck dieser
Luft drückt dann den zu dünnflüssigen Schlamm in den Zulauf 3i um ihn noch einmal durch die Anlage zu schicken.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ermöglicht die in Fig, 1 dargestellte Anlage eine wirksame Aufbereitung von
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Abwässern von Waschanlagen, Staubabscheideanlagen und der.gl,,
indem sie deren gefahrlose Wiederverwendung ermöglicht. Da dabei der Schlamm eine gewisse Menge Wasser mitnimmt,
ist das Recycling unzureichend, um die Versorgung der entsprechenden Anlagen sicherzustellen. Im umgekehrten Sinne
kann man einen Teil des das Rohr 26 des Konzentrator verlassenden Wassers in die Kanalisation leiten.
Es versteht sich im übrigen, dass die vorstehende Beschreibung nur als Beispiel gedacht ist und dass sie keineswegs
das Gebiet der Erfindung abgrenzt, das man auch dann nicht verlassen würde, wenn man die beschriebenen Ausführungsdetails
durch andere gleichwertige ersetzt. Insbesondere dürfte klar sein, dass die Anordnung des Eindickfilters in
der Achse des Konzentrators 17 zwar eine vorzuziehende Lösung darstellt, indem man durch Ausnutzung eines zur Verfügung
stehenden axialen Raumes den Platzbedarf herabsetzt, dass man aber genausogut einen gesonderten Filter zwischen
dem Auslassrohr 24· des Konzentrators und der Leitung 3^
zum Einlass der Schleusenkammer 33 anordnen könnte. Auch könnte man, anstatt den flüssigen Schlamm durch die Leitung
4-1 mit Hilfe von Druckluft zurückzuleiten, dazu eine geeignete Pumpe einsetzen. In Fig. 1 könnte der axiale Raum des
hohlen Strudels auf einem Druck gehalten werden, der höher oder niedriger als der Druck der Aussenluft ist. Andererseits
könnten die auf der Zeichnung zylindrisch dargestellten Körper 2 und 18 auch kegelförmig, kegeistumpfförmig,
usw. sein.
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Andererseits, und wie zu Beginn dieser Beschreibung bereits
erwähnt, ist zwar die Erfindung insbesondere für die Aufbereitung von mit Teilchen beladenem Wasser bestimmt, sie
kann aber auch auf den Fall gasförmiger Fluide Anwendung finden.
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Claims (9)
- Patentansprüchef l.iVerfahren zur Behandlung einer durch feste Teilchen verunreinigten Flüssigkeit oder Gases und insbesondere von Abwässern von Waschanlagen, Staubabscheideanlagen und dergl., dadurch gekennzeichnet/ daß das Verfahren die folgenden Teilphasen umfasst:- Man läßt die Flüssigkeit in einem Vorreiniger eine schnelle, kreisende Bewegung um eine Elektrode herum ausführen, die auf eine geeignete Spannung gebracht worden ist, um die Zusammenballung der Teilchen untereinander zu bewirken;- man bringt die so vorbehandelte Flüssigkeit in einen Konzentrator, in dem man sie in Umdrehung versetzt, um in einem Teil der Flüssigkeit eine Konzentrierung der Teilchen durch Zentri fugalwirkung herbei zuführen;- man entnimmt aus diesem Konzentrator den gereinigten Teil der Flüssigkeit, während man den mit Teilchen beladenen Teil einem Filter zuleitet;- man leitet die Flüssigkeit, die die filtrierende Wand des Filters durchgelassen hat, wieder zum Konzentrator zurück, während man den Teilchen in hoher Konzentration enthaltenden und von dieser Wand zurückgehaltenen Teil der Flüssigkeit zu einer Sammelvorrichtung leitet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, anwendbar auf den Fall einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelvorrichtung aus. mindestens einer pneumatischen Schleusenkammer besteht, die man abwechselnd füllt und entleert.-2-509851/1098
- 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus:- einem Vorreiniger mit tangentialem Einlaß, in dem sich die Flüssigkeit in der Form eines hohlen Strudels dreht, wobei dieser Vorreiniger eine axiale Elektrode umfasst, die durch Polung auf die in der Flüssigkeit suspendierten Teilchen einzuwirken vermag;- einem Konzentrator, in dem sich die Flüssigkeit ebenfalls dreht, um sich durch Zentrifugalwirkung in einen stark mit Teilchen beladenen Anteil und in einen klaren Anteil zu trennen;- einem Eindickfilter, auf den vom Konzentrator der mit Teilchen beladene flüssige Anteil aufgegeben wird, wobei die diesen Filter verlassende, filtrierte Flüssigkeit zum Konzentrator zurückgeleitet wird;- einer pneumatischen Schleusenkammer, in die der eingedickte Anteil des Filters geleitet wird;- und aus mit der Schleusenkammer verbundenen Einrichtungen zum Entleeren ihres Inhalts entweder in ein Sammelbecken oder zum Einlaß des Vorreinigers selbst.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrator zwei koaxiale, zylindrische Wände umfasst, die einerseits einen ringförmigen Raum abgrenzen, in dem man die Flüssigkeit sich drehen lässt, und andererseits einen Zentralraum, wo man den Eindickfilter anordnet, der in der Form mindestens einer axialen Manschette ausgeführt ist, wobei der innere Körper Öffnungen umfasst, durch die die filttLerte Flüssigkeit in den ringförmigen Raum zurückgeleitet werden kann, während das dem Einlaß des Filters entgegengesetzte Ende der Manschette in ein mit der pneumatischen Schleusenkammer verbundenes Auslaßrohr mündet.509851/1098
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorreiniger einen Auslaß für durch Zentrifugalwirkung teilweise gereinigte Hüssigkeit hat, wobei der auf diese Weise gereinigte Anteil zum Waschen, Staubabscheiden usw. wiederverwendet werden kann.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrator einen in der Nähe der Außenfläche seines inneren Körpers mündenden Einlaß hat, in den man zumindest einen Teil des teilweise gereinigten Anteils aus dem Vorreiniger einleiten kann.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorreiniger zumindest einen axialen Auslaß zum Beseitigen von leichten Abfällen, Schaum und Gasen hat, der auch'einen überlauf für den Fall einer Betriebsstörung bildet.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Schleusenkammer ein Klappenventil zum Einlassen von Aussenluft und einen Schieber zum Einlassen von Druckluft umfasst, um sie entweder durch Schwerkraft entleeren zu können oder das Zurückdrücken ihres Inhalts zum Einlaß des Vorreinigers zu gestatten.
- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8 zur Aufbereitung von Abwässern von in der Industrie durchgeführten Wasch- und Staubabscheidungsvorgängen und dergl., dadurch gekennzeichnet, daß man für diese Vorgänge den größeren Teil des gereinigten Wassers wiederverwendet, jedoch einen Teil des letzteren in die Kanalisation entläßt, um die Masse des zirkulierenden Wassers allmählich zu erneuern.509851/1098
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