DE1517391B2 - Vorrichtung zum klaeren von wasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klären von Wasser, mit sich nach unten erweiterndem Flockungsraum, der über einen Spalt mit einem angrenzenden, sich nach oben diffusorartig erweiternden Filtrationsraum verbunden ist, der über eine Überlaufkante mit einem angrenzenden, mit Führungswänden ausgestatteten Sedimentationsraum verbunden ist, und mit über dem Filtrationsraum angeordnetem Klarwasserraum.

Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen das zu reinigende Wasser von oben in einen sich nach unten kegelförmig erweiternden Flockungsraum eingeleitet wird, wo es durch Zusatz von Chemikalien aufgeflockt wird. Sodann tritt das Wasser von unten in einen sich nach oben diffursorartig erweiternden, den Flockungsraum umgebenden Filtrationsraum ein, in welchem sich eine vollkommen schwebende Flockenschicht bildet, die filtrierend wirkt. Das geklärte Wasser sammelt sich in dem über dem Filtrationsraum gebildeten Klarwasserraum und wird daraus abgeführt. Das Niveau der Flockenwirbelschicht ist durch eine am oberen Rand des Filtrationsraumes gebildete Überlaufkante bestimmt, über die überschüssiger Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in einen Sedimentationsraum abgeleitet wird, der den Filtrationsraum umgibt. Der Einlauf in den Sedimentationsraum ist durch Führungswände gebildet. Der Schlamm sedimentiert im Sedimentationsraum und das durch Sedimentation geklärte Wasser wird in die Entnahmeleitung geführt.

Solche bekannten Klärvorrichtungen mit schwebender Flockenwirbelschicht arbeiten für kleinere Durchflußmengen wirtschaftlich. Bei proportional vergrößerten Ausführungen solcher bekannten Vorrichtungen, die für größere Durchflußmengen ausgelegt sind, liegen hingegen die für die Bemessung der Wirtschaftlichkeit charakteristischen Größen, wie beispielsweise die auf das Bauvolumen bezogene Leistung, aber auch die Baukosten, bezogen auf die Durchflußmenge, wesentlich ungünstiger. Durch eine bloße proportionale Vergrößerung der bekannten Anlagen zum Verarbeiten größerer Durchflußmengen muß somit ein erheblicher Wirkungsgradverlust hingenommen werden, wobei zusätzlich eine große Bauhöhe vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klärvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die in ihrer Leistungsfähigkeit den lediglich proportional vergrößerten bekannten Klärvorrichtungen überlegen ist und deren Bauhöhe und Baukosten gering sind.

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klärvorrichtung aus einem Trog besteht, in welchem eine Anzahl von Bauelementen aneinandergereiht sind, von denen jedes aus einem Filtrationsraum, einem an dessen einer Seite angrenzenden Flockungsraum und einem an der anderen Seite des Filtrationsraumes angrenzenden Sedimentationsraum gebildet ist, wobei oberhalb der Filtrationsräume ein allen Bauelementen gemeinsamer Klarwasserraum ausgebildet ist.

Derartig ausgebildete Klärvorrichtungen arbeiten auch bei großen Durchflußmengen bzw. bei großen Leistungen etwa ebenso wirtschaftlich, wie die für kleinere Durchflußmengen gebauten, bekannten Vorrichtungen, was weiter unten im Zusammenhang mit F i g. 6 noch erläutert wird. Dabei werden durch den allen Bauelementen gemeinsamen Klarwasserraum Unterschiede in der Filterwirkung der einzelnen Bauelemente ausgeglichen.

Die Filtrationsräume der Bauelemente können kreissymmetrisch aneinander anschließend in dem Trog angeordnet oder prismatisch ausgebildet und in dem ihnen gemeinsamen Trog parallel zueinander und zu einer Seitenwand angeordnet sein.

Die einzelnen Bauelemente können so ausgebildet sein, daß die Funktionsräume mehreren Bauelementen gemeinsam sind.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Klärvorrichtung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine !Gärvorrichtung mit ringförmigen Klärbauelementen, die iir der linken Hälfte der Figur gemäß Alternative I und in der rechten Hälfte gemäß Alternative II angeordnet sind,

F i g. 2 den Grundriß derselben Klärvorrichtung,

F i g. 3 eine axonometrische Darstellung eines prismatischen Klärbauelements,

F i g. 4 und 5 den Querschnitt und Grundriß der Klärvorrichtung, und

F i g. 6 schematisch einen Größenvergleich einer erfindungsgemäßen Klärvorrichtung mit einer bekannten Klärvorrichtung mit etwa gleichem Wasserdurchsatz.

Bei der Klärvorrichtung mit ringförmig angeordneten Klärbauelementen gemäß den F i g. 1 und 2 befindet sich in der Mitte eines zylindrischen Troges Z

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ein gemeinsamer Mischraum A. Um diesen Raum Spalt 8 in den unteren Teil des Filtrationsraums C, in

herum sind konzentrisch die einzelnen ringförmigen welchem mit Hilfe der Verteilungsgitter eine vertikal

Bauelemente Fl, F 2 und F 3 angeordnet, von denen gerichtete turbulente Strömung mit optimaler Ge-

jedes aus einem Flockungsraum B, einem Filtrations- schwindigkeit erreicht wird, um die Flockenfilter-

raum C, einem Sedimentationsraum D und einem 5 schicht im Zustand vollkommener Schwebe zu erhal-

Klarwasserraum E besteht. Die angeführten Räume ten und jedwede Sedimentation der flockenartigen

sind für die einzelnen Klärelemente mit den Indizes Suspension in diesem Räume zu verhindern, wo

1, 2 usw. bezeichnet. Ein BauelementF stellt eine durch Filtration in der Flockenwirbelschicht die

selbstständige Kläreinrichtung ohne Mischraum dar. durch Koagulation entstandene Suspension abge-

Mehrere dieser Bauelemente F können nach Bedarf io trennt wird. Das geklärte Wasser dringt durch die

aneinandergereiht werden. Die Anzahl hängt von der Flockenwirbelschicht in die Klarwasserräume E, von

zu bearbeitenden Wassermenge ab. Die Funktions- wo es dann in die Sammelrinne 15 abgeleitet wird,

räume jedes Bauelements F entstehen durch zweck- Das Niveau der Flockenwirbelschicht in den Filtra-

mäßige Unterteilung des Troges Z mittels eingesetz- tionsräumen C wird von den Überlaufkanten 11 be-

ter Zwischenwände. Räume gleicher Funktion in be- 15 stimmt, über die der überschüssige Schlamm aus der

nachbarten Bauelementen können in der Klärvor- Flockenwirbelschicht in die Sedimentationsräume D

richtung entweder voneinander getrennt bleiben oder abgesogen wird. Die Strömungsrichtung des Schlam-

untereinander verbunden werden. mes wird in jedem Sedimentationsraum D von der

In der Alternative I in der linken Hälfte der F i g. 1 Führungswand 12 derart geleitet, daß sich der

sind bloß die Klarwasserräume £ untereinander ver- 20 Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes

bunden. Das Zuleitungsrohr 1 mündet im Misch- D absetzt, und das durch Sedimentation geklärte

raum A in den Tauchzylinder 2, der der Strömung Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13

eine zweckentsprechende Richtung gibt. Im unteren entnommen und in die Sammelrinnen 15 geführt.

Teil des Mischraumes A befindet sich die Entlee- Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablaßleitung

rungsleitung 3. Oben am äußeren Umfang des Rau- 25 14 abgelassen. Das geklärte Wasser gelangt von den

mes A ist eine gemeinsame Verteilungsvorrichtung, Sammelrinnen 15 über die Abflußrinne 16 zu nicht

eine in Segmente geteilte Verteilungsrinne 4, angeord- gezeigten Schnellfiltern.

net, aus deren einzelnen Segmenten das Wasser In der Alternative II ist die Anordnung der Klärdurch Verteilungsrohre 5 und 6 gleichmäßig in den elemente die gleiche wie in der Alternative I, die oberen Teil der Flockungsräume B verteilt wird. Die 3° Funktionsräume der einzelnen Bauelemente sind Verteilungsrohre 6 sind gelocht. Außerdem sind noch aber derart angeordnet, daß benachbarte Flockungs-Verteilungsrinnen 7 in den Flockungsräumen B vor- und Sedimentationsräume B, D zweier benachbarter gesehen. Im untersten Teil des Flockungsraumes B Bauelemente stets untereinander verbunden sind. Die ist der Spalt für den Einlauf in den Filtrationsraum C Funktionsräume B, C, D und E haben die gleiche vorgesehen; weiter befindet sich dort die Entlee- 35 Funktion wie in der Alternative I und sind für die rungs- und Spülleitung 9. Im Filtrationsraum C sind einzelnen Klärelemente ebenfalls mit den Indizes 1, 2 Verteilungsgitter 10 angebracht und an seinem obe- usw. bezeichnet. Die Arbeitsweise der Alternativanren Rand eine Uberlaufkante 11 gebildet. Im oberen Ordnung II ist die gleiche wie die der Alternativan-Teil des Sedimentationsraumes D befindet sich die Ordnung I; der Hauptunterschied zwischen diesen Führungswand 12 und die Entnahmeleitung 13 für 40 beiden Alternativen besteht darin, daß bei der Altergeklärtes Wasser. In jedem Sedimentationsraum D ist nativanordnung I die einzelnen Spalte 8 aus den unten am Boden eine Ablaßleitung 14 zur Beseiti- Flockungsräumen B in die Filtrationsräume C hygung des sedimentierten Schlammes angeordnet. Im draulisch unabhängig sind, während bei der Alternaoberen Teil des Klarwasserraumes E befinden sich tivanordnung II sich stets zwei benachbarte Spalte 8 Sammelrinnen 15 für geklärtes Wasser, das durch 45 infolge des gemeinsamen Flockungsraumes B gegeneine Abflußrinne 16 abgeleitet wird. seitig beeinflussen. Die Verbindung der Flockungs-

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung und Sedimentationsräume B und D ermöglicht bei

ist folgende: der Alternativanordnung II eine Verminderung der

In der Alternativanordnung I wird das Wasser mit Anzahl der Rohrleitungen 5,13 und 14.
den zugesetzten Chemikalien durch das Zuleitungs- 50 Die Klärvorrichtung prismatischer Form enthält rohrl in den Mischraum A geleitet, wo unter dem einen Flockungsraum B, einen Filtrationsraum C, Einfluß des Tauchzylinders 2 die Strömungsrichtung einen Sedimentationsraum D und einen Klarwasserumgekehrt und das Wasser mit den Fällmitteln voll- raum E. Das Wasser mit den zugesetzten Fällmitteln kommen durchgemischt wird. Durch die Entlee- wird durch das Zuleitungsrohr 1 zugeführt. Das rungsleitung 3 werden grobe Verunreinigungen abge- 55 durchmischte Wasser gelangt in die einzelnen Verteilassen, die sich im gemeinsamen Mischraum A abge- lungsrinnen 4 und von dort durch das Verteilungssetzt haben. Das durchmischte Wasser tritt in die ein- rohr 5 in die Flockungsräume B, wo sich im oberen zelnen Segmente der Verteilungsrinne 4 über, von wo Teil Verteilungsrinnen 7 und im untersten Teil die es durch die Verteilungsrohre 5 und 6 in die Flok- Entleerungs- und Spülleitungen 9 befinden. Das Waskungsräumeß derart eintritt, daß darin eine homo- 60 ser dringt durch die Flockenwirbelschicht in den gene Strömung entsteht, die günstige Bedingungen Klarwasserraum E, wo es dann von der Sammelrinne für die Flockung und eine gleichmäßige Verteilung 15 abgenommen wird. Das Niveau der Flockenwirdes Wassers beim Einlauf in die Flockungsräume C belschicht wird im Filtrationsraum C von der Überschafft. Durch die gelochten Verteilungsrohre 6 und laufkante 11 bestimmt, über die der überschüssige die Verteilungsrinnen 7 wird in den Flockungsräu- 65 Schlamm aus der Flockenwirbelschicht in den Sedimen B eine gleichmäßige Bewegung sichergestellt. mentationsraum D angesogen wird. Die Richtung der Das Wasser mit den Mikroflocken strömt aus dem Schlammströmung wird in jedem Sedimentationsunteren Teil des Flockungsraums B durch den raum D durch die Führungswand 12 derart gelenkt,

daß sich der Schlamm im unteren Teil des Sedimentationsraumes D absetzt und das so geklärte Wasser wird dann durch die Entnahmeleitung 13 entnommen und in die Sammelrinne 15 geführt. Der abgesetzte Schlamm wird durch die Ablaßleitung 14 abgelassen. Das geklärte Wasser aus den Sammelrinnen 15 gelangt über die Abflußrinne 16 zu den Schnellfiltern.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Das Rohwasser mit den zugesetzten Chemikalien wird durch das Zuleitungsrohr 1, wo zugleich die Durchmischung des Wassers mit den Chemikalien verläuft, der Verteilungsrinne 4 zugeführt, die es dann gleichmäßig in gelochte Verteilungsrohre 5 verteilt. Aus den gelochten Verteilungsrohren 5 strömt das Wasser in die Flockungsräume B. Die weitere Arbeitsweise ist die gleiche wie die der bereits beschriebenen Vorrichtung mit ringförmigen Bauelementen.

Die Klärvorrichtung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen die obengenannten und noch weitere Vorteile. Zum Beispiel nützt die zweckmäßige Anordnung der Bauelemente das Trogvolumen in höchstmöglichem Maße aus, so daß direkt im Trog die Flockung und Sedimentation durchgeführt werden kann und die ganze Fläche des Trogs für die Flockenwirbelschicht frei bleibt. Die Entnahme des abgesetzten Wassers aus zweckmäßig untergebrachten Sedimentationsräumen bedeutet eine weitere Leistungssteigerung der Klärvorrichtung. Die zwangsläufige gleichmäßige Strömung in allen Funktionsräumen der Kläreinrichtung verhindert die Bildung von störenden Strömungen und die Klärvorrichtung erreicht deshalb einen maximalen Kläreffekt. Die Klärvorrichtung funktioniert rein hydraulisch und benötigt keinerlei zusätzliche Vorrichtungen, wie z. B. eine bei anderen Einrichtungen dieser Art vorgesehene Misch- oder Pulsationsvorrichtung mit Energiezufuhr. Die freie Wahl einer passenden Form der Klärvorrichtung ermöglicht es, die meisten älteren Wasserversorgungsanlagen unter Anwendung der Erfindung umzubauen, wodurch ihre Leistung wesentlich gesteigert wird.

In F i g. 6 ist die Vorrichtung aus F i g. 1 einer strichpunktiert eingezeichneten Vorrichtung gegenübergestellt, die durch proportionale Vergrößerung einer eingangs erwähnten bekannten Vorrichtung entstanden ist. Die Leistung einer Klärvorrichtung ist von mehreren Faktoren abhängig, z. B. von der größten Fläche F des Filtrationsraumes und von der Separationsfläche S im Sedimentationsraum, das ist die Fläche gemessen am unteren Ende der Führungswand 12. In dieser Ebene beginnt nach unten die sekundäre Reinigung durch Sedimentation, und nach oben steigt das sekundäre gereinigte Wasser. Das primäre Klarwasser wird aus dem Raum E entnommen. Wenn nun in einem Trog an Stelle eines einzigen Bauelementes eine größere Anzahl von Bauelementen gesetzt wird, bleibt die Fläche F des Filtrationsraumes unverändert, aber es entstehen damit mehrere Sedimentationsräume unter den Wänden 12 und somit eine größere Separationsfläche F, wodurch die Separationsleistung des Klärapparates um etwa 20% gesteigert werden kann.

Abgesehen von der Leistungssteigerung, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt wird, ergibt sich der weitere Vorteil, daß der erfindungsgemäße Klärapparat bei gleicher Leistung eine sehr viel kleinere Bauhöhe benötigt. Dies ist aus Fig. 6 durch die bezeichneten Höhen h für eine erfindungsgemäße Vorrichtung und die Höhei? für eine im Wasserdurchsatz vergleichbare bekannte Vorrichtung ersichtlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Klären von Wasser, mit sich nach unten erweiterndem Flockungsraum, der über einen Spalt mit einem angrenzend sich nach oben diffusorartig erweiternden Filtrationsraum verbunden ist, der über eine Überlaufkante mit einem angrenzenden, mit Führungswänden ausgestatteten Sedimentationsraum verbunden ist, und mit über dem Filtrationsraum angeordnetem Klarwasserraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Klärvorrichtung aus einem Trog (Z) besteht, in welchem eine Anzahl von Bauelementen (F) aneinandergereiht sind, von denen jedes aus einem Filtrationsraum (C), einem an dessen einer Seite angrenzenden Flockungsraum (B) und einem an der anderen Seite des Filtrationsraumes angrenzenden Sedimentationsraum (D) gebildet ist, wobei oberhalb der Filtrationsräume ein allen Bauelementen gemeinsamer Klarwasserraum (E) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsräume der Bauelemente kreissymetrisch aneinander anschließend in dem Trog (Z) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsräume der Bauelemente prismatisch ausgebildet und in dem ihnen gemeinsamen Trog (Z) parallel zueinander und zu einer Seitenwand angeordnet sind.