DE2700049B2

DE2700049B2 - Flotationsanlage

Info

Publication number: DE2700049B2
Application number: DE2700049A
Authority: DE
Inventors: Oskar Werner Dipl.-Ing. 6463 Freigericht Pawel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2700049C3; DE2700049A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flotationsanlage, insbesondere zur Wasser- und Abwasseraufbereitung, mit einem länglichen Zellenbehälter, der in mehrere Abteile unterteilt ist, von denen jedes mit einer Mischdüse für Luft oder Gas und Flotiertrübe ausgestattet ist.

Diese Flotationsart findet ihre Anwendung teils als Vorreinigungsstufe vor biologischen Anlagen oder aber auch als endgültig letzte Stufe vor dem Vorfluter. Der Zweck des Einsatzes ist eine Reduzierung oder totale Entfernung der Verunreinigungen im Abwasser, so daß es direkt in den Vorfluter oder in eine nachgeschaltete Biologie eingebracht werden kann.

Es ist bekannt, daß dieses Injektor-Prinzip in der Flotations-Technik weitgehend Anwendung findet (US-PS 3048272).

Wie weiterhin bekannt ist. werden auf dem Abwasserreinigungssektor zur Zeit gravimetrische Trennungen, wie Absetzbecken, Flockulatore und Flotationen nach dem Prinzip der Entspannungsflotation (Luft wird im Wasser gelöst) und je nach Möglichkeit eine nachgeschaltete Biologie verwendet. All diese Verfahren benötigen große Betriebsflächen, hohe Investitionskosten und hohe Betriebskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wasser, Abwässer sowie flotierbare Trüben in physikalischem Sinne optimal von den vorhandenen Verunreinigungen durch Flotation zu befreien.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch einen Druckwa3serstrahl aus der Druckdüse in der spiralförmig ausgebildeten Luftkammer, die durch den Verbindungskanal und die Luftansaugleitung mit der Atmosphäre oder dem Tankinneren verbunden ist, ein Unterdruck erzeugt und dadurch selbständig eine definierte Gas- oder Luftmenge angesaugt wird. In der zylindrischen Mischstrecke und in der konischen Mischstrecke werden, bedingt durch die Druckwasserstrahlauflösung, die spiralförmig eingebrachte Luft sowie die Mischstreckenform, kontinuierlich große Mengen an Luftbläschen erzeugt, die in ihrer Größe für die Flotation geeignet sind. Die Beruhigungsstrecke und der Dispergierungstrichter gewährleisten eine Kontinuität der gleichmäßigen Verteilung des Luftbläschenspektrums.

Durch die aufgezeigte Form der Mischdüse kommen zwei Flotationsmechanismen gleichzeitig zum Tragen, nämlich Flotation durch Dispergieren der Gasphase in der Flüssigphase und Flotation durch Entlösen der Gasphase aus der Flüssigphasi. Die Dispergierung sowie das Lösen der Gasphase in der Flüssigphase erfolgt in der Mischdüse durch die Strahlauflösung der Flüssigphase, wobei die Dispergierung von den Fließgeschwindigkeiten und die Lösung von den Druckverhältnissen in der Mischdüse abhängen.

Durch die innenständige Schaumrinne verjüngt sich der Flotationstank im oberen Teil, wodurch eine Verringerung der zur Verfügung stehenden Oberfläche bewirkt wird. Bedingt dadurch kommt es zu einer erhöhten Luftbläschendichte an der Wasseroberfläche, die ein einfaches Abrahmen der aufkonzentrierten Verunreinigungen ermöglicht. All diese oben angeführten Mechanismen sind dem Flotationsprozeß dienlich und unterstützen sich untereinander.

Die kontinuierlich aufsteigenden Bläschen heben die Verunreinigungen (fest und flüssig — z. B. kolloidale Stoffe, öl, Fett etc.) an die gebildete Schaumoberfläche, wo sie in Richtung Abrahmrinne wandern und an der Tanküberlauflippe von Paddeln in die Abrahmrinne gestreift werden. Gleichzeitig mit der Entfernung der festen und flüssigen Verunreinigungen wird durch den hohen Luftdurchsatz ein »Stripeffekt« - Austreiben unerwünschter Gase, leicht flüchtiger Stoffe und Geruchsstoffe - erzielt, und es kommt zusätzlich zu einer Anreicherung an Sauerstoff durch die hohe Luftmenge, die das Wasser durchströmt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei optimalen Aufbereitungsergebnissen und hoher Laufruhe nur ein Minimum an Investitionskosten, Betriebskosten und Platzbedarf nötig ist.

Durch den beliebigen Einbau in Tiefe und Richtung sowie durch ein individuelles Einstellen der Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse in den einzelnen Mischdüsen kann die Luftbläschendichte und deren Größenverteilung in jeder Zelle beliebig vorgegeben und verändert werden.

Diese vielseitigen Einstellungsmöglichkeiten geben dieser Flotationsanlage eine hohe Flexibilität bezüglich Belastbarkeit in hydraulischem und flotationstechnischem Bereich.

Es können somit Schwankungen in der Abwasserkonsistenz und -menge leicht abgefangen werden und bei vollständiger Veränderung der Abwassercharakteristik durch Änderung der Mischdüseneinstellung ausgeglichen werden, ohne daß die Anlage umgebaut werden muß.

Änderungen an der Düseneinstellung zeigen sich innerhalb von 30 bis 60 Sekunden im positiven wie

im negativen Sinne. Die Bedienung dieser Flotationseinrichtung ist denkbar einfach und kann von jedermann nach kurzer Anlernzeit (einige Stunden) gehandhabt werden.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und sind im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Flotationsdüsen, Schnitt I-I und Schnitt H-II,

Fig. 2 Flc^tationstank, Teilschnitt quer zur Längsachse,

Fig. 3 Flotationsmaschine, Längsschnitt nach Ill-ill, Schnitt senkrecht zur Längsachse IV-IV,

Fig. 4 Flotationssystem in einem bestehenden API-Abscheider, Längsschnitt V-V, Schnitt senkrecht zur Längsachse VI-VI.

Das gemäß Fig. 1 die Dnickwasserdüse 1 durchströmende Wasser erzeugt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit in der spiralförmigen Luftkammer 3 einen Unterdruck. Dieser Unterdruck bestimmt die Luftmenge, welche durch die Luftansaugleitung 2 und durch den Verbindungskanal 4 in die spiralförmig ausgebildete Luftkammer 2 selbständi£ angesaugt wird.

Bedingt durch die spiralförmig ausgebildete Luftkammer 3 kommt es in der zylindrisch ausgebildeten Primärmischstrecke 5 zu turbulenten Reflexionen zwischen Rohrwand, Druckwasserstrahlauflösung und angesaugter Luft.

Diese Reflexionsdruckstöße führen zu Dispersionsund Lösungstendenzen zwischen Luft und Wasser. In der konischen Mischstrecke 6 steigern sich diese oben beschriebenen Tendenzen geometrisch linear, in ihrei Wirkung jedoch exponential. Die Beruhigungstrecke 7 dient zur Beruhigung der Reflexionserscheinungen, und der Dispergierungstrichter 8 gewährleistet eine Kontinuität der gleichmäßigen Verteilung des Luftbläschenspektrums über das zu reinigende Abwasser, das den Tank 9 in Längsrichtung durchfließt.

Die Tr^rbulenz, hervorgerufen durch den Mischstrahl Luft-Wasser, gewährleistet eine gute Homogenisierung im Gesamtsystem bei ruhiger Wasseroberfläche.

Der in Fig. 2 dargestellte Tank 9 mit seinen abgeschrägten Bodenkanten 10 in Zusammenhang mit einer definierten Eintauchtiefe -icr Flotationsdüse, Fig. l, ergibt einen optimalen hydraulischen Radius ohne die sogenannten »toten Strömungsecken«. Die Verjüngung 11 im oberen Teil des Tanks kann nutzbringend als Abrahmrinne herangezogen werden, in

j welche die Verunreinigungen durch ein Abstreifpaddelsystem 12 abgestreift werden.

Die Fig. 3 zeigt eine komplette geschlossene Flotationsmaschine, montiert auf einen TT-Schlitten 13. Die Flotationsmaschine besteht aus vier oder mehr

ίο Zellen 14,15, 16,17 und einer Auslaufkammer 18. Zwei Abrahmrinnen 11 längsseits, rechts und links des Tankes angebracht, nehmen die notierten Verunreinigungen, die durch das beidseitig angebrachte Paddelsystem 12 abgestreift werden, auf.

Jede Zelle 14,15,16,17 ist mit einer Rotationsdüse Fig. 1 - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und zusätzlich mit einem Druckmanometer 19 und einem Regelventil 20 ausgerüstet.

Mit Abwasser beschickt wird die Maschine durch den Einlaufstutzen 21, dem eine Winkelprallplatte 22 nachgeschaltet ist.

Die einzelnen Zellen sind durcw Stauplatten 23, 24 weitläufig getrennt, so daß ein Überschleppen von Verunreinigungen durch die Längsströmung vertonen dert wird.

Gespeist werden die Flotationsdüsen Fig. 1 durch eine i-umpe 25 aus der Auslaufkammer 18 über eine Druckleitung 26, die ebenfalls mit einem Druckmanometer 19 ausgerüstet ist.

κι Das gereinigte Abwasser verläßt die Maschine durch den Auslaufstutzen 27. Ein konstanter Wasserspiegel wird über eine Niveauregeleinrichtung 28 im Bereich von ± 5 Millimeter geregelt.

Die Darstellung in Fig. 4 zeigt eine Einbaumög-

r. lichkeit in einen bestehenden API-Abscheider mittels geringfügiger Veränderungen. Die Veränderungen bestehen im Einbau von Stauplatten 23, Abrahmrinnen 11, Paddelsystem 12sowie dem Einbau der Flotationsdüsen Fig. I, 1-8 und der Druckleitung 26, die

4(i ebenfalls mit Druckmanometern 19 und Regelventilen 20 ausgerüstet ist. Das Druckwasser wird von einer Tauchpumpe 25, die im Auslaufkanal 27 installiert ist, erzeugt. Das Abwasser wird beim Durchlauf durch die vier in Serie geschalteten Zellen 14, 15, 16, 17

r> gereinigt und verläßt gereinigt den API-Abscheider durch ein Unterlauf-Überlaufwehr 2S und den angeschlossenen Auslaufkanal 27.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flotationsanlage, insbesondere zur Wasser- und Abwasseraufbereitung, mit einem länglichen Zellenbehälter, der in mehrere Abteile unterteilt ist, von denen jedes mit einer Mischdüse für Luft oder Gas und Flotiertrübe ausgestattet ist, ist d a d u r c h gekennzeichnet, daß

a) die Mischdüse aus folgenden Einzelteilen besteht:

— einer sich konisch verengenden Trübe-Druckdüse (1) und einer hierzu parallel angeordneten Luftansaugleitung (2);

— einer Luftkammer (3), in welche die Druckdüse (1) mündet und die durch den Verbindungskanal (4) mit der Luftansaugleitung (3) verbunden ist;

— eine zylindrische Mischstrecke (5), die sich koaxial zu der Druckdüse (1) und der iLuftkammer (3) fortsetzt und in einen sich konisch verengenden Teil (6) übergeht, an den sich eine kurze zylindrische Beruhigungsstrecke (7) und ein sich konisch erweiternder Dispergierungstrichter (8) anschließen, und dadurch, daß

b) der Zellenboden beidseitig über seine gesamte Länge mit einer Schräge (10) versehen und in seinem oberen Teil (9) eine Verjüngung durch eine nach innen gerichtete Anbringung der Schaumrinnen (11) vorgesehen ist.

ι >