DE3134043C1 - "Verfahren und Anlage zum Klären von Abwasser" - Google Patents

Description

• Dies wird bei einem Verfahren zum Klären von Öl,-Fett und/oder sonstige Verunreinigungen; kleinster Korngröße enthaltendem Abwasser, bei welchem das Abwasser einer Flotationsreinigung, einer Absetzklärung und einem Filtriervorgang unterworfen wird, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man das Abwasser in eine Kläreinheit tangential unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche einführt, die Verunreinigungen mittels einer Elektroflotation bei kreisendem Schmutzwasser in eine aufsteigende und absinkende Phase trennt, die aufsteigende Phase in üblicher Weise abführt und die absinkende Phase durch Schwerkraft in einen Schlammverdichter überführt, während man das geklärte Wasser aus dem unteren Bereich des kreisenden Mediums abzieht, filtriert und sammelt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden daher durch die kleinen Flocken, die sich im oberen Bereich des Flotationsraumes aus sehr feinen Kolloid-Schwebeteilchen gebildet haben, die emulgierten Öle oder Fette gebunden und durch die bei der Elektroflotation an den Elektroden entstandenen Gasblasen zur Oberfläche des Flotationsraums nach oben getrieben, von dort sofort und kontinuierlich entfernt und daher von der absinkenden schweren Phase der Verunreinigungen getrennt, die nach der Flockung durch die Schwerkraft und die in dem kreisenden Medium herrschende Fliehkraft abgeschieden wird. Durch das Trennen der leichten und schweren Phase kann die Schmutzbelastung des Schlammverdichters durch Trockenstoffe erheblich gesenkt werden, wobei gleichzeitig der Schwebestoffgehalt des aus dem unteren Bereich des kreisenden Mediums vorzugsweise nach oben abgeführten geklärten Wassers wesentlich reduziert wird.
• Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden vorzugsweise lösliche Metallelektroden verwendet Nicht lösliche Metallelektroden können jedoch in selteneren Fällen verwendet werden, wenn die perikinetische Koagulation gegeben ist, d. h. wenn Metallionen ohnehin als Verunreinigungskomponenten im Wasser vorhanden sind und somit eine besondere Zugabe von Metallionen überflüssig bzw. schädlich ist; z.B. bei ölhaltigen Abwässern von Galvanisieranlagen. Zwischen den nichtlöslichen Metallelektroden tritt die orthokinetische Koagulation sofort auf.
• Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, daß man das Schmutzwasser mittels eines Hydrozyklones vorreinigt.
• Eine bevorzugte Anlage zur .Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einer Kläreinheit, einem Filter und einem Klarwasserbehälter besteht erfindungsgemäß darin, daß in einer Kläreinheit mit trichterförmigem Boden unter einem Überlauftrichter mit Abflußrohr, das in einen unter dem trichterförmigen Boden der Kläreinheit gelegenen Öltrübe-Sammelbehälter mündet, eine Elektrodenanordnung aus konzentrisch angeordneten, zylindrischen Elektroden vorgesehen ist, während ein Steigrohr aus dem trichterförmigen Boden der Kläreinheit in einen Behälter für geklärtes Wasser führt, welcher seinerseits durch ein Rohr mit einem Raum mit Überfallwehr für geklärtes Wasser verbunden ist, welcher Raum über einem Filter angeordnet ist, der sich über einem Klarwasserbehälter befindet Das Wesen der erfindungsgemäßen Elektroflotations-Anlage liegt somit darin, daß das mit sehr feinen Schwebeteilchen von 0,1 bis 0,5 mm Korngröße sowie mit Kolloidalen und tropfenförmigen und dispergierten Ölen oder Fetten durchsetzte Abwasser tangential in den Oberteil des die Kläreinheit aufnehmenden Behälters unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche und in gleicher Höhe mit dem Überlauftrichter oder gegebenenfalls etwas tiefer eintritt.
• Unterhalb dieses Niveaus ist das aus konzentrischen Zylindern bestehende Elektrodensystem in einer Tiefe angebracht, durch die zwischen der Oberkante des Elektrodensystems und dem Überlauftrichter ein sogenannter »Flotationsweg« entsteht, den die tropfenförmigen und dispergierten Öle oder Fette die sehr feinen Schwebeteilchen bzw. die aus den Metallhydroxiden entstandenen kleineren Flocken, die wiederum die emulgierten Öle oder Fette binden, durchianfen. Die Flotationsflocken entstehen im Oberteil des Elektm densystems und werden durch die entstehenden Gase flottiert Die zwischen den konzentrischen Elektrodenzylindern vorhandenen, nicht-aufgeschwommenen Kolloid-Schwebeteilchen und die emulgierten Restöle oder Fette werden mit den entwickelten Metallhydroxiden intensiv behandelt. Die Hohe der Elektrodenzylinder wird durch jene Zeit bestimmt, die durch das Verweilen bzw. zum Wachsen der einzelnen Flocken zur entsprechenden Große zum sicheren Absetzen notwendig ist Das Absetzen beginnt bereits im Flockungsraum; das geklärte Wasser tritt durch Richtungsänderung über das Steigrohr von unten nach oben aus. Durch diesen Gegenstromaustritt sowie durch die Saugwirkung des Schlammverdichters, in den der trichterförmige Boden der Kläreinheit übergeht, wird das Wasser von den sich in Richtung des Schlammverdichters absetzenden Flocken, die um die untere Mündung des Steigrohres kreisen, sozusagen »abgesaugt«.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird eingehend anhand dieser beanspruchten Anlage erläutert, die gleichzeitig den theoretischen Aufbau und das Fließschema des Verfahrens darstellt Die Anlage besteht aus den folgenden Teilen, die in der Reihenfolge ihres Nennens übereinander angeordnet sind: einem Klarwasserbehälter 9 mit Kreisquerschnitt, einem Filter 8, einem Schlammverdichter 3 und einer Kläreinheit 2.
• Die Kläreinheit 2 weist einen vertikalen Behälter mit Kreisquerschnitt und trichterförmigem Boden auf, der über ein Ableitrohr 12 in den Schlammverdichter 3 mündet. In den oberen Teil des Behälters mündet tangential der Einlaßstutzen 10 zur Zuführung des Schmutzwassers ein. Zentral im oberen Teil des Behälters ist ein Überlauftrichter angeordnet, dessen Überlaufrand etwas höher liegt als der Einlaufstutzen 10 und der über das Abflußrohr 4 in den Öltnübe-Sammelbehälter 5 mündet, der rings des Bodentrichters der Kläreinheit 2 über dem Schlammverdichter 3 ausgebildet ist. In den Bodentrichter der Kläreinheit 2 taucht von oben her ein Steigrohr 11 für geklärtes Wasser ein.
• Das Steigrohr 11 mündet mit seinem oberen Ende, das in Höhe des oberen Randes des zentralen Überlauftrichters angeordnet ist, als Überlauf in einen Behälter 7, von dessen Boden ein Rohr 13 zu dem Raum 14 über dem Filter 8 führt An der nach unten weisenden Mündung des Steigrohres 11 innerhalb des Bodentrichters ist ein kegelförmiger Schutzkragen ausgebildet, unter dem ein Abweiskegel angeordnet ist Durch den Schutzkragen und den Abweiskegel wird der in der Kläreinheit 2 absinkende Schlamm von der unteren Mündung des Steigrohres 11 weggeleitet Im Abstand unter dem Einlaßstutzen 10 und oberhalb des Bodentrichters der Kläreinheit 2 ist in dieser eine Elektrodenanordnung 6 zur Elektroflotation angeordnet. Die Elektrodenanordnung 6 besteht aus konzentrisch ineinander und konzenrisch zum Behälter der Kläreinheit 2 angeordneten zylindrischen, sich verbrauchenden Elektroden.
• In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist als mögliche Variante ein Hydrozyklon 1 vor der Kläreinheit 2 eingebaut Die weiteren Einzelheiten der nach der Erfindung aufgebauten Anlage, insbesondere deren verschiedenen Anschlußstutzen und Rohrleitungen, werden im folgenden im Zusammenhang mit der Wirkungsweise der Anlage beschrieben.
• Das Schmutzwasser wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Tauchpumpe über einen gleichfalls nicht dargestellten Schieber und ein Rückschlagventil aus dem Sammelschacht über die strichpunktiert eingezeichnete Leitung in das Hydrozyklon 1 gefördert.
• Aus dem unteren Teil des Hydrozyklons gelangt der Schwebestoff mit einer Korngröße von 80 bis 100 1 über einen Regelschieber und einen Dreiwegehahn durch eine in der Zeichnung punktiert eingetragene Rohrleitung 21 in den Schlammverdichter 3 oder in einen gesonderten Sammelbehälter. Aus dem oberen Austrittsstutzen des Hydrozyklons 1 und über ein Regelventil wird das Schmutzwasser durch den Einlaßstutzen 10 tangential in die Kläreinheit 2 eingeführt Zur Kontrolle der eingestellten Wassermengen dient ein in der Klarwasserleitung angebrachtes Durchflußmeßgerät Die zur wirksamen elektromechanischen Klärung notwendige Stromstärke für die Elektrodenanordnung 6 in der Kläreinheit 2 wird von einer im Bedienungsgebäude untergebrachten Stromquelle gesichert Wenn die sich verbrauchenden Elektroden der Elektrodenanordnung 6 ausgewechselt werden müssen, wird dies durch die entsprechende Veränderung der Stromstärke angezeigt. Durch die Elektroden steigen die flottierten Verunreinigungen auf und gelangen durch das Überlaufsystem über das Abflußrohr 4 in den Öltrübe-Sammelbehälter S. Das Entleeren des Öltrübe-Sammelbehälters 5 erfolgt mit Hilfe der Gravitation über den Stutzen 22. Wenn das Entleeren des Öltrübe-Sammelbehälters 5 erforderlich wird, wird dies durch eine Signalleuchte, die durch Niveauschalter gesteuert ist und an der Steuertafel des Schaltpultes angebracht ist, angezeigt. Der aus der Kläreinheit 2 abgeführte Schlamm, der nach unten in den Schlammverdichter 3 gelangt, wird daraus durch ein Rohr 23 mittels Gravitation herausgeleitet Die Notwendigkeit des Entleerens: wird aufgrund von Vergleichsproben festgestellt, die aus einem Probeentnahmerohr entnommen werden Der Schlammverdichter 3 besteht aus einem verschlossenen Behälter, der ebenfalls einen trichterförmigen, jedoch verschließba ren Boden aufweist Aus der Kläreinheit 2 gelangt das geklärte Wasser über das Steigrohr 11 in den Behälter 7, der als Niveauregler funktioniert, von dort über das Rohr 13 in den Raum 14 und weiter über einen durch den Raum 14 ausgebildeten Überlauf. in den Filter 8. Der Rnllm 14 ist Nach Beendigung der Rückspülung mit Wasser wird bei geöffnetem Luftventil 25 Spülluft durch den Filter 8 gedrückt, aus dem sie mitsamt dem Schmutzwasser durch die Rohrleitung 24 entweicht Nach der Auflockerung durch Luft erfolgt eine weitere Wasserspülung in der beschriebenen Weise.
• Aus dem Klarwasserbehälter 9 gelangt das gereinigte Wasser durch die Rohrleitung 26 zum Verbraucher. Das Niveau im Klarwasserbehälter 9 wird durch einen Niveauanzeiger kontrolliert Die wichtigsten Vorteile der Erfindung sind - Verwirklichung der Elektroflotation in der Kläreinheit 2 mit taqgentialem Einlauf zum Abscheiden von Öl oder Fett - das gleichzeitige und kontinuierliche Abtrennen der Verunreinigungskomponente vor dem Ausflocken sowie das sofortige Abscheiden der ausgeflockten leichten Phase und demzufolge eine Verminderung der Flächenbelastung nach Trokkenstoffen um 60% - Erstellung eines neuen Absetzverfahrens, dessen Durchführung eine raumsparende Anlage ermöglicht - Vereinigung der oben genannten Verfahren durch eine einfache Konstruktion zu einer kontinuierlicharbeitenden Gesamtanlage - alle Verunreinigungen, so die leichte und die schwere Phase, können ohne gesonderte Aggregate durch Gravitation abgeleitet werden - der erforderliche Druck des Schmutzwassers wird ohne gesonderte Aggregate mit Hilfe der Gravitation gesichert.
• Mit Hilfe der Erfindung können Industrieabwässer mit hohem Fest- und Schwebestoffgehalt bzw. durch Öl oder Fett angereicherte Abwässer geklärt bzw. bei einem Minimalverlust regeneriert werden, wonach das Wasser in das vorhandene Wassserwirtschaftssystem zurückgeführt werden kann.
• rings des trichterförmigen Bodens des Schlammverdichters 3 zwischen diesem und dem Filter angeordnet Aus dem Filter 8 wird das gereinigte Wasser durch ein in seinen Einzelheiten nicht dargestellten System in den Klarwasserbehälter 9 geleitet Das den zulässigen Widerstand des Filters entsprechende Wasserniveau sowie die Notwendigkeit der Rückspülung wird durch eine Signalleuchte angezeigt, die an der Schalttafel angebracht ist und von einem Niveauschalter im Behälter 7 gesteuert wird. Aus dem Klarwasserhehälter 9 wird das Spülwasser von einer Pumpe in die Filtereinheit gefördert. Das Spülwasser gelangt durch die Rohrleitung 24 in ein SchmutzwasserSammelbek-.
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Claims (4)

1. Patentanspruche 1. Verfahren zum Klaren von Öl, Fett undloder sonstige Verunreinigungen kleinster Korngröße enthaltendem Abwasser, bei welchem das Abwasser einer Fiotationsreinigung, einer Absetzldärung und einem Filtriervorgangunterworfen wird, da dur eh gekennzeichnet, daß man das Abwasser in eine Kläreinheit tangential unterhalb der Flüssigkeitoberfläche einführt, die Verunreinigungen mittels einer Flektroflotation bei kreisendem Schmutzwasser in eine aufsteigende und absinkende Phase trennt, die aufsteigende Phase in üblicher Weise abführt und die absinkende Phase durch Schwerkraft in einen Schlammverdichter überführt, während man das geklärte Wasser aus dem unteren Bereich des kreisenden Mediums abzieht, filtriert und sammelt.
2. 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Elektroflotation lösliche Metallelektroden verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schmutzwasser mittels eines Hydrozyklus vorreinigt.
4. 4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Kläreinheit, einem Filter und einem Klarwasserbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kläreinheit (2) mit trichterförmigem Boden unter einem Überlauftrichter mit Abflußrohr (41 das in einen unter dem trichterförmigen Boden der Kläreinheit(2) gelegenen Õltrübe-Sammelbehälter (5) mündet, eine Elektrodenanordnung (6) aus konzentrisch angeor#dneten, zylindrischen Elektraden vorgesehen ist, während.ein Steigrohr (11) aus dem trichterförmigen Boden der Kläreinheit (2) in einen Behälter (7) für geklärtes Wasser führt, welcher seinerseits durch ein Rohr (13) mit einem Raum (14) mit Uberfallwehr für geklärtes Wasser verbunden ist, welcher Raum (14) über einem Filter (8) angeordnet ist,. der sich über einem Klarwasserbehälter (9) befindet.

   Die Erfindung betrifft ein- Verfahren- zur künstlichen Reinigung von Abwässern mit einem Gehalt an Öl oder Fett bzw, sonstigen Verunreinigungen, wobei das Abwasser flotiert, abgesetzt und zum Schluß gefiltert wird Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage; die aus einem Klärteil, einem Filter sowie aus Behältern für Oltrübe und gereinigte Wasser besteht.

   In der letzten Zeit erhöhte sich der Industriewasserbedarf weltweit erhebliches wobei parallel dazu entsprechend. größere Abwassermengen anfallen Durch den erforderlichen Schutz: von natürlichen Gewässern sowie durch die Verknappung von natürlichen Wasserreserven wird die Abwasserreinigung bzw.

   dessen Wiederverwendung immer notwendiger.

   Wie allgemein bekannt, werden die Abwässer von Industriebetrieben - z. B. Erdöfraffinerien, Autoreparaturbetrieben, die durch Öl und Feststoffpartikel verunreinigte Abwässer bei der Wäsche bzw aIs. Ablauf von Regenwasser erzeugen - durch mechanische Klärverfahren gereinigt.

   Das verunreinigte Wasser hat im Durchschnitt einen Gehalt an tropfenförmig bzw. als Emulsion vorliegendem Öl oder Fett von 50-5000 mg/.L Die schwebenden Feststoffe haben zum größten Teil eine Größe von mehr als 80-100 > Die Partikel unter 80 FL sind feine kolloidale Verunreinigungen.

   In Abhängigkeit vom gewünschten Reinigungsgrad werden verschiedene Methoden angewandt, die im allgemeinen nach der hier beschriebenen Technologie modifiziert sind. Zum Abscheiden von mechanischen Verunreinigungen werden sogenannte Sandfilter, Trommelfilter bzw. Bogensiebe angewendet. Die Sandfilter sind meistens viereckige# Becken, die der Länge nach durchflossen werden. Grobe Verunreinigungen, wie Öle oder Fette werden in Öl-(Fett-)Abscheidern abgeschieden, die meistens als Filterbecken mit waagerechtem Durchfluß ausgelegt sind. Zum Abscheiden von feinen schwebenden Verunreinigungen werden offene Absetzbecken mit waagerechtem oder senkrechtem Durchfluß verwendet. Die Behandlung der Abwässer mit chemischen Reagenzien erfolgt in Klärbecken, die meistens als senkrechte Gegenstromanlagen mit Rührwerk ausgelegt sind.

   Zum Abscheiden von feinen Verunreinigungen werden die verschiedensten Filter eingesetzt Zum Erreichen der vorgeschriebenen Reinheit werden die Abwässer anschließend zur zusätzlichen Reinigung in biologische Kläranlagen weitergeleitet, die ein- oder mehrstufig ausgelegt sind Bei neuen Technologien ist es üblich, anstelle von Filtern Flotationseinrichtungen zu verwenden, bzw. anstelle von Sandfiltern Vorschiebt- Vakuum- bzw Schlammfilter einzusetzen. Als wichtige Ergänzung von kompletten Kläranlagen müssen noch die verschiedensten Lösungsmittel, Chemikalien, Zuteileranl#agen für Chemikalien, Rührwerke, Pumpen und Kompressoren genannt werden.

   Der abgeschiedene Schlamm wird mit Hilfe von Pumpen zu einer Sammelstelle gefördert und dort weiterbehandelt.

   Bei chemischen Verfahren werden als Koaguliermittel Kalkhydrat sowie Aluminium oder Eisenchlorid oder deren Sulfatlösungen verwendet Die Behandlungsdauer beträgt 2~6 Stunden,,, bei zusätzlicher Reinigung bis zu 2 Tagen. Die Abwasser-Klärsysteme sind bis zu einer Tagesleistung von 5-8000m3 geschlossen, bei größeren Wassermengen offen.

   Die bekannten Klärsysteme sind in den meisten Fällen; unwirtschaftlich, weil die Menge und der Verunreinigungsgrad des Abwassers von der Erzeugerstelle je nach der Zeit unterselifedlich ist, so; daß die Anlage auf die ungünstigsten Parameter ausgelegt wird und daher nicht ständig voll ausgelastet werden kann und daher unökonomisch arbeitet Durch die mengenmäßigen und qualitativeE Schwankungen verbleibt in der Klärtechnoiogie eine gewisse Unsicherheitb und somit ist der Wirkungsgrad der Abwasserklãrung nicht gleichmäßig.

   Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, unter Vermeidung der aufgezählten Unzulänglichkeiten ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, durch weIche gereinigtes Abwasser kontinuierlich von guter Qualität unabhängig von zeitweiligen Belastungsspitzen gewonnen wird.