DE2925269C2

DE2925269C2 -

Info

Publication number: DE2925269C2
Application number: DE2925269A
Authority: DE
Inventors: Milos Lenox Mass. Us Krofta
Original assignee: LENOX INSTITUTE FOR RESEARCH Inc LENOX MASS US
Current assignee: LENOX INSTITUTE FOR RESEARCH Inc LENOX MASS US
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1988-06-30
Also published as: YU41161B; GB2023444B; BR7903930A; GB2023444A; FR2429185A1; US4184967A; DE2925269A1; IT7923811A0; CA1120408A; JPS553897A; JPS5823153B2; FR2429185B1; IT1121897B; YU146079A

Description

Bei bekannten Verfahren zur Klärung von Abwässern werden einige Volumenprozent an Luft in Abwasser gelöst, welches unter einem Druck von 2,06-6,86 bar steht. Wenn dabei das Wasser in einen Flotationstank freigegeben wird, treten mi kroskopisch kleine Luftbläschen aus und haften sich an im Wasser suspendierte Teilchen, um diese Teilchen an die Ober fläche schweben zu lassen. Das Abwasser kann mit Flocken bildenden Chemikalien behandelt werden, so daß die Teilchen flockig werden. Die Verwendung Flocken bildender chemischer Stoffe und die gelöste Luft führt zu einer raschen Auf schwemmrate und einer vollständigen Trennung der suspendier ten Teilchen vom Abwasser.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Entfer nung der schwebefähigen Feststoffe, die mit dem Flotations verfahren durchgeführt wird.

Es sind schon Vorrichtungen zum Entfernen aufgeschwemmter Feststoffteilchen aus Abwasser vorgeschlagen worden, z. B. in der US-PS 33 07 701. Dieses Patent beschreibt eine ver besserte, spiralförmig gekrümmte Abschöpfplatte, die mit der Oberfläche eines Volumens von zu behandelndem Wasser so in Wechselwirkung tritt, daß sie das aufgeschwemmte Material abschöpft.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Abtrennen von Fest stoffen geht aus der US-PS 40 22 696 hervor. Diese Vorrich tung hat einen verbesserten Aufbau zum Klären von Abwasser unter minimaler Turbulenz und Ausnutzung eines einfachen, kompakten Aufbaus, bei dem ein Wagen vorgesehen ist, der einen Schöpfer gemäß US-PS 33 07 701 gemeinsam mit einer Verteilerrohranordnung aufweist, durch welche das zu behan delnde Wasser in den Flotationstank eingeführt wird. Dabei trägt der Wagen sowohl ein Einlaßrohr für das Abwasser als auch ein Auslaßrohr für geklärtes Wasser. Der Wagen ist zwi schen einer Oberkante des Flotationstanks und einer mittle ren Stützeinrichtung abgestützt.

Aus der Lehre gemäß US-PS 40 22 696 ergibt sich, daß die Absetzgeschwindigkeit der Teilchen etwa 2,54 cm/min beträgt, was zu einer Klärgeschwindigkeit von 0,002 l/min/cm² Sedi mentierfläche führt. Zum Aufschwemmen bringt eine Steigge schwindigkeit von ca. 30,40 cm/min eine Klärrate von 0,03 l/min/cm² der Aufschwemmung. Allerdings wird mit den nach diesem Prinzip arbeitenden, handelsüblichen Klärvor richtungen nur mit einer durchschnittlichen Rate von 0,008 l/min/cm² Aufschwemmfläche, d. h. nur mit etwa einem Viertel der theoretisch möglichen Rate geklärt.

Gemäß US-PS 40 22 696 wird durch Anwendung einer verbesser ten Vorrichtung, die nur minimale Turbulenz verursacht und der Aufwärtsströmung der aufgelösten Teilchen einen längeren Weg gibt, die Klärlast auf 0,016-0,024 l/min/cm² verbes sert. Dieses Ergebnis wird durch die Benutzung von Tanks er zielt, in denen die Tiefe des zu behandelnden Wassers nur etwa ein Drittel der Tiefe herkömmlichen Systemen ent spricht. Es ist also bereits bekannt, ein zufriedenstellen des Verfahren zum Einführen des behandelnden Abwassers in einen Tank von wirtschaftlicher Größe zu schaffen und einen schwimmfähigen Schlamm in rationeller Weise zu erzeugen. Die erreichte Flotationsrate ist in der Tat recht zufriedenstel lend; aber die Geschwindigkeit im Entfernen des aufge schwemmten Materials ist bisher nicht so angemessen, wie das erwünscht wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten und Nachteile bekannter Konstruktionen zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Klären von Abwasser zu schaffen, die nach dem Flotationsprinzip arbeitet, und bei der eine raschere Rückgewinnung der Schwimmstoffe erzielt wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Klären von Abwasser geschaffen, bei der in dem der Klärung unterworfe nen Wasser nur eine minimale Turbulenz verursacht wird. Folglich werden wirksame Ergebnisse bei Verwendung eines einfachen und kompakten Aufbaus mit sehr hoher Rückgewin nungsgeschwindigkeit erzielt.

Der erfindungsgemäße Aufbau führt zu einer Klärlast, die mehr als doppelt so groß ist wie bei den genannten bekannten Vorrichtungen, welche, wie bereits erwähnt, bereits eine deutliche Verbesserung gegenüber dem früheren Stand der Technik darstellten. Das bessere Ergebnis wird durch die Verwendung eines mit mehrfachen Schaufeln ausgerüsteten Schöpfers erzielt, so daß die Schwimmstoffe an der Oberflä che des Wassers nahezu kontinuierlich entfernt werden, wenn der Sammelarm über die Wasseroberfläche hinweg bewegt wird. Auf den ersten Blick scheint diesem Aufbau ein einfacher Ge danke zugrunde zu liegen, bis man die Bewegung des angesam melten Schlamms vom Sammelpunkt in der Schöpfvorrichtung aus betrachtet. Es ist offenkundig, daß der maximale Wirkungs grad erreicht wird, wenn eine minimale Menge Wasser im auf geschwemmten Material enthalten ist. Wenn man aber weniger Wasser mitnimmt, ist es schwer, den Schlamm zu einem Sammel auslaß zu bewegen. Die Konstruktion gemäß der Erfindung schafft nicht nur einen sich langsam bewegenden Abschöpfer, was zu geringerer Störung des behandelten Wassers am Berüh rungspunkt zwischen dem Abschöpfer und dem Wasser führt, sie erlaubt auch eine schnellere Bewegung des Wagenarms bei sei nem Schwenken über die Oberfläche des Flotationstanks. Die Konstruktion ermöglicht eine erhöhte Strömungsgeschwindig keit des Schlamms zum Schlammauslaß.

Die Vorrichtung zum Klären von Abwasser, welches in einem Flotationstank aufgeschwemmt und abgesetzt wird, ist mit einem drehbaren Wagen versehen, der mit einer Mehrfach schöpfanordnung ausgerüstet ist. Diese Schöpfanordnung wird gedreht, wenn sie durch die obere Schicht des behandelten Abwassers bewegt wird, um Schwebstoffe oder Schlamm zu ent fernen, ohne daß dabei das gesamte Abwasservolumen merklich gestört wird. Die Schöpfanordnung trägt die Schwebstoffe oder den Schlamm in wirkungsvoller Weise zu einem Schlamm auslaß, so daß es aufgrund einer einmaligen Konstruktion, die im Betrieb selbstreinigend ist, zu keinen Verstopfungen kommt.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben;

Fig. 2 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 von der Seite,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Schöpfanordnung in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Reihe von Schnitten durch die Schöpfanordnung während ihrer Bewegung durch die Oberfläche des behandelten Abwassers zur Darstellung, wie der gesammelte Schlamm angehoben wird, um unter Schwer kraft durch die Schöpfanordnung zum Schlammabgabeaus laß zu fließen;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Schöpfanordnung, in der ver schiedene Schnittstellen angedeutet sind;

Fig. 6 eine Stirnansicht der Schöpfanordnung gemäß Fig. 5 längs der Linie 6-6 in Richtung der Pfeile;

Fig. 7 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Fig. 5 längs der Linie 7-7 in Richtung der Pfeile, wobei aller dings aus Gründen der Klarheit die Schaufeln der Schöpfanordnung an ihren inneren Enden getrennt dar gestellt sind;

Fig. 8 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Fig. 5 längs der Linie 8-8 in Richtung der Pfeile;

Fig. 9 den Schnitt der Schöpfanordnung gemäß Fig. 5 längs der Linie 9-9 in Richtung der Pfeile.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Reinigen ungeklärten Abwassers der Papier- und Zellstoff- sowie ähnlicher Industrien gezeigt, bei der Feststoffe durch Auf schwemmen mittels Luft und Absetzen entfernt werden, wobei ca. 90% der Feststoffe durch Flotation beseitigt werden. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen zylindrisch geformten Tank 11 mit einer nach oben weisenden Wand 12 und einem insgesamt ebenen Boden 13. Zum Mittelbereich des Tanks hin erstreckt sich in senkrechter Richtung ein Einlaßrohr 14, um welches herum eine nach oben weisende kreisförmige Wand 15 eine Schlammkammer 16 bzw. eine Kammer für Schwebstoffe begrenzt. Am Boden dieser Schlammkammer 16 ist ein Auslaßrohr 17 vor gesehen. Außerhalb der Schlammkammer 16 ist im Boden des Tanks ein Auslaß 19 für geklärtes Wasser ausgebildet. Ein Wagen bzw. eine innere Stützeinrichtung 20 trägt ein Vertei lerrohr 21 für eingelassenes Fluid, welches mit nach unten weisenden perforierten Rohren 22 versehen ist, gemeinsam mit dem inneren Ende einer mehrfache Schaufeln aufweisenden Schöpfanordnung 25. Die Einzelheiten eines geeigneten, tur bulenzfreien Aufbaus des Einführrohres für das einströmende, nicht geklärte Abwasser können der US-PS 40 22 696 entnommen werden, oder es können andere bekannte geeignete Konstruk tionen verwendet werden.

Die Schöpfanordnung 25 weist eine Vielzahl von Schaufeln 26 auf, die im Schnitt in Fig. 7 gezeigt sind. In Fig. 7 sind die Schaufeln 26 um einen Mittelpunkt 27 im Ab stand voneinander gezeigt. Beim Zusammenbau können die Schaufeln 26 zusammen bewegt und durch Schweißen oder ander weitig aneinander befestigt werden. Die äußeren Enden 28 der Schöpflippen 29 der Schaufeln 26 (Fig. 1) sind länger als die inneren Enden 30, so daß bei einer Anordnung der durch den Mittelpunkt 27 (Fig. 7) verlaufenden Achse der Schöpfan ordnung unter einem von der Außenkante des Tanks zum mittle ren Bereich desselben geneigten Winkels, die Lippenkante 28-30 im wesentlichen horizontal verläuft, um über die Länge der Schöpfanordnung 25 hinweg in der gleichen Höhe unterhalb der Wasseroberfläche in Eingriff zu treten.

Die Schaufeln 26 sind an ihren inneren Kanten (Fig. 7) nach innen umgebogen, wie bei 31, 32 und 33 gezeigt, so daß sie einen Raum 34 zum Durchlaß bilden. Die Schaufeln 26 sind hier zwar als aus einem einzigen Stück Material mit in Längsrichtung verlaufenden Enden bestehend dargestellt, aber es liegt auf der Hand, daß jede Schaufel auch aus einer Vielzahl zusammengeschweißter Abschnitte bestehen kann.

Am Ende der Schaufeln 26 sind Stirnplatten 35 und 36 befe stigt (Fig. 1 und 2). Die Stirnplatte 35 kann eine sich er weiternde Welle 37 aufweisen, die mit einem Lagerungsrad 38 versehen ist, welches unter Antrieb eines vom Wagen 20 abge stützten Motors 45 auf einer oberhalb des oberen Endes der Tankwand 12 angeordneten Spur 39 abrollen kann. Die Stirn wand 36 ist, wie Fig. 3 und 6 zeigen, mit einer Öffnung und mit einem Ablaßrohr 40 versehen, welches vorzugsweise mit mehreren Umlenkgliedern ausgerüstet ist, die so angeordnet sind, daß sie den von jeder Schaufel 26 gesammelten Schlamm strom trennen. Auf der Oberkante der Wand 15 ist eine Spur 43 ausgebildet, mit der ein Lagerungsglied 42 (Fig. 2) in Eingriff gebracht wird. Zur Verstärkung der Außenkanten bzw. Lippen der Schaufeln 26 kann gegebenenfalls eine Vielzahl im Abstand voneinander angeordneter, sich tangential erstrec kender Versteifungsglieder 44 vorgesehen sein.

Beim Betrieb der Abwasserklärvorrichtung 10 wird ungeklärtes Abwasser durch das Einlaßrohr 14, das Verteilerrohr 21 für das einströmende Fluid und die nach unten weisenden perfo rierten Rohre 22 in den Tank 11 eingeführt. Mit Hilfe des Motors 45 wird die Schöpfanordnung 25 gedreht und nimmt da bei das Verteilerrohr 21 mit, so daß das einströmende Fluid kontinuierlich im Tank verteilt wird. Fig. 4 zeigt eine Reihe von mit 47, 51 bzw. 52 bezeichneten Ansichten der Schöpfanordnung 25 während ihrer Bewegung längs der Ober fläche der Aufschlämmung in Richtung des Pfeiles 46. Bei der mit 47 bezeichneten Stellung ist die Schöpflippe 29 a bereit, in den auf der Oberfläche der Aufschlämmung 49 schwimmenden Schlamm 48 einzutreten. In diesem Zeitpunkt hat die Schöpf lippe 29 b den Schlamm bereits passiert und Schlamm 50 gesam melt. Bei der mit 51 bezeichneten Stellung ist die Schöpf lippe 29 a in den Schlamm 48 eingetreten, und die Schöpflippe 29 b hat sich nach oben bewegt, wobei sie aufgenommenen Schlamm 50 mitnimmt, der durch den entsprechenden Raum zwi schen den Umlenkgliedern 41 in die Schlammkammer 16 abgege ben wird (Fig. 2).

Bei der mit 52 bezeichneten Stellung ist die Schöpflippe 29 b über die oberste Stelle ihrer Bewegungsbahn hinaus bewegt und der aufgenommene Schlamm 50 völlig abgegeben worden. Die Schöpflippe 29 a ist angehoben worden und gibt den von ihr aufgenommenen Schlamm 53 ab. In ähnlicher Weise nimmt die Schöpflippe 29 c ihre Schlammladung auf und gibt sie wieder ab. Es sei noch erwähnt, daß diese Konstruktion, da sie für die von jeder der Schöpflippen 29 a, 29 b und 29 c aufgenomme nen Schlammengen eine getrennte Strömungsbahn bietet, zu einer nahezu kontinuierlichen Strömung von Schlamm in die Schlammkammer 16 führt. Dies steht im Gegensatz zur Strömung bei einer einzigen Aufnahmeschaufel. Es hat sich gezeigt, daß es bei einer einzigen, entsprechend vergrößerten Aufnah meschaufel insofern zu Schwierigkeiten kommt, als die Strö mungsgeschwindigkeit zwischen einem maximalen und einem mi nimalen Wert pulsiert, so daß es nicht möglich ist, die ge wünschte Strömung von der Schöpfvorrichtung weg zu errei chen, wenn nur eine Schaufel vorgesehen ist. Natürlich ergä be sich die gleiche Schwierigkeit, wenn man eine Vielzahl von Schaufeln vorsähe, die zu einem einzigen Ablaßkanal füh ren.

Bei einem industriellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Vorrichtung mit Tanks von unterschiedlichen Durch messern zwischen 2,44 und 13,41 m versehen. Die Tiefe des Abwassers in den Tanks reicht im allgemeinen von 40,64 bis 45,72 cm. Solche Tanks eignen sich zur Behandlung von 560,18 l/min bis 17 032,50 l/min. Die Reinheit im ausströ menden, geklärten Wasser reicht von 10-100 ppm. Der Ener giebedarf für den Betrieb dieser Vorrichtung liegt im Grö ßenordnungsbereich von 0,15 kWh pro eintausend Liter. Die Verweilzeit des Wassers in den Tanks liegt im Bereich von 2,5 Minuten. Die Vorrichtung hat ein Gewicht im Größenord nungsbereich von 732 kg pro m² und die spezifische Klärlast liegt bei 0,016-0,024 l/min/cm².

Claims

1. Vorrichtung zum Klären ungeklärten Wassers in der Pa pier- und Zellstoffindustrie und ähnlichen Industrien, bestehend aus einem an seinem oberen Ende offenen zy lindrischen Tank (11), einer Einlaßeinrichtung für un geklärtes Wasser in den Tank, einer Auslaßeinrichtung für geklärtes Wasser aus dem Tank, einer Schlammauslaß einrichtung für den Tank, die in der Mitte des Tanks angeordnet ist, einer Stützeinrichtung (20) für eine Schöpfanordnung, die am offenen Ende des Tanks in radia ler Richtung angeordnet ist, einer Einrichtung zur Dreh bewegung der die Schöpfanordnung abstützenden Einrich tung um die Oberseite des Tanks herum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur axialen Umdrehung der Stützein richtung für die Schöpfanordnung vorhanden ist, sowie durch eine Schöpfanordnung (25), die eine Vielzahl von im wesentlichen in gleichen Abständen angeordneten Schaufeln (26) umfaßt, welche um eine Mittellinie radial angeordnet und von der Stützeinrichtung unter einem Win kel, der von der Außenkante des Tanks zum Mittelbereich desselben geneigt ist, angeordnet sind, wobei die Schau feln sich radial im wesentlichen von der Außenkante des Tanks zum Mittelbereich desselben erstrecken und sich ferner von der Mittellinie in Richtung zur Kante des Tanks erstrecken, wobei eine im wesentlichen horizontale Lippenkante (30, 28) zum Eingriff mit ungeklärtem Wasser im Tank geschaffen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Schaufeln (26) nach innen gebogen sind und zwischen den nach innen gebogenen Bereichen Winkel von ca. 120° bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaufeln (26) Stirnplatten (35, 36) vorgesehen sind, und daß an je dem Ende eine Lagereinrichtung vorgesehen ist, die die Schöpfanordnung (25) in der Stützeinrichtung (20) ab stützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich axial erstreckendes Umlenkglied (41) mindestens längs eines Teil abschnitts des nach innen gebogenen Bereichs der Schaufel (26) an deren Rückseite befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirn platte (36) im Mittelbereich des Tanks (11), ein rohrförmi ges Glied befestigt ist, welches zur Schlammauslaßeinrich tung führt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das rohr förmige Glied für jede Schaufel (26) eine Umlenkeinrich tung vorgesehen ist, die das rohrförmige Glied in axialer Richtung unterteilt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gebogenen Bereiche der Schaufeln (26) in Längsrichtung zu sammengeschweißt sind, wobei der Anordnung größere Festig keit verliehen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Schaufeln (26) mehrere im Abstand voneinander angeordnete, sich tangential erstreckende Versteifungsglieder (44) vor gesehen sind.