DE3852883T2 - Wasserkläranlage für die beseitigung von teilchen, die grösser als ein vorbestimmter durchmesser sind. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Wasserkläranlagen und insbesondere eine Vorrichtung für den Einsatz in einer Wasserkläranlage, die die Teilchen aus dem geklärten Wasser entfernt, die größer sind als die vorgeschriebene Teilchengröße.
• Es gibt viele Anwendungen, wo die Beseitigung von Teilchen aus dem Wasser entweder aus ökologischen Gründen gewünscht wird, oder um zu gestatten, daß das Wasser für einen gewünschten Zweck verwendet werden kann. Meistens werden solche Anlagen für industrielle Zwecke verwendet, wie beispielsweise für Papierfabriken, um die Teilchen, die während eines industriellen Prozesses in das Wasser gelangten, vor der Rückführung des Wassers in den Fluß, See oder eine andere Wassermasse, aus der es ursprünglich entnommen wurde, zu entfernen.
• Die zweite und in zunehmendem Maße wichtige Anwendung derartiger Anlagen umfaßt die Reinigung des Wassers für Haushaltzwecke. Derartige Anlagen werden normalerweise von den Städten oder anderen Gemeinden genutzt.
• Wasserkläranlagen gibt es im allgemeinen in zwei Ausführungen, die Absetzanlagen oder Flotationsanlagen. Die Flotationsanlagen erfordern eine viel kleinere Ausrüstung für die gleiche Kapazität der Teilchenbeseitigung und werden daher bevorzugt. Ein Beispiel für eine Flotationswasserkläranlage wird im US-Patent Nr. 4022696 gezeigt, das am 10. Mai 1977 an Dr. Milos Krofta erteilt wurde, der auch hier der Anmelder ist.
• Diese Anlage war in der Lage, die schwebenden Festteilchen oder Teilchen im ankommenden Wasser, das anfangs bis zu 1500 T./Mio. enthält, auf unterhalb 20 T./Mio. zu reduzieren. Während das zu einem geklärten Wasser führt, das für die meisten industriellen Anwendungen zufriedenstellend ist, ist es dennoch möglich, daß Festteilchen im geklärten Wasser vorhanden sind, die eine Größe von mehr als 100 bis 300 um aufweisen. Derartige Teilchen sind groß genug, um die Brauseköpfe, Brausedüsen oder andere sehr kleine Öffnungen zu verstopfen, durch die das Wasser bei häuslichen und einigen industriellen Anwendungen hindurchgeht.
• Damit die Flotationswasserkläranlagen beispielsweise der Ausführung, die im vorangehend erwähnten Patent von Krofta offenbart wird, für Haushalt- und andere Anwendungen genutzt werden dürfen, wo es erforderlich sein kann, daß das Wasser durch kleine Öffnungen hindurchgehen muß, ist es daher notwendig, daß ein zusätzlicher Filtrationsschritt durchgeführt wird. Idealerweise würde eine derartige Filtration in der Kläranlage abgewikkelt. Die Teilchen, die vom Sieb oder einem anderen Filterelement eingefangen werden, verringern jedoch den Strom des geklärten Wassers, und würden, wenn das Filterelement nicht kontinuierlich oder zumindestens regelmäßig gereinigt wird, in kurzer Zeit das Filterelement vollständig blockieren. Selbst wenn der Filter gereinigt wird, bleibt auch das Problem, wie der Aufbau der ausgefilterten Teilchen gesteuert wird. Bis jetzt erforderten räumliche Begrenzungen der Anlage und die Kompliziertheit der Ausrüstung für eine wirksame Reinigung des Filterelementes (der Filterelemente) und das Ausspülen der ausfiltrierten Teilchen, daß eine separate Installation für den Filtrationsschritt mit separaten Tanks, Pumpen, Rohrleitungen und anderen Bauteilen zur Verfügung gestellt wird. Eine derartige separate Anlage und eine separate Ausrüstung sind sowohl hinsichtlich der zusätzlichen Ausrüstung, die erforderlich ist, als auch des zusätzlichen Raumes für die Unterbringung einer derartigen Ausrüstung kostspielig.
• Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, eine Möglichkeit zur Beseitigung von feinen Teilchen zu schaffen, die in eine bekannte Wasserklärvorrichtung eingebaut werden kann, wobei diese aufweist: einen zylindrischen Flotationstank; einen Wagen, der sich über dem Tank dreht; ein Verteilerrohr, das sich mit dem Wagen dreht, um das zu klärende Wasser in den Behälter einzubringen, wobei das Wasser gelöste Luft und eine Flockungschemikalie enthält, die zusammenwirken, um die Teilchen im Wasser zum Aufschwimmen an die Oberfläche des Tanks zu bringen; eine Schaufel, die sich mit dem Wagen dreht, um die Teilchen auf der Oberfläche des Tanks zu sammeln, und um die gesammelten Teilchen auszugeben; einen Sammler zum Lenken des geklärten Wassers von einer Stelle in der Nähe des Bodens des Tanks in einen Bereich zum Speichern des gesammelten geklärten Wassers; und einen Auslaß für das geklärte und ungefilterte Wasser.
• Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist es, eine Flotationswasserkläranlage zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, Teilchen mit einer Größe über einer vorgeschriebenen Größe, wie beispielsweise 100 bis 300 um, kontinuierlich aus dem geklärten Wasser zu entfernen, ohne daß eine kostspielige zusätzliche Installation erforderlich ist.
• Ein weiteres Ziel ist es, eine Möglichkeit zur Beseitigung von feinen Teilchen zu schaffen, bei der entweder 100% oder ein etwas niedrigerer Prozentsatz des gesamten geklärten Wasserstromes filtriert werden können.
• In Übereinstimmung mit dem vorangehend Gesagten stellt diese Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung, die für einen Einsatz in der bekannten Wasserkläranlage konstruiert ist, wobei ein Auslaß für das geklärte und gefilterte Wasser, ein kreisförmiges Filterelement, das Öffnungen aufweist, die kleiner sind als die vorgeschriebene Größe, und das zwischen dem Sammler und dem Auslaß für das geklärte und filtrierte Wasser angeordnet ist, um Teilchen, die größer als die vorgeschriebene Größe sind, aus dem geklärten Wasser zu entfernen, und eine Reinigungseinrichtung, die mit dem Wagen drehbar ist, um die Teilchen aus dem einen kreisförmigen Filterelement zu entfernen, vorhanden sind.
• Das Filterelement ist vorzugsweise ein Sieb.
• Die Reinigungseinrichtung ist vorzugsweise eine Reihe von Brausedüsen, die das Wasser, vorzugsweise gefiltertes, geklärtes Wasser, unter Druck entlang einer Linie von im wesentlichen einer Kante des Siebes zur anderen in einer Dimension lenken, und eine Einrichtung für die Bewegung der Düsenreihe relativ zum Sieb in der anderen Richtung, wodurch der Flüssigkeitsdruck über die gesamte Auslaßseite des Siebes angewendet werden kann. Bei einer ersten Ausführung ist ebenfalls eine zweite Reinigungseinrichtung vorhanden, die auf der Einlaßseite des Siebes wirksam wird, um die Teilchen von dort zu entfernen. Diese zweite Reinigungseinrichtung ist vorzugsweise eine Bürste, die sich um ihre eigene Achse dreht, und sie ist ebenfalls so montiert, daß sie sich im Bereich des geklärten Wassers dreht, um das gesamte Sieb zu erreichen. Wenn das Sieb so angeordnet ist, daß der gesamte oder im wesentlichen der gesamte Strom des geklärten Wassers aufgefangen wird, schließt die Erfindung ebenfalls eine Einrichtung für das Kontrollieren des Aufbaus von feinen Teilchen auf der Einlaßseite des Siebes ein. In der bevorzugten Ausführung schließt das einen Auslaß ein, der einen Teil des nicht gesiebten, geklärten Wassers, typischerweise 20%, entfernt und ihn zurück zum Haupteinlaß für das Rohwasser über ein Luftauflöserohr und eine Pumpe lenkt.
• Bei einer zweiten bevorzugten Ausführung ist das Filterelement ein Paar beabstandeter, konzentrischer, kreisförmiger Siebe, die im Speicherbereich an einer Stelle angeordnet sind, die einen Abstand von den Seitenwänden und dem Boden des Speicherbereiches aufweist. Die Reinigungseinrichtung bei dieser Ausführung umfaßt eine Einrichtung, die im Raum zwischen den Sieben angeordnet ist, um Wasser mit Druck zur Auslaßseite der beiden Siebe zu bringen.
• Genauer gesagt, diese Erfindung betrifft eine Wasserkläranlage, die umfaßt: einen zylindrischen Flotationstank; einen Wagen, der sich über dem Tank dreht; eine erste Einrichtung, die sich mit dem Wagen dreht, um das zu klärende Wasser in den Behälter einzugeben, wobei ein derartiges Wasser gelöste Luft und Flockungschemikalien enthält, die zusammenwirken, um die Teilchen im Wasser zum Aufschwimmen an die Oberfläche des Tanks zu bringen; eine zweite Einrichtung, die sich zumindestens teilweise mit dem Wagen dreht, um die Teilchen an der Oberfläche des Tanks zu sammeln, und um die gesammelten Teilchen auszugeben; und eine dritte Einrichtung, die sich mit dem Wagen dreht, um das geklärte Wasser aus einer Stelle in der Nähe des Bodens des Tanks abzuführen. Die Anlage besitzt ebenfalls einen Auslaß für das geklärte Wasser, ein kreisförmiges Sieb, das Öffnungen aufweist, die kleiner sind als eine vorgeschriebene Größe, und das zwischen der dritten Einrichtung und dem Auslaß für das geklärte Wasser angeordnet ist, um die Teilchen aus dem geklärten Wasser zu entfernen, die größer sind als die vorgeschriebene Größe, und eine Einrichtung, die sich mit dem Wagen dreht, um das Sieb zu reinigen. Die Einrichtung für die Reinigung des Siebes kann eine Bürste in Kontakt mit der Einlaßseite des Siebes, eine Einrichtung für das Drehen der Bürste und eine Einrichtung für die Halterung der Bürste so, daß sie sich mit dem Wagen um die Einlaßseite des Siebes herum dreht, umfassen. Die Einrichtung für die Reinigung kann ebenfalls eine Reihe von Brausedüsen, die so angeordnet sind, daß sie das geklärte Wasser im wesentlichen vom oberen Ende bis im wesentlichen zum unteren Ende der Auslaßseite des Siebes lenken, und eine Stützeinrichtung für die Reihe der Düsen für eine Drehung mit dem Wagen über der Auslaßseite des Siebes umfassen. Bei einer Ausführung der Erfindung wird ein Paar von beabstandeten, konzentrischen, kreisförmigen Sieben in der Nähe der Mitte des Speicherbereiches für das geklärte Wasser mit einem Kopf angeordnet, der eine Reihe von Düsen aufweist, die jedem Sieb gegenüberliegen, und die im Bereich zwischen den Sieben angeordnet sind und sich mit dem Wagen drehen, um die Reinigung der beiden Siebe zu bewirken.
• Bei einer Ausführung der Erfindung, wo 100% des geklärten Wassers gefiltert sind, werden die gewünschten Wasserstände durch Überwachung des Wasserstandes in mindestens einem Bereich und Steuerung entweder der Geschwindigkeit, mit der das Wasser auf die ausgewählten Bereiche angewandt wird, oder vorzugsweise der Geschwindigkeit, mit der das Wasser aus derartigen Bereichen entfernt wird, aufrechterhalten. Bei einer zweiten Ausführung der Erfindung werden die gewünschten Wasserstände aufrechterhalten, indem gestattet wird, daß das überschüssige geklärte Wasser in einen Ableitungsbereich überläuft.
• Der Aufbau der entfernten Teilchen im Speicherbereich für geklärtes Wasser, der die Strömungsmenge verändern könnte, wird bei einer Ausführung der Erfindung gesteuert, indem gespült und eine ausreichende Menge des ungefilterten geklärten Wassers, beispielsweise 20%, entleert werden, um einen Aufbau derartiger Teilchen zu verhindern. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Strömungsweg des geklärten Wassers, das derartige Teilchen trägt, zu einem Überlaufauslaß beibehalten.
• Die vorangegangenen und weitere Ziele, die charakteristischen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfindung sichtbar, wie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird. Es zeigt
• Fig. 1 eine Teildraufsicht einer Wasserkläranlage, bei der die Vorrichtung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung zum Einsatz kommt,
• Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Anlage, die in Fig. 1 gezeigt wird,
• Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung, die in der Anlage der Fig. 1 und 2 in Übereinstimmung mit den Erkenntnissen dieser Erfindung eingesetzt wird,
• Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung einer zweiten bevorzugten Ausführung der Erfindung.
• Die Wasserkläranlage 10, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, ist im Grunde genommen die Anlage des vorangehend erwähnten Patentes 4022696 von Krofta mit bestimmten Abänderungen, die hierin diskutiert werden, um die Erkenntnisse und die Vorrichtung dieser Erfindung einzubeziehen. Bis zu dem Umfang, in dem die Anlage dieser Erfindung die gleiche ist wie die, die im vorangehend erwähnten Patent beschrieben wird, muß die Beschreibung der Anlage hierin nur ausreichend detailliert so erfolgen, daß ein Verständnis für die vorliegende Erfindung erreicht wird. Für eine vollständigere Beschreibung der Wasserkläranlage muß man sich auf das Patent beziehen.
• Die Anlage besteht aus einem zylindrischen Flotationstank 12, der einen Wagen 14 aufweist, der für eine Drehung über dem Tank angeordnet ist. Wie man am besten in Fig. 1 sehen kann, besteht der Wagen 14 aus einem Rahmen mit einem Paar Seitenstangen 16A und 16B, die an ihrem abgelegenen Ende durch eine bogenförmige Stange 18 verbunden sind, und die an einer Stelle über die Mitte der Anlage hinaus durch eine Querstange 20 verbunden sind, hinter der sich eine C-förmige Abschlußstange 22 befindet. Der Rahmen 14 wird durch die Rollen 24, die auf der Oberseite der Außenwand 26 des Tanks 12 laufen, und eine Rolle 28 getragen, die auf der Oberfläche einer Innenwand 30 der Anlage läuft. Die Rolle 28 führt eine Umdrehung um die Oberfläche der Wand 30 aus, während die Rollen 24 eine Umdrehung um die Oberfläche der Wand 26 ausführen.
• Das Innere des zylindrischen Tanks 12 ist ein Speicherbereich 34 für geklärtes Wasser, dessen Außenumfang durch eine Wand 36 begrenzt wird, die am Wagen 14 angebracht ist, und dessen Innenfläche durch die Wand 30 bestimmt wird. Der Bereich 34 ist in die Teilbereiche 34A und 34B durch ein Sieb 38, das im Bereich 34 angeordnet ist, unterteilt. Wie man in Fig. 1 am besten sehen kann, zeigt das Sieb 38 eine kreisförmige Form und ist für die Leichtigkeit der Installation und des Herausnehmens in Form von drei Abschnitten ausgebildet, die an den Verbindungsstellen 40 verbunden sind. Während das Sieb in Fig. 1 in drei Abschnitte unterteilt gezeigt wird, ist es offensichtlich, daß das Sieb in jede Anzahl von gewünschten Abschnitten unterteilt werden kann, oder daß es ein einziges Teil sein kann, was vom Verwendungszweck abhängt.
• Das Innere des Speicherbereiches 34 für geklärtes Wasser ist ein zylindrischer Klärschlammspeicherbereich 42, der in einer Dimension durch die Wand 30 und in der Innendimension durch das Einlaßrohr 44 begrenzt wird. Das zu klärende Wasser wird der Anlage durch das Einlaßrohr 44 und das Verteilerrohr 46 zugeführt, wobei sich dieses Rohr mit dem Wagen 14 dreht. Eine Vielzahl von Rohren (nicht gezeigt) erstreckt sich vom Rohr 46 aus nach unten in den Tank 12 und lenkt Wasserstrahlen in verschiedenen Höhen in den Tank 12. Das Wasser, das der Anlage durch das Rohr 44 zugeführt wird, enthält Luft und eine Flokkungschemikalie, wie beispielsweise Alaun, die darin aufgelöst sind. Das führt dazu, daß sich die Teilchen im Einlaßwasser um die Luftblasen im Wasser herum bilden und ansammeln und zur Oberfläche des Tanks 12 steigen; eine derartige Flotation tritt in der bekannten Weise auf. Eine Schaufel 50, die für eine Drehung mit dem Wagen 14 montiert ist, sammelt den Klärschlamm von der Oberfläche des Tanks 12 und führt den gesammelten Klärschlamm durch das Rohr 52 und den Bereich 42 zum Klärschlammauslaßrohr 54. Jeglicher Klärschlamm, der sich am Boden des Tanks 12 ansammelt, wird durch die Kanäle 55 und 56 entfernt.
• Eine Vielzahl von Rohren 60 erstreckt sich von der Wand 36 in den Tank 12 an einer Stelle wenige Zentimeter vom Boden des Tanks entfernt. In Fig. 1 werden drei Rohre 60 gezeigt. Indem die Teilchen zur Oberfläche des Tanks 12 aufschwimmen, wird das Wasser am Boden des Tanks im Bereich der Rohre 60 geklärt. Dieses geklärte Wasser gelangt unter der Wirkung der Schwerkraft durch eine Vielzahl von Öffnungen (nicht gezeigt), die in jedem Rohr gebildet werden, und durch die Rohre 60 in den Speicherbereich 34 für geklärtes Wasser. Die Wand 36 und das Rohr 60 sind am Wagen 14 angebracht und drehen sich in Übereinstimmung mit diesem. Wie im US-Patent Nr. 4022696 vom Anmelder angeführt wird, liefert eine Gummidichtung, die am unteren Rand der Wand 36 angebracht ist, eine bewegliche Sperre zwischen dem Tank 12 und dem Speicherbereich 34 für geklärtes Wasser.
• Während das Wasser in den Bereich 34 gelangt, und insbesondere in den Bereich 34A dieses, war der größte Teil der Teilchen daraus entfernt worden, und es ist für die meisten Verwendungen angemessen geklärt; dennoch sind Teilchen in einem derartigen Wasser mit einer Größe von über 100 bis 300 um vorhanden. Wie vorangehend aufgezeigt wurde, sind Teilchen dieser Größe groß genug, um die Brauseköpfe und andere kleine Öffnungen zu verstopfen.
• Daher wird in Übereinstimmung mit den Erkenntnissen dieser Erfindung das Sieb 38 im Bereich 34 zwischen den Einlaßöffnungen von den Rohren 60 und dem Auslaß 64 für geklärtes Wasser angeordnet. Die Größe der Öffnungen im Sieb 38 wird mit der Anwendung variieren, liegt aber im typischen Fall im Bereich von 100 bis 200 um. Daher sind in dem Wasser, das durch das Sieb 38 zum Bereich 34B und durch den Auslaß 64 herausgelangt, alle Teilchen mit einer Größe über der Siebgröße entfernt worden. Da es wichtig ist, daß das gesamte Wasser vom Bereich 34A zum Bereich 34B eher durch das Sieb 38 hindurch als über die Oberfläche des Siebes hinweg gelangt, muß die Höhe des Siebes 38 höher sein als der maximal erwartete Wasserstand im Bereich 34. Wie man am besten in Fig. 2 sehen kann, ist der Wasserstand 65 im Tank 12 höher als der Wasserstand 67 im Speicherbereich 34A, der wiederum höher ist als der Wasserstand 69 im Speicherbereich 34B. Dadurch wird das Ziel der Sicherung einer 100%igen Filtration erreicht, indem das Sieb 38 mindestens so hoch gehalten wird wie der höchste Wasserstand in der Anlage, der Wasserstand 65. Das erfordert jedoch, daß alle Wasserstände so bleiben, wie in Fig. 2 gezeigt wird. In der Anlage des vorangehend erwähnten Patentes von Krofta können die gewünschten Wasserstände durch Benutzung eines Überlaufregelventils beibehalten werden. In der Anlage der Fig. 2 ist eine derartige Überlaufregulierung nicht anwendbar. Daher wird ein Monitor 71 für die Füllstandsregelung, der eine Ausgangsleitung 73 aufweist, im Speicherbereich 34B gezeigt. Das Ausgangssignal in der Leitung 73 kann genutzt werden, um ein Ventil 75 in der Einlaßleitung 44 für ungeklärtes Wasser zu steuern, oder um ein Ventil 77 im Auslaßrohr 98 aus dem Speicherbereich 34B zu steuern. In beiden Fällen können die gewünschten Wasserstände aufrechterhalten werden, wodurch gesichert wird, daß 100% des geklärten Wassers, das aus der Anlage ausgegeben wird, filtriert werden.
• Ein größeres Problem beim Sieb, wie beispielsweise beim Sieb 38 in einer Wasserkläranlage, ist, daß das Sieb schnell durch die ausfiltrierten Teilchen verstopft wird und daher eventuell den Strom des geklärten Wassers blockieren würde, wenn nicht eine Einrichtung für die kontinuierliche Reinigung des Siebes vorgesehen würde. In Abhängigkeit von der Ausführung könnte eine derartige Blockierung normalerweise innerhalb einer Einsatz zeit von 5 Minuten bin zu einer halben Stunde ohne Reinigung auftreten. Bis jetzt gab es kein wirksames Verfahren der kontinuierlichen Reinigung des Siebes in einer Wasserkläranlage, und es war daher nicht möglich, ein Sieb in derartigen Anlagen vorzusehen. In Übereinstimmung mit den Erkenntnissen einer ersten Ausführung dieser Erfindung wird jedoch eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die (a) die äußere oder Einlaßseite des Siebes reinigt, (b) einen Wasserdruck auf die innere oder Auslaßseite des Siebes anwendet, um die vom Sieb eingeschlossenen Teilchen zu lockern und zu entfernen, wobei derartige Teilchen in die Kammer 34A gedrückt werden, und (c) die Teilchen wegspült, die durch das Sieb ausfiltriert und von diesem entfernt wurden.
• Mit Bezugnahme auf Fig. 3 in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 sieht man, daß ein Paar weicher Bürsten 70 vorhanden ist, die vertikal angrenzend an und in Berührung mit der Einlaßseite des Siebes 38 in Positionen angeordnet sind, die voneinander einen Abstand von etwa 1800 aufweisen. Jede Bürste 70 ist an einer Welle 72 befestigt, die durch ihre Mitte verläuft, wobei die Welle mit einem geeigneten Getriebe verbunden ist, wenn erforderlich, um mit einer relativ niedrigen Drehzahl durch einen Motor 74 gedreht zu werden. Die Bürsten 70 werden sich typischerweise mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 100 U/min. drehen. Jede Welle 72 geht durch eine Halterung 78 hindurch, die am Rahmen 14 befestigt ist. Die Bürsten 70 drehen sich somit mit dem Rahmen. Der Abstand zwischen den Bürsten und der Rolle 28 ist so, daß bewirkt wird, daß sich die Bürsten, während sich der Rahmen dreht, über die gesamte äußere oder Einlaßfläche des Siebes 38 bewegen.
• Ebenfalls durch jede Halterung 78 wird ein Einlaßrohr 80 geführt, das geklärtes Wasser enthält und vorzugsweise geklärtes Wasser, aus dem die großen Teilchen entfernt wurden (d. h., gefiltertes Wasser aus dem Auslaß 98). Das Wasser im Rohr 80 wird durch den Kopf 82 zu einer Vielzahl von Düsen 84 gebracht, von denen jede einen Schauer 85 des Hochdruckwassers gegen die innere oder Auslaßseite des Siebes 38 lenkt. Der vertikale Abstand zwischen den Düsen 84 und die Dispersion des Wasserschauers aus diesen ist so, daß der Kopf 82 bewirkt, daß das Wasser längs einer kontinuierlichen Linie des Siebes 38 von dessen Oberseite zum Boden schauerartig gelangt.
• Das Wasser aus jedem Rohr 80 wird ebenfalls durch das Rohr 86 zum Brausekopf 88 abgelenkt, der einen Schauer des geklärten Hochdruckwassers 90 gegen die entsprechende Bürste 70 lenkt, um die Teilchen, die vom Sieb durch die Bürste entfernt werden, auszuwaschen und abzuspülen.
• Das Wasser aus den Schauern oder Strahlen 85 lockert und entfernt die Teilchen, die vom Sieb 38 eingeschlossen werden, wobei gestattet wird, daß die Teilchen vom Sieb leicht mittels der Bürste 70 entfernt werden, und es verhindert, daß die Teilchen durch das Sieb hindurch mittels der Bürste in den Bereich 34B gedrückt werden. Das Wasser aus den Wasserstrahlen 85, das durch das Sieb 38 gelangt, spült in Verbindung mit dem Wasser im Schauer 90 die vom Sieb und der Bürste entfernten Teilchen weg und transportiert die entfernten Teilchen zu den Auslaßöffnungen 94 und 96. Das geklärte Wasser, das durch das Sieb 38 gelangt, und aus dem daher die Teilchen von weniger als 100 bis 300 um entfernt wurden, tritt aus der Anlage durch das Auslaßrohr 98 aus.
• Um einen Aufbau der entfernten Teilchen im Bereich 34A zu verhindern, und um somit eine gleichmäßige Strömungsmenge beizubehalten, wird etwa 20% des geklärten Wassers im Bereich 34A durch den Boden dieses Bereichs und durch die Rohre 94 und 96 entfernt. Das Wasser in diesen Rohren gelangt durch ein Luftauflösungsrohr (ADT) 99 und eine Pumpe (nicht gezeigt), die derartiges Wasser wieder zum Einlaßrohr 44 zurückbringt. Ein Teil des geklärten Wassers, das durch das Rohr 98 ausgegeben wird, beispielsweise 25% von diesem Wasser, kann durch die Rohre 80 in die Anlage zurückgeführt werden, um für die Reinigung des Siebes und das Ausspülen der Teilchen eingesetzt zu werden. Da jedes Rohr 80 an einer entsprechenden Halterung 78 befestigt ist, die wiederum am Rahmen 14 befestigt ist, dreht sich jeder Kopf 82 und die Düse 88 um das Sieb 38 in Verbindung mit der entsprechenden Bürste 70.
• Fig. 4 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführung der Erfindung, die in mehrerer Hinsicht von der Ausführung abweicht, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wird. Erstens ist die Herstellung und das Betreiben dieser Ausführung der Erfindung weit weniger kostspielig. Zweitens wird bei dieser Ausführung der Erfindung nur ein Prozentanteil des geklärten Wassers gefiltert, beispielsweise 50 bis 60% des geklärten Wassers, anstelle der 100% des gefilterten Wassers wie in der Ausführung der Fig. 1 bis 3. Diese Ausführung der Erfindung wäre daher für Verwendungen geeignet, wo ein Teil des Wasser beispielsweise für Haushaltzwecke eingesetzt wird, wo es erforderlich sein kann, daß das Wasser durch kleine Öffnungen hindurchgeht, während das übrige Wasser für industrielle oder andere Zwecke eingesetzt wird, wo das Vorhandensein einer kleinen Menge von Teilchen mit einer Größe von über 100 bis 300 um akzeptabel ist. Drittens wird die Reinigung des Siebes, in diesem Fall der zwei Siebe, durch Anwendung eines Wasserdruckes bewirkt, der nur auf die Auslaßseite der Siebe angewendet wird, und Bürsten oder eine andere Reinigungsvorrichtung auf der Einlaßseite des Siebes werden nicht benutzt. Viertens werden die gewünschten Wasserstände eher durch die einfachere Überlaufsteuerung aufrechterhalten als dadurch, daß der kostspieligere Monitor und die Ventile erforderlich sind.
• Betrachtet man die zweite Ausführung detaillierter, so wird der Speicherbereich 34 für geklärtes Wasser in die drei Bereiche 34X, 34Y und 34Z unterteilt. Die Bereiche 34X und 34Z werden durch die Wand 100 getrennt, die in zwei teleskopischen Abschnitten 102 und 104 ausgeführt ist. Der Abschnitt 102 ist am Boden des Speicherbereiches 34 befestigt, während der Abschnitt 104 aus Gründen angehoben oder abgesenkt werden kann, die später detaillierter mit Bezugnahme auf den Abschnitt 102 diskutiert werden, um die Höhe der Wand 100 zu verändern.
• Der Bereich 34X wird vom Bereich 34Y durch ein Paar beabstandeter, konzentrischer kreisförmiger Siebe getrennt, die im Bereich 34Y montiert sind und durch eine Rahmenkonstruktion 108 getragen werden, die einen stabilen Boden 110 aufweist. Jedes Sieb 38A und 38B zeigt die gleiche Ausführung wie das Sieb 38 der ersten Ausführung und führt die gleiche Filtrationsfunktion durch. Das geklärte, gefilterte Wasser, das durch den Bereich 34Y hindurchgeht, wird aus der Anlage durch ein Auslaßrohr 112 entfernt. Ungefiltertes, geklärtes Wasser, das in den Bereich 34X strömt, wird aus der Anlage durch das Auslaßrohr 214 entfernt.
• Ein Spritzkopf 113, der so angeschlossen ist, daß er durch das Rohr 80 versorgt wird, das durch die Halterung 78 hindurchgeht, ist im Bereich 34Y im wesentlichen in der Mitte zwischen den Sieben 38A und 38B angeordnet. Wie bei der ersten Ausführung wird ein Teil des gefilterten, geklärten Wassers aus dem Auslaß 112 zum Rohr 80 gepumpt oder diesem anderweitig zugeführt. Der Spritzkopf 113 weist eine erste Reihe von Düsen 114 auf, die einen Hochdruckschauer aus gefiltertem, geklärtem Wasser zum Sieb 38A lenkt, und eine zweite Reihe von Düsen 116 auf der Seite des Kopfes, die den Düsen 114 gegenüberliegt, die einen Hochdruckschauer 118 aus gefiltertem, geklärtem Wasser auf das Sieb 38B lenkt. Das Hochdruckwasser, das auf die Auslaßseite der beiden Siebe gelenkt wird, ist wirksam, um die Teilchen, die von den Sieben eingeschlossen werden, zu lockern und zu entfernen, und um die Siebe ausreichend sauber zu halten, damit ein kontinuierlicher Strom des geklärten Wassers dort hindurch gestattet wird. Wie bei der vorangegangenen Ausführung der Erfindung, dreht sich der Kopf 113 mit einer relativ niedrigen Drehzahl um den Bereich 34Z herum, um die gesamte Fläche der Siebe 38 zu reinigen, da das Rohr 80 an der Halterung 78 angebracht ist, die wiederum an dem sich drehenden Rahmen angebracht ist. In Abhängigkeit von der Größe der Anlage, der Drehzahl der Rahmendrehung und anderen Faktoren kann ein einzelner Kopf 113 eingesetzt werden, oder es können zwei oder mehrere derartige Köpfe genutzt werden.
• Beim Betrieb gelangt das geklärte Wasser, das von den Rohren 60 im Tank 12 gesammelt wird, durch eine oder mehrere Öffnungen 120 im Boden der Wand, 36 in den Bereich 34X. Wie vorangehend dreht sich die Wand 36 mit dem Wagen 14, und zwischen dem Boden dieser Wand und dem Boden des Tanks wird eine Dichtung 122 angebracht, um ein Durchsickern von Wasser zu verhindern. Das Wasser, das in den Bereich 34X strömt, füllt diesen Bereich mit geklärtem Wasser und folgt ebenfalls einem Strömungsweg unter der Bodenwand 110 des Bereiches 34Y und über die Wand 104 in den Bereich 34Z. Das Wasser, das diesen Weg nimmt, trägt mit sich die Teilchen, die sich auf dem Boden des Bereiches 34X ansammeln und bewirkt, daß ein gewisser Prozentanteil dieser Teilchen in den Bereich 34Z hinein- und durch den Auslaß 214 herausströmt. Der Bereich 34Y, der über dem Boden des Bereiches 34X montiert ist, sieht einen Strömungsweg für das Wasser und die Teilchen unter dem Bereich 34Y zum Bereich 34Z vor.
• Anders als bei der ersten Ausführung der Erfindung, die vorher beschrieben wurde, wird daher bei der Ausführung der Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt wird, nur ein Teil des geklärten Wassers, das in den Speicherbereich 34 für geklärtes Wasser strömt, gefiltert und gelangt zum Auslaß 112 für gefiltertes Wasser. Das restliche geklärte Wasser, das ungefiltert ist, und das tatsächlich einige zusätzliche Teilchen aufweist, die aus dem gefilterten Wasser entfernt wurden, strömt über die Wand 100 und durch den Bereich 34Z zum Auslaßrohr 214. Der Prozentanteil des geklärten Wassers, der gefiltert wird, wird durch die Höhe der Wand 100 bestimmt. Wenn diese Wand auf im wesentlichen den Wasserstand im Tank 12 angehoben wird, werden im wesentlichen 100% des Wassers gefiltert, und das Wasser, das durch den Bereich 34Z und das Rohr 214 herausströmt, ist im Grunde genommen der Überlauf, um den Flüssigkeitsstand zu steuern, wobei die Notwendigkeit eines Meßfühlers 71 und der Ventile 75 und/oder 77 eliminiert wird. Wenn die Wand abgesenkt wird, strömt ein Prozentanteil des geklärten Wassers, der durch den Einlaß 120 zugeführt wird, über die Wand in den Bereich 34Z. Bei typischen Anwendungen würden 40 bis 50% des geklärten Wassers, das durch die Öffnung oder die Öffnungen 120 eingegeben wird, überlaufen und durch den Auslaß 214 als ungefiltertes, geklärtes Wasser hindurchgehen.
• Es wird daher eine Vorrichtung für einen Einsatz in einer vorhandenen Wasserkläranlage geliefert, die gestattet, daß Teilchen über einer vorgeschriebenen Größe aus dem geklärten Wasser in der Anlage entfernt werden. Genauer gesagt, es wird ein Filtersieb in der Anlage zwischen dem Einlaß für das geklärte Wasser und den Auslaßöffnungen angeordnet, und es wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die sich mit einem vorhandenen Rahmen (obgleich der Rahmen etwas zu modifizieren sein könnte) dreht, um eine kontinuierliche Reinigung des Siebes und ein kontinuierliches Abspülen der Teilchen, die vom Sieb gesammelt werden, zu gestatten. Die gewünschten Wasserstände werden in der gesamten Anlage aufrechterhalten.
• Während bei den bevorzugten Ausführungen, die vorangehend beschrieben wurden, ein Sieb als Filterelement gezeigt wurde, könnten ein poröses Material oder ein anderes Filterelement, das in der Lage ist, Teilchen über einer vorgeschriebenen Größe zu entfernen, eingesetzt werden. Während das Sieb stationär war und die Bürsten sowie die Köpfe, die für die Reinigung des Siebes und das Spülen eingesetzt werden, bei der bevorzugten Ausführung gedreht wurden, liegt es gleichermaßen in der Absicht der Erfindung, daß eine kontinuierliche relative Bewegung zwischen dem Filterelement und den Reinigungselementen vorhanden ist, und das kann durch Drehen entweder eines oder beider Elemente erreicht werden. Die genaue Konfiguration wird mit der Anwendung variieren. Die Beschaffenheit und die Stelle des Siebes oder der Siebe werden ebenfalls mit der Anwendung variieren, wie es der Fall bei der spezifischen Konfiguration ist, die für die Reinigung und das Spülen verwendet wird. Während zwei Bürsten 70 und Köpfe 82 oder Köpfe 113 für die bevorzugten Ausführungen gezeigt wurden, können daher in Abhängigkeit von der Drehzahl der Elemente und der Größe der Anlage nur ein Satz Reinigungselemente bei bestimmten Anwendungen erforderlich sein, und es können drei oder mehrere Sätze Reinigungselemente bei anderen Anwendungen benötigt werden. Während bei der ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung Bürsten gezeigt wurden, können außerdem eine Rakel oder ein anderes geeignetes Element für diesen Zweck eingesetzt werden. Ein Vakuum oder ein anderes Reinigungselement kann ebenfalls bei den entsprechenden Anwendungen genutzt werden.

Claims (12)

1. Wasserklärvorrichtung mit

einem zylindrischen Flotationstank (12);

einem Wagen (14), der sich über dem Tank dreht;

einem mit dem Wagen (14) sich drehenden Verteilerrohr (46) zum Eingeben von zu klärendem Wasser in den Tank (12), wobei das Wasser gelöste Luft und eine Flockungschemikalie enthält, die zusammenwirken, um Teilchen in dem Wasser zum Aufschwimmen an die Oberfläche des Tanks (12) zu bringen;

einer sich mit dem Wagen (14) drehenden Schaufel (50) zum Sammeln von Teilchen an der Oberfläche des Tanks (12) und zum Ausgeben der gesammelten Teilchen;

einem Sammler (60) zum Lenken von geklärtem Wasser von einer Stelle in der Nähe des Bodens des Tanks in einen Bereich (34A, 34X) zum Speichern des gesammelten geklärten Wassers;

einem Auslaß (94, 96, 104) für geklärtes und ungefiltertes Wasser;

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Auslaß (64, 98, 112) für geklärtes und ungefiltertes Wasser vorgesehen ist;

ein kreisförmiges Filterelement (38, 38A, 38B), das Öffnungen hat, die kleiner sind als eine vorbestimmte Größe, zwischen dem Sammler (60, 120, 34X) und dem Auslaß (64, 98, 112) für geklärtes und ungefiltertes Wasser angeordnet ist, um Teilchen, die größer als die vorbestimmte Größe sind, aus dem geklärten Wasser zu entfernen; und

eine Reinigungseinrichtung (70; 82, 84; 88; 90; 113, 114, 116), die mit dem Wagen drehbar ist, um Teilchen aus dem einen kreisförmigen Filterelement zu entfernen, vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das kreisförmige Filterelement ein Sieb ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Reinigungseinrichtung eine Bürste (70), die mit der Einlaßseite des Siebs (38) in Kontakt ist, eine Antriebseinrichtung (72, 74) zum Drehen der Bürste und eine Stützeinrichtung (78) zum Haltern der Bürste für die Drehung mit dem Wagen (14) um die Einlaßseite des Siebs (38) herum aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 3, bei welcher die Reinigungseinrichtung eine Reihe von Brausedüsen (84), die so angeordnet sind, daß sie geklärtes Wasser im wesentlichen vom oberen Ende im wesentlichen bis zum unteren Ende der Auslaßseite des Siebs (38) lenken, und eine Stützeinrichtung (78) zum Haltern der Reihe von Düsen für die Drehung mit dem Wagen (14) über die Auslaßseite des Siebs (38) hinweg aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher die Reinigungseinrichtung Mittel (86, 88) aufweist, die sich mit dem Wagen drehen können, um Teilchen aus der Bürste (70) auszuspülen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit einer Rezirkuliereinrichtung (80) zum Lenken eines Teiles des geklärten Wassers zu der Reinigungseinrichtung.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, bei welcher die Mittel (86, 88) einen Brauseapparat (90) zum Spritzen von Wasser mit Druck auf die Einlaßseite des mindestens einen Siebs (38) und der Bürste (70) aufweist, wobei die entfernten Teilchen zu dem Auslaß (94, 96) für geklärtes und ungefiltertes Wasser strömen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welchem das kreisförmige Filterelement ein Paar beabstandeter, konzentrischer kreisförmiger Siebe (38A, 38B) aufweist, wobei die Reinigungseinrichtung eine Sprüheinrichtung (113, 114, 116) aufweist, die in dem Raum zwischen den Sieben (30A, 30B) angeordnet ist, um Wasser mit Druck auf die Auslaßseiten der beiden Siebe (30A, 30B) aufzubringen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welcher die Reinigungseinrichtung eine Vorrichtung (82, 84, 113, 114) zum Aufbringen von geklärtem Wasser mit Druck auf die Auslaßseite des Filterelements aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Vorrichtung zum Aufbringen von Wasser mit Druck mindestens einen Sprühkopf (113) aufweist, der zwischen den Sieben (38A, 38B) angeordnet ist und eine Reihe von Brausedüsen (114, 116), die auf jedes Sieb (38A, 38B) weisen, hat, wobei jede Reihe von Brausedüsen (114, 116) dafür ausgebildet ist, Wasser mit Druck entlang einer Linie von der Oberkante des entsprechenden Siebs bis zu dessen Unterkante aufzubringen; und bei welcher die Reinigungseinrichtung Mittel (14, 78) aufweist, um den Kopf um den Bereich (34Y) zwischen den beiden Sieben (38A, 38B) zu drehen, wodurch Druckwasser auf die gesamte Auslaßseite eines jeden Siebs (38A, 38B) aufgebracht werden kann.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (100) zum Steuern des prozentualen Anteils des geklärten Wassers, das durch den Auslaß (112) für gefiltertes Wasser und den Auslaß (104) für ungefiltertes Wasser hindurchgeführt wurde.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Einrichtung (71, 73, 75, 77) zum Steuern der relativen Wasserstände zwischen dem Flotationstank (12), dem Speicherbereich (34A) für geklärtes Wasser und dem Speicherbereich (34B) für geklärtes und gefiltertes Wasser.