DE4138848C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung einer Teilstromflotation mit gesteuerter Rückführung von Reinwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung emulgierter Inhaltsstoffe aus Wasser durch Teilstrom­ flotation, mittels einer Mischeinrichtung, einer mit der Mischeinrichtung in Strömungsverbindung stehenden Luftsättigungseinrichtung und mittels eines der Misch­ einrichtung nachgeordneten Reaktionsbehälters.

Derart verunreinigte Wässer, beispielsweise kohlenwas­ serstoffhaltige Emulsionen, sind ein in der Industrie häufig vorkommendes Problem. Sie treten beispielsweise in Kühlwasserkreisläufen, in der metallverarbeitenden Industrie als Schneid- und Kühlemulsion, in der Entkon­ servierung, bei der Autowäsche und insbesondere bei Verwendung von Hochdruckreinigern zur Säuberung ölver­ schmutzter Flächen auf. Die Behandlung solcher Wässer mit Leichtflüssigkeitsabscheidern ist nur für die Vor­ abscheidung geeignet.

Um die behördlich vorgegebenen Einleitwerte für die Abwasserkanalisation einzuhalten, ist eine Emulsions­ spaltung notwendig. Ein dabei häufig angewendetes Ver­ fahren ist die Entspannungsflotation. Bei der Emulsi­ onsspaltung durch Entspannungsflotation unterscheidet man im wesentlichen Vollstromflotation und Teilstrom­ flotation. Bei der Vollstromflotation wird das zu be­ handelnde Rohabwasser von eventuell vorhandenen Fest­ stoffen befreit, luftgesättigt, auf einen für ein Flockungsmittel erforderlichen pH-Wert eingestellt, mit dem Flockungsmittel versetzt und in einem Reaktions­ behälter entspannt. Bei der Entspannung wird die im Wasser gelöste Luft in Form von Mikrobläschen, die die Flocken an die Oberfläche transportieren, frei. Die auf diese Weise entstandene Flockenschicht wird abgezogen und das gereinigte Wasser auf den für die Einleitung in die Abwasserkanalisation notwendigen pH-Wert einge­ stellt. Nachteilig ist dabei der relativ hohe Flockungsmittelbedarf und die Aufsalzung durch mehrma­ lige pH-Wertkorrektur.

In der DE 37 13 439 A1 wird eine ungesteuerte Teilstromflotation beschrieben, bei der ein Teilstrom aus dem vorgeklärten Wasser abgezogen und mit Luft ver­ setzt wird. Dabei wird aus einem Wasserbecken angesaug­ tes Abwasser über eine Venturidüse mit Flockungschemi­ kalien versetzt und in einen Flockungsbehälter ent­ spannt. Dieser Ablauf läuft ungesteuert und kann einem Breitbandabwasser nicht angepaßt werden.

Aus einer Werbeschrift der Fa. Maschinenfabrik H. Gei­ ger, Karlsruhe, GIN 4700, November 1972, "Entspannungsflotationsanlagen" ist eine Direktflota­ tion bekannt, die nicht oder nur bedingt steuerbar ist. Daraus resultiert eine nur ungenügende Ausnutzung des verwendeten Flockungsmittels, woraus eine sehr hohe Ab­ fallquote resultiert.

Aus H.H. Hahn; "Wassertechnologie", Springer-Verlag, Berlin, 1987, Seiten 225 bis 238 ist eine Klärung von Wasser bekannt, die sich auf mechanisch-biologische Kläranlagen bezieht, bei denen Betriebsparameter und pH-Wert-Einstellungen beachtet werden müssen. Biolo­ gisch-mechanische Kläranlagen arbeiten mit einer be­ stimmten Bakterienkultur, die die biologische Klärung des Haushalts- und Fäkalienabwassers bewerkstelligen. Stellt man diese pH-Werte nicht ein, so finden die die Klärung bewirkenden Bakterien keine geeignete Umgebung vor, in der sie leben und ihre Wirkung entfalten kön­ nen. Für jedes der in dem Industrie-Abwasser enthalte­ nen Schwermetallsalz ist ein anderer, individueller pH- Wert einzustellen; es gibt beispielsweise Blei- oder Eisensalze, die bei einem pH-Wert von 2.8 bis 3.2 aus­ fallen, während Kupfer-Salze bei pH 7.8 und Chrom-Salze bei pH 11 ausfallen. Die pH-Werte sind je nach Bela­ stung des jeweils zu klärenden Abwassers nacheinander einzustellen. Wenn ein Gemisch aus diesen Salzen im Ab­ wasser aus Fassadenreinigungen enthalten ist, wird fraktioniert gefällt.

In der DE 37 29 995 A1 wird eine Direktflotation be­ schrieben, bei der das bereits gereinigte Wasser mit Luft gesättigt, mit dem Rohabwasser vermischt, der pH- Wert für das Flockungsmittel eingestellt und das Flockungsmittel zugegeben wird. Die weitere Verfahrensweise ist die gleiche wie bei der Vollstromflotation. Der Vorteil liegt in der besseren Ausnutzung der zuzugeben­ den Chemikalien. Allerdings ist die zu flotierende Was­ sermenge größer. In den meisten Fällen muß das Reinwas­ ser vor der Ableitung auf den behördlich vorgegebenen pH-Wert eingestellt werden. Je nach pH-Wert des Rohab­ wassers und des für das Flockungsmittel erforderlichen pH-Wertes erfolgt eine mehr oder weniger starke Aufsal­ zung. Diese Aufsalzung stellt häufig eine starke Ein­ schränkung der Wiederverwendungsfähigkeit des gereinig­ ten Wassers dar. Eine ebensolche pH-Wert-Regelung ist schließlich auch aus der DE 36 38 023 A1 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von Chemikalien bei der Teilstromflotation, insbesondere für Rohabwässer mit stark schwankenden pH- Werten, zu minimieren und eine verringerte Aufsalzung bei geringerem Schlammanfall zu erreicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Wasser nach der Flotation und der Abtrennung des Flotats durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Reinwasserbehälter geleitet wird, wobei in dem zweiten Reinwasserbehälter eine pH-Endwerteinstellung erfolgt und aus dem ersten Reinwasserbehälter und aus dem zwei­ ten Reinwasserbehälter ein variierbarer Reinwasser- Teilstrom über die Luftsättigungseinrichtung in die dem Reaktionsbehälter vorgeschaltete Mischeinrichtung zu­ rückgeleitet wird, wobei der pH-Wert des zurückgeleite­ ten Reinwasserteilstroms in Abhängigkeit von pH-Wert­ messungen gesteuert wird, die in einem der Mischein­ richtung vorgeschalteten Vorlagebehälter und in den dem Reaktionsbehälter nachgeschalteten Reinwasserbehältern durchgeführt werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vor­ richtung zu schaffen, mit der das oben beschriebene Verfahren optimal durchgeführt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß dem Reaktionsbe­ hälter mindestens zwei in Reihe geschaltete Reinwasser­ behälter nachgeordnet sind, einer der Reinwasserbehäl­ ter mit einer pH-Wertregelung versehen ist und die Reinwasserbehälter über eine Luftsättigungseinrichtung mit der Mischeinrichtung in Teilstromverbindung stehen. Durch diese Maßnahmen wird eine getrennte Reinwasserückführung in die Luftsätti­ gungseinrichtung ermöglicht. In der Luftsättigungseinrich­ tung kann der pH-Wert des Rücklaufwassers schon in die Richtung eingestellt werden, wie er in der Mischeinrichtung in Abhängigkeit von dem dort eingesetzten Flockungsmittel gebraucht wird.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeich­ nung schematisch dargestellt und wird in ihrer Wirkungs­ weise nachfolgend näher beschrieben.

Wie die einzige Figur schematisch zeigt, ist dem Vorlagebe­ hälter 2 ein Leichtflüssigkeitsabscheider 1 vorgeschaltet, falls im Rohabwasser noch mechanisch abscheidbare Kohlen­ wasserstoffe enthalten sind. Anschließend gelangt das Roh­ abwasser in den Vorlagebehälter 2, der mit einer pH-Wert­ meßstelle 12 versehen ist. Vom Vorlagebehälter 2 wird das Rohabwasser mit einer Förderpumpe 23 einer Mischeinrichtung 3 zugefördert.

In der Mischeinrichtung 3 wird das Rohabwasser mit luftan­ gereichertem, reinem Rücklaufwasser und mit aus einer Floc­ kungsmitteldosiereinrichtung 22 zugegebenem Flockungsmittel vermischt. Gleichzeitig wird über eine pH-Wertregelung 25 der für das Flockungsmittel individuell erforderliche pH- Wert eingestellt. Danach gelangt das Gemisch aus Rohabwas­ ser und Rücklaufwasser über eine Mischstrecke 20 und ein Entspannungsventil 16 in einen Reaktionsbehälter 4.

In dem Reaktionsbehälter 4 wird die in dem Wassergemisch gelöste Luft in Form von Mikrobläschen frei und transpor­ tiert die in der Mischeinrichtung 3 und in der Mischstrecke 20 gebildeten Flocken an die Spitze 24 des Reaktionsbehäl­ ters 4. Die sich dort bildende Flockenschicht wird in einen beispielsweise mit einer Kammerfilterpresse, einem Filter oder ähnlichem versehenen Flotatbehälter 5 transportiert. In dem Flotatbehälter 5 werden die die abzuscheidenden Ver­ unreinigungen bindenden Flocken von dem Wasser getrennt. Das Wasser wird zurück in den Vorlagebehälter 2 geführt, und die abgetrockneten, verunreinigten Flocken können bei­ spielsweise einer Endlagerung zugeführt werden.

Das Reinwasser gelangt bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel nacheinander in einen ersten Reinwasserbehälter 6 und in einen zweiten Reinwasserbehälter 7. Der zweite - oder beim Einsatz mehrerer Reinwasserbehälter der letzte - Rein­ wasserbehälter 7 enthält eine pH-Wertregelung 21, mit der das Reinwasser auf seinen endgültigen, zulässigen Ablauf­ wert gebracht werden kann.

Den Reinwasserbehältern 6 und 7 sind Durchflußmengenein­ stellvorrichtungen 9 und 10 nachgeordnet, die über Ventile 26 und Förderpumpen 27 mit einer Luftsättigungseinrichtung 11 in Teilstromverbindung stehen, eine bestimmte, einstell­ bare Reinwassermischung zugeführt werden kann. In Abhängig­ keit von dem in dem Vorlagebehälter 2 gemessenen pH-Wert des Rohabwassers, dem pH-Wert des verwendeten Flockungsmit­ tels und dem zulässigen pH-Wert des in die Kanalisation abzuleitenden Wassers 8 ergibt sich bei einem bestimmten Reinwassermischungsverhältnis eine Minimierung des Chemika­ lienverbrauchs für die pH-Werteinstellungen. Damit wird eine Minimierung des Schlammanfalls und der Aufsalzung er­ reicht.

Bei häufig schwankenden pH-Werten des Rohabwassers ist es zweckmäßig, den auftretenden Schwankungsbereich in Schrit­ ten von vorzugsweise 0,2 pH-Einheiten zu unterteilen. Um für jeden Punkt das günstige Mischungsverhältnis zu ermit­ teln, werden die zugehörigen pH-Werte in dem Vorlagenbehäl­ ter 2 und in den Reinwasserbehältern 6 und 7 registriert und die Daten in einer programmierbaren Steuerung 15 gegen­ einander abgeglichen und gemeinsam verarbeitet.

Der programmierbaren Steuerung 15 werden die aktuellen pH- Werte von der pH-Wertmeßstelle 12 des Vorlagebehälters 2, einer pH-Wertmeßstelle 13 des ersten Reinwasserbehälters 6 und einer pH-Wertmeßstelle 14 des zweiten Reinwasserbehäl­ ters 7 über entsprechende Steuerleitungen 28 zugeführt. Aufgrund eines vorbestimmbaren Programms werden von der Steuerung 15 die Einstellung des günstigen Mischverhält­ nisses 17 und 18 und des Sollwertes 19 in dem letzten Rein­ wasserbehälter 7 realisiert.

Bei nur geringen pH-Wertschwankungen des Rohabwassers kann auch auf eine solche automatische Steuerung verzichtet und die Einstellung des Mischungsverhältnisses sowie die Soll­ wertvorgabe für den pH-Wert des abzuleitenden Abwassers ma­ nuell vorgenommen werden. Je nach Größe und Auslegung können auch mehr als zwei Reinwasserbehälter vorgesehen und beispielsweise paarweise parallel und in Reihe angeordnet sein.

Bezugszeichen

 1 Leichtflüssigkeitsabscheider
 2 Vorlagebehälter
 3 Mischeinrichtung
 4 Reaktionsbehälter
 5 Flotatbehälter
 6 erster Reinwasserbehälter
 7 zweiter Reinwasserbehälter
 8 abgeleitetes Wasser
 9 Durchflußmengeneinstellvorrichtung
10 Durchflußmengeneinstellvorrichtung
11 Luftsättigungseinrichtung
12 pH-Wertmeßstelle
13 pH-Wertmeßstelle
14 pH-Wertmeßstelle
15 Steuerung
16 Entspannungsventil
17 Mischverhältnis
18 Mischverhältnis
19 Sollwert
20 Mischstrecke
21 pH-Wertregelung
22 Flockungsmitteldosiereinrichtung
23 Förderpumpe
24 Spitze
25 pH-Wertregelung
26 Ventil
27 Förderpumpe
28 Steuerleitung

Claims (6)

1. Verfahren zur Abtrennung emulgierter Inhaltsstoffe aus Wasser durch Teilstromflotation, mittels einer Mischeinrichtung, einer mit der Mischeinrichtung in Strömungsverbindung stehenden Luftsättigungsein­ richtung und mittels eines der Mischeinrichtung nachgeordneten Reaktionsbehälters, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasser nach der Flotation und der Abtrennung des Flotats durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Reinwasserbehälter geleitet wird, wobei in dem zweiten Reinwasserbehälter eine pH- Endwerteinstellung erfolgt und aus dem ersten Rein­ wasserbehälter und aus dem zweiten Reinwasserbehäl­ ter ein gemeinsamer variierbarer Reinwasser-Teilstrom über die Luftsättigungseinrichtung in die dem Reaktions­ behälter vorgeschaltete Mischeinrichtung zurück­ geleitet wird, wobei der pH-Wert des zurückgeleite­ ten Reinwasserteilstroms in Abhängigkeit von pH- Wertmessungen gesteuert wird, die in einem der Mischeinrichtung vorgeschalteten Vorlagebehälter und in den dem Reaktionsbehälter nachgeschalteten Reinwasserbehältern durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme aus den Reinwasserbehältern der Luftsättigungseinrichtung über Durchflußmengen­ einstellvorrichtungen programmgesteuert pH-wertab­ hängig zugeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohabwasser in dem Vorlagebehälter in Abhängigkeit von in dem Vorlagebehälter und in den Reinwasserbehältern gemessenen pH-Werten Flockungs­ mittel zugegeben wird.

4. Vorrichtung zur Abtrennung emulgierter Inhalts­ stoffe aus Wasser durch Teilstromflotation, mit ei­ ner Mischeinrichtung, einer mit der Mischeinrich­ tung in Strömungsverbindung stehenden Luftsätti­ gungseinrichtung und mit einem der Mischeinrichtung nachgeordneten Reaktionsbehälter, zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsbehälter (4) mindestens zwei in Reihe geschaltete Reinwasser­ behälter (6, 7) nachgeordnet sind, einer der Rein­ wasserbehälter (7) mit einer pH-Wertregelung (21) versehen ist und die Reinwasserbehälter (6, 7) über eine Luftsättigungseinrichtung (11) mit der Misch­ einrichtung (3) in Teilstromverbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinwasserbehälter (6, 7) über Durchflußmengeneinstellvorrichtungen (9, 10) mit der Luftsättigungseinrichtung (11) in Teil­ stromverbindung stehen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Reinwasserbehälter (6, 7) eine separate Durchflußmengeneinstell­ vorrichtung (9, 10) zugeordnet ist.