DE1922982A1 - Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mittels einer Mehrspalt-Klaervorrichtung - Google Patents

Description

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PATENTANWALT ' ^ ^ *

6. Mai 1969

Anw.-Akte: 75/158

PATENTANMELDUNG Aktenzeichen; P 19 22 982_O 4

Anmelder; Hydroprojekt, Consulting, Designing & Engineering No. 57, Radlinskeho St, Bratislava

Titel; Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mittels einer Mehrspalt-Klärvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Klären von Wasser, die zum Niederschlagen der Unreinheiten eine Koagulation und Zweistufenabsonderung der Suspension in einer vollkommen schwebenden Flockenschicht mit folgender Filtration verwendet und für höhere Leistungen geeignet ist.

Bei der Entwicklung von Anordnungen zur Wasseraufbereitung zeigt sich das Bestreben, alle Vorgänge des chemischen Reinigens des Wassers in einer einzigen kompakten Anordnung zu vereinigen. Ähnliche Anordnungen sind schon fUr kleinere Leistungen im Betriebe

Derartige kleinere Anordnungen verwenden Klärvorrichtungen mit einer vollkommen schwebenden Flockenschicht mit vertikal konzentrischem Aufbau und zentral angeordnetem Koagulationsraua« Bei

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einem zentral ausgeführten Koagulationsraum wird eine hydraulisch geeignete Verbindung des Koagulationsraumes mit dem Raum der Flockenwirbelschicht durch einen einzigen ringförmigen Spalt in einfacher Weise erzielt. Bei diesen Anordnungen wird das Roh» wasser mit dem Koagulationsmittel in den Oberteil des Koagulationsraumes zugeführt, wo ihm eine Rotationsbewegung erteilt wird und wo es entlang einer Schraubenlinie in den Unterteil sinkt und gleichförmig in den Raum der Flockenschicht eintritt. Die zentral® Anordnung des Koagulationsraumes ermöglicht eine bequeme Anpassung dieses Raumes fUr die Homogenisation der durch Koagulation entstandenen Suspension durch Verlängerung der Zeit zum Verweilen in diesem Raum und durch Anwendung mechanischer Turbulenzerzeuger·

Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen zum Klären von Wasser^ welche die Koagulation, Homogenisation und Absonderung der Suspension in einer Einheit vereinigen^ ist die Anwendung einer Klärvorrichtung mit vertikalem und konzentrischem Aufbau,,Eine derartige Klärvorrichtung hat nämlich nur eine beschränkte Leistung, weil für Anordnungen größerer Leistungen ihre Höhe und Abmessungen unproportional wachsen,, Die vertikal konzentrische Anordnung der Klärvorrichtung in Zusammenhang mit einem Schnellfilter ist mit Rücksicht auf die RaumousnUtsyng unvorteilhaft und erschwert eine zweckmäßige Lokalisation der &?.nzelnei3: Funktion®» räume in einem gemeinsamen Behälter wesentlich·

Außer einer konzentrisch angeordneten Klärvorrichtung mit vollkommen schwebender Flockenschicht mit einem einzigen Spalt ist auch eine Klärvorrichtung mit mehreren Spalten bekannt, bei der die einzelnen Funktionsräume horizontal nebeneinandergereiht sind, und zwar so_ff daß an jedem Raum mit der Flockenschicht Jeweils

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ein Koagulationsraum und ein Verdickungsraum anliegt. Durch diese Anordnung wird eine große Ersparnis hinsichtlich der Höhe der Anordnung erzielt und Klärvorrichtungen sehr hoher Leistungen können auf diese Weise gebildet werden«,

Hehrspaltenklärvorrichtungen wurden jedoch bisher nicht derart Konstruiert, um unter Einbeziehung eines Schnellfilters in einem gemeinsamen Behälter eine kompakte Anordnung zu bilden, die den sclhon bestehenden kleinen Anordnungen entsprechen würden. Einer der Gründe, daß bisher Mehrspalt-Klärvorrichtungen und auch die konstruktive Lösung deren Verbindung mit Schnellfiltern in einen gemeinsamen Behälter nicht ausgenützt wurden, war der Umstand, daß keine Lösung der Homogenisation der durch Koagulation in horizontalen Koagulotionsräumen entstehenden Suspension vorlag.

Ein Hindernis der Erzielung der Homogenisation bei Mehrspaltklärvorrichtungen bekannter Ausfuhrungen ist das Fehlen einer mechanischen Turbulenzquelle im Koagulationsraum, ein verhältnismäßig beschränkter Inhalt dieses Raumes und ein angeeignetes Verteilungssystem des dosierten Wassers in den Koagulationsraum, Die Unbrauchbarkeit Üblicher Formen von mechanischen Paddeln als Turbulenzerzeuger im Homogenisationsraum von Mehrspaltklärvorrichtungen folgt aus der horizontal prismatischen Form dieser Rmme_e Diese Form unterscheidet sich grundsätzlich von üblichen Klärvorrichtungen, bei denen der Koagulationsraum vertikal ist und iaeer zentral angeordnet ist. Die Erzeugung einer mechanischen Bewegung zum Beispiel mittels Paddeln in einem horizontal angeordneten Koagulationsraum würde eine so starke Rotation verursachen, daß sie das Strötoan im Verteilerspalt, der den Koagulationsraue «it dem Raum der Flockenwirbelschicht verbindet, störend

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beeinflussen wUrde₀ Die Wasserverteilung im Koagulationsraum bei bekannten Mehrspaltklärvorrichtungen mittels einer Verteilerleitung im oberen Teil dieses Raumes ist bei Anwendung von mechanischen Paddeln ebenfalls ungeeignet, weil sie keine gleichförmige Homogenisation des ganzen Inhaltes dieses Raumes sichert und Wasserkurzschlüsse aus der Verteilerleitung direkt in den Spalt verursachte Der beschränkte Inhalt des Koagulationsraumes ist bei einer Mehrspalt-Klärvorrichtung durch die geometrische _o Gesamtanordnung der Klärvorrichtung gegeben, da er durch die nach unten zusammenlaufenden Wände des Bodens des Raumes mit der voll- ψ kommen schwebenden Flockenschicht in Richtung gegen den Spalt gegeben ist, was ohne Verschlechterung anderer Funktionseigenschaften der Klärvorrichtung nicht ohne weiteres geändert werden kann₀ Damit die Homogenisation ihren optimalen Effekt erreichen . kann, ist es nötig, das Verweilen des Wassers im Koagulationsraum bis auf 15 Minuten zu verlängern, eine geeignete Turbulenzquelle und die Gleichförmigkeit der Homogenisation der richtigen Wasserzufuhr in den Homogenisationsraum zu sichern und das Beeinflussen des Wassereintrittes in den Verteilerspalt durch Wasserrotation im Homogenisationsraum zu verhüten. Infolgedessen wurde durch Fehlen einer vollkommenen Homogenisation nicht der Effekt erzielt, wie mit Anordnungen mit Homogenisationsraum und es kam zu einer wesentlichen Verschlechterung der Funktion der Anordnung bis □■ 40 % bei niedrigerer Temperatur des gereinigten Wassers. Ein zweiter Grund, warum bisher nicht Anordnungen hoher Leistungen, die eine Mehrspalt-Klärvorrichtung mit Schnellfilter in einem Behälter vereinigen, vorgeschlagen wurden, war das Fehlen einer Lösung der Lokalisation des Schnellfilters und dessen Separieren von anderen Funktionsräumen der Klärvorrichtung, denn diese Trennwände sind dem Druck des vollen Gewichtes der Flüssigkeit in der

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Klärvorrichtung ausgesetzt, so daß bei großer Fläche ein massiver Zwischenboden vorgesehen werden muß, der zusammen mit der Notwendigkeit einer Bildung eines Entschlammungs- und Sammelsystems in der Klärvorrichtung und des Schnellfilters Komplikationen der Anordnung und eine wesentliche Vergrößerung der Höhe der ganzen Vorrichtung verursachen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu vermeiden« Diese Nachteile bei der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanordnung werden behoben. Bei einer Mehrspalt-Klärvorrichtung, mit einer vollkommen schwebenden Flockenschicht, die sich in einem Raum mit einem sattelförmigen Boden befindet, der durch nach unten zusammenlaufende Wände gebildet ist, die unterhalb des Raumes mit der vollkommen schwebenden Flockenschicht auf einer Seite Koagulationsräume, auf der anderen Seite Sedimentationsräume begrenzen, besteht die Erfindung darin, daß unterhalb jedes Sedimentationsraumes durch eine horizontale hohle Trennwand der Filterraum abgetrennt ist, und die mit dem Raum der Flockenschicht durch Spalte verbundenen Koagulationsräume mit einer Homogenisations-RUhrvorrichtung versehen sind_o

Ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klärvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig_e 1 einen Schnitt durch eine Klärvorrichtung und Fig₀ 2 ein axonometrisches BiId₀

Die gesamte Anordnung ist in einem einzigen, im wesentlichen prismatischen Behälter 1 vorgesehen, in welchem durch Trennwände 2, 3, welche die ganze Breite des Behälters 1 einnehmen, Homogeni-

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sationsräume A, Räume B mit einer vollkommen schwebenden Flockenschicht, Sedimentationsräume C und Räume F mit Schnellfiltern abgegrenzt sind_Q Es sind dies einerseits vor allem die Wände 2, welche eine dachförmige Decke oberhalb der Homogenisationsräume A bilden, die unten entlang der ganzen Länge zu beiden Seiten Spalte 4, 4* belassen, die die Räume A und B verbinden, andererseits die Wände 3, die eine dachförmige Decke oberhalb der Sedimentationsräume C bilden· Sie belassen oben einen Spalt 5 aus dem Räume B in den Raum C, mit einem dachförmigen Verteiler 6₉ der den Zufluß der Flockenschicht in den Raum C bestimmte An die k unteren Enden der Wände 3 schließen sich vertikale Wände 7 On₁ welche untereinander die Homogenisationsräume A von den Räumen F mit Schnellfiltern begrenzen,,

Im Koagulations- und Homogenisationsraum A ist eine Hohlwelle drehbar gelagert, die entlang ihrer ganzen Länge mit öffnsingen 9 versehen ist und mit einer Geschwindigkeit von Einheiten von Umdrehungen in der Minute angetrieben wird und an die Zufuhr des Rohwassers mit Koagulationsmittel angeschlossen ist_o Auf der Hohlwelle 8 sind Tragarme 10 befestigt, die Paddel 11 tragen, im gegebenen Fall horizontale Stangen,, Falls sich die Hohlwelle f 8 in Uhrzeigerdrehrichtung dreht, wird vor dem Spalt A₉ der gegen die Drehrichtung der aus der Hohlwelle S₉ den Tragarmen 10 und den Paddeln 11 bestehenden Ruhrvorrichtung gekehrt ist, ein hydraulischer Widerstand gebildet, der im gegebenen Fall aus einer Deckwand 12, welche den Spalt 4 verdeckt, besteht und welche den Flüssigkeitsdurchfluß durch beide Spalte 4, 4* aus dem Raum A in den Raum B ausgleicht·

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Oben in dem Raum C unterhalb des dachförmigen Verteilers 6 unter dem Spalt 5 ist eine Abfuhrleitung 13 des absedimentierten Wassers vorgesehen, welches im oberen Teil des Sedimentationsraumes C abgesondert wird» Nahe den Spalten 4, 4¹ sind unten im Raum B Spülleitungen 14 mit öffnungen angeordnet, die normalerweise außer Betrieb sind und lediglich zum Reinigen der Klärvorrichtung dienen. Im Raum B sind ferner im Oberteil in gewisser Entfernung oberhalb der Spalte 5 Sammelbecken 15 zum abfuhren des geklärten Wassers in den Filterraum F vorgesehen. Der Sedimentationsraum C ist gegenüber dem Raum F mit Schnellfilter durch eine Hohlwand 16 abgegrenzt, die im gegebenen Fall aus Profilträgern 17 besteht, zwischen welchen Kanäle 18 vorgesehen sind, die durch öffnungen 19 mit dem Sedimentationsraum C verbunden sind, während Nachbarkanäle 18* durch Öffnungen 20 mit dem Filterraum F verbunden und an die Sammelbecken 15 und an die Abfuhrleitung 13 des geklärten Wassers angeschlossen sind. Im Filterraum F befindet sich ein Mehrschichtfilter 21 mit fortschreitend feinerer Filterschicht.

Im axonometrischen Bild in Fig. 2 ist zusätzlich der Motorantrieb 22 mit der Hohlwelle 8 sowie das Speisebecken 23 fUr das Rohwasser mit dem Koagulationsmittel dargestellt, das Über die Rohrleitung 24 durch Gravitation in die Hohlwellen 8 und in den Koagulations- und Homogenisationsraum A geleitet wird«,

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Das dosierte Rohwasser mit dem Koagulationsmittel strömt Über das Speisebecken 23 durch Gravitation über die Rohrleitung 24 in die Hohlwellen 8, wo es durch die öffnungen 9 gleichmäßig in der ganzen Länge des Koagulations- und Homogenisationsraumes A

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verteilt wird. Die Hohlwellen 8 werden durch die Antriebe 22 mit einer Geschwindigkeit von Einheiten von Umdrehungen in der Hinute angetrieben und durch Koagulation werden hier Flocken gebildet, welche durch die Ruhrvorrichtung 8, 10, 11 homogenisiert und verdichtet werden, wobei sie fortlaufend gegen den Umfang der Ruhrvorrichtung gelangen, bis sie zusammen mit der flüssigkeit durch die Spalten 4, 4^f in den Raum B Übergehen, wobei die Deckwände 12 den FlUssigkeitsdurchfluß in den Raum B derart beeinflussen, daß der Durchfluß durch beide Spalte 4 und 4* praktisch gleich ist und so der Einfluß der Ruhrvorrichtung

fc 8, 10, 11 auf den Durchfluß kompensiert wird, und die Flockenschicht im Raum B stets in gleichem Maß im ganzen Raum B in schwebendem Zustand erhalten bleibt» Die Zeit des Verweilens der Flüssigkeit im (Coagulations- und Hontogenisationsraum A ist • etwa 15 Minuten« Aus dem Raum B mit der vollkommen schwebenden Flockenschicht kommt die Flockensuspension über die Eintrittspalte S über den dachförmigen Verteiler ö in den Sedimentationsraum C, wobei die ursprüngliche Geschwindigkeit sich fortlaufend im sich erweiternden Raum C verkleinert, was die Sedimentation der Suspension und Abtrennen des mitgerissenen Wassers ermöglicht, das sich unter dem dachförmigen Verteiler 6 sammelt

w und über die Abfuhrieitung 13 abgeführt wird« Die Suspension, welche zum Boden des Raumes C gesunken ist, dringt Über öffnungen 19 in die Kanäle 18 ein und wird von hier abgezogen· Das geklärte Wasser, das oberhalb der Flockenschicht bleibt, tritt in die Sammelbecken 15 ein, von wo es in die Kanäle 18* in der horizontalen Wand 16 geführt wird und tritt durch Öffnungen 20 in den Raum F mit Filtern 21 ein, von wo es nach dem Filtern aus dem Unterteil des Raumes F dem Gebrauch Übergeben wird*

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Der hauptsächliche Vorteil der erfindungsgemäßen konstruktiven Lösung einer Mehrspalt-Klärvorrichtung mit Schnellfilter in einem gemeinsamen Behälter ist das Einhalten einer kleinen Höhe der Anordnung auch fUr große und sehr große Leistungen, 2.B₀ 100 bis 1000 Liter in der Sekunde, Dadurch wird ein sehr günstiger spezifischer Inhalt für 1 Liter/Sekunde der Leistung und gleichfalls hohe Oekonomische Ersparnisse erzielte Ein weiterer großer Vorteil der Verbindung einer Mehrspalt-Klärvorrichtung mit einer hydraulisch vollkommen schwebenden Flockenschicht und horizontal parallel geschalteten Funktionsräumen ist die Möglichkeit, vor das Abscheiden durch eine Flockenschicht einen Homogenisaiionsraum einzuschalten, in welchem die durch Koagulation entstehende Suspension für genügend lange Zeit durch mechanisch.hervorgerufene Turbulenz gleichförmig homogenisiert wirdο Dadurch wird eine hohe Leistung des Separationsprozesses erzielt, die einen Vergleich mit Ergebnissen kleiner Anordnungen erlaubt« Durch Einschaltung der Homogenisation kann eine Beseitigung des Koagulenten aus dem Filtrat bis zur Grenze seiner Lösbarkeit und ein Beseitigen von Mikroorganismen bis zu einer Gute, die den Normen von Trinkwasser entsprechen, erzielt werden, ohne das Filtrat zu desinfizieren. Ein weiterer Vorteil ist die Anordnung des Verdickungsraumes und des Schnellfilters Übereinander, gegenseitig durch eine hohle Trennwand abgegrenzt, die durch Profilträger gebildet wird, welche eine volle Ausnutzung des Verdickungsraumes ermöglichen,, Dadurch werden gleichzeitig die Verteilersysteme vereinfacht und die Höhe der ganzen Anordnung herabgesetzt·

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Claims (3)

PATENTANWALT JjD 6. Mai 1969 Aktenz.; P 19 22 982. 4 Anw.-Akte: 75/158 - 10 - PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung fUr Wasseraufbereitung mittels einer Mehrspalt» Klärvorrichtung mit einer vollkommen schwebenden Flocken-

k schicht, die sich in einem Raum mit sattelförmigem Boden befindet, der durch nach unten zusammenlaufende Wände gebildet ist, welche unterhalb des Raumes Mit der vollkommen schwebenden Flockenschicht auf einer Seite Koagulationsräume, auf der anderen Seite Sedimentationsräuee begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb jedes Sedimentationsraumes (C) durch eine horizontale hohle Trennwand (15) der Filterraum (F) abgetrennt ist und die «it dem Raum (B) mit der Flockenschicht durch Spalte (4, 4*) verbundenen Homogenisationsräume (Aj mit einer Homogenisations-RUhrvorrichtung versehen sind·

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisations-RUhrvorrichtung durch eine horizontale Hohlwelle (8) gebildet wird, die entlang ihrer ganzen Länge mit Offnungen (9) und mit Paddeln (10_Y 11) versehen ist, und an die Rohrleitung (24) für die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit angeschlossen ist.

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3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in de« Mittels von zwei Spalten (4, 4") »it dea unteren Teil des Raumes (8) mit der vollkoaaen schwebenden Flockenschicht verbundenen HomogenisationsrauBi (A) vor de* gegen die Drehrichtung der Rührvorrichtung gekehrten Spalt (4) ein hydraulischer Uiderstand zu« Ausgleich des FlUssigkeitsdurchflusses durch beide Spalte (4_# 4") vorgesehen ist«,

4» Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Widerstand durch eine Deckband (12) oder eine Leiste gebildet wird, die unterhalb des Spaltes (4) befestigt ist.

5« Anordnung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale hohle Trennwand (16) zwischen de* SediaentationsrauBi (C) und dem Filterraum (F) durch gegenseitig anliegende Profilträger (17) gebildet ist, die untereinander Kanüle (18, 18*) bilden, von denen die ersten Kanüle (18) durch Öffnungen (19) mit dem Sedimentationsrau« (C) verbunden und an den Abfluß angeschlossen sind, die zweiten Kanüle (18*) sind an eine Abfuhrleitung (13) und an Sa*»elbecken (15) für die Abfuhr der geklärten Flüssigkeit angeschlossen und ait des Filterraum (F) verbunden«

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