APPARATUS FOR WATER PURIFICATION AND/OR AERATION BY DISSOLVED GAS FLOTATION

Abstract: 1. Apparatus for water purification and/or aeration by saturation of the raw water with pressurized gas and subsequently allowing it to depressurize in a floating vessel characterized in that upstream to the flotation vessel (3) there are provided in series a first injector pump (1), a feed pump (4) and a second injector pump (2), and that the product water outlet (35) of the flotation vessel (3) through a throttle valve (39) is connected with the driving medium inlet (11) of the first injector pump (1), the suction inlet of which being designed as a gas suction inlet and the outlet of which feeds the driving medium inlet (21) of the second injector pump (2), the suction inlet (23) of the latter being designed as a raw water inlet.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Wasserreinigung und/ oder -belüftung durch Entspannungsflotation Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasserreinigung und/oder -belüftung durch Sättigung des Wassers mit einem unter Druck stehenden Gas und anschliessende Entspamlung in einem Flotationsgefäss Das Abtrennen von Fremdstoffen, bei denen die Neigung zur Fhasentrennung wenig ausgeprägt ist, gewinnt mit steigenden Anforderungen an die Qualität von Abwasser und Trinkwasser an Bedeutung, So handelt es sich in der Wassertechnik häufig um das Abtrennen von ungelösten Schwebstoffen oder Ültröpfchen. Auch mit Membranen betriebene Anlagen zur Entsaltzung und Reinigung von Wasser können mir dann störungsfrei betriebene werden, wenn in einer vorgeschalteten Verfahrensstufe alle diejenigen Stoffe abgetrennt werden, die auf längere Sicht die Funktion der Membranen beeinträchtigen 4Irden. Es besteht somit ein Bedarf an zuverlässig arbeitenden Trennverfahren, eine hohe Raumausbeute, hohe Trennleistung, einfache Betriebsweise und niedrige Betriebskosten miteinander verbinden. Während geringe Reststoffkonzentrationen im Bereich weniger Milligramm/Liter mit Kiesfiltern in Verbindung mit Flockung und Destabilisierung mit Anschwemrnfiltern oder Feinfiltern abgetrennt werden, hat für höher Ö1- und Feststoffgehalte, etwa im Bereich der kommunalen Abwassertechnik und der Abwasserreinigung in der Nahrungsmittelindustrie die Flotation an Bedeutung getonnen. Bei diesem Verfahren werden die suspendierten Stoffe durcl feine Luftblasen ausgetragen, die man durch Lösen von Luft unter erhöhtem Druck und anschliessende EntsDannunS auf Normaldruck oder aber auch durch Elektrolyse des Wassers erzeugt. Die hierfür bisher erforderlichen Einrichtungen machen die Flotation jedoch zu einem relativ teuren Trennverfahren. Dieses bekannte Trennverfahren der Entspannungsflotation wird üblicherweise so betrieben, dass man einen Teilstrom des gereinigten Wassers nach Sättigung in einem Autoklaven, der durch einer iQomlrressor oder durch Druckgasflaschen mit Gas versorgt wird, entspannt umd mit Schmutz wasser vermischt. Das Verfahren selbst gilt als relativ wartungsintensiv und erfordert hohe Investitionskosten wegen des erforderlichen Kompressors und des auf einen entsprechend hohen Druck ausgelegten Autoklaven. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung verbesserter Verfahren und Vorrichtungen zur Entspannungsflotation, welche preiswerter betrieben werden können und vor allem geringere Investitionskosten durch Fortfall des Autoklaven und des Kompressors verursachen. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Wasser nicht mehr in einem Druckbehalter mittels eines Kompressors mit Luft gesättigt, sondern es .ird das aufzubereitende gasgesättigte Wasser dem Flotationsgefäss über zwei hintereinandel°,eschaltete Strahlpumpen zugeführt, wobei die erste Strahlpumpe als Treibmittel einen Teilstrom des mindestens zum Teil aufbereiteten Wassers empfängt und über ihren Sauganschluss das der Flotation dienende Gas ansaugt, wahrend die an den Ausgang der ersten Strahlpumpe angeschlossene zweite Strahlpumpe über ihren Sauganschluss das noch nicht aufbereitete Wasser ansaugt, um es dem Flotationsgefäss zuzuführen. Vorrichtungsmässig ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit einem Flotationsgefäss und einer Förderpumpe in Iteihe geschaltete Strahlpumpen vorgesehen sind, dass der Produktwasserauslass des Flottionsgefässes über ein Drosselventil mit dem Treibmitteleinlass der ersten Strahlpumpe verbunden ist, dass der Saug anschluss der ersten Strahlpurnpe als Gasansaugstutzen auste- bildet ist, dass der Ausgang der ersten Strahlpumpe mit dem Treibmitteleinlass der zweiten Strahlpumpe verbunden ist und dass der Sauganschluss der zweiten Strahlpumpe als Rohwassereinlass- stutzen ausgebildet ist. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen. Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch das Fliessschema der erfindungsgemässen Flotationsanlage. Die in der Zeichnung dargestellte Flotationsanlage besteht aus. einer ersten Strahlpunpe 1, einer zweiten Strahlpumpe 2, einem Flotationsbehëlter 3 und einer Förderpumpe 4. Das Flotationsgefäss 3 besteht aus einem oberen teils zylindrischen und teils konischen Abschnitt 31, an den sich nach unten ein engerer zylindrischer Abschnitt 32 anschliesst. Vo unten rast in des Flotationsgefäss 3 ein Standrohr 33 hinein, welchem über den Anschluss 34 das mit Gasbläschen beladene zu reinigende flüssige Strönungsmittel zugeführt wird. Im unteren Teil 52 des Flotationsgefässes kann bei 35 das gereinigte Wasser abgezogen werden. Ein im oberen Teil des Flotationsgefösses 3 angeordneter Anschluss 36 gibt die Möglichkeit, die ausgetragenen Fremdstoffe S mit einer Pumpe abzuziehen. Vom Anschluss 55 wird über eine Leitung 57 das gereinigte Produktwasser abgezogen. Über eine Zweigleitung 58 und einen Strömunr,s- teiler bzw. eine Drossel 59 wird ein Teil des bereits aufbe reiteten Wassers dem Treibmitteleinlass 11 der ersten Strahlpumpe 1 zugführt. Die Ansaugkammer der Stralilpumpe 1 steht über einen Anschluss 13 mit dem für die Flotation benötigten Gas, vorzuOs- weise mit Zereinigter Luft L in Verbindung. Diese Luft löst sich unter dem hinter der Strahlpumpe 1 aufgebauten Druck. Der Ausgang der ersten Strahl pumpe 1, in der die Strömung durch eine zwischen- geschaltete Förderpumpe 1 aufrechterhalten ird, stellt mit dem Treibmitteleinlass 21 der zweiten Saugpumpe 2 in Verbindung, deren Ansaugkammer über den Sauganschluss 23 das ZU reinigende Roh- wasser RW empfangt. Der Auslass 22 dieser zweiten Strahlpumpe 2 ist mit dem unteren offenen Ende 34 des Standrchres 33 verbunden. Das bei der Entspannung in der zweiten Strahlpumpe 9 auftretende Druckgefälle dient dem Transport des Rohwassers RW. welches mit feinsten luftbläschen vermischt wird, die di im Flotationsge- fass 3 abgetrennt erden können Die üt)er das Standrohr 33 eintretenden mit Luftbläschen vermischten ungelösten Bestandteile des Wassers werden, wie schon erwähnt, an der oberen Öffnung 36 und das gereinigte Produktwasser PW am unteren Anschluss 55 des Flotationsgefässes 3 abgezogen. Im Betrieb .1erden die Durchsätze so eingestellt, dass sich im Flotationsgefäss 3 eine stationäre Grenze der Luftbläschen einstellt. Abweichend von der zeichnerischen Darstellung kann die Förderpumpe 4 auch vor die beiden Strahlpumpen -1, 2 gesetzt werden. In diesem Falle ririrde die Förderpumpe gegen einen höheren Staudruck fördern, käme aber andererseits nicht mit Luft im Fördermedium in Berührung. Der Vorteil der erfindungsgemässen Flotatonsaulage liegt verglichen mit den hisber bekannten @ntspennungsflotations-Anlagen darin, dass der störanfällige und lärmerzeugende Kompressor, sowie der aus Sicherheitsgründen dickwandige Druckbehälter entfallen. Von Vorteil ist für die erfindungsgemässe Anordnung auch, dass der Energieverbrauch niedrig gehalten wird, weil die zum Aufbau des Druckes hinter der ersten Strahlpumpe 1 aufgewandte Energie in der zweiten Strahlpumpe 2 2 zw Ter1 zurückgewonnen wird. Die Einsparung an Investitions- und Betriebskosten im Vergleich zu den herkömmlichen Flotationseinrichtungen legt es nahe, den prinzipiellen Vorteil dieses chne festes Trennmaterial anbeitende Verfpitren für eine Vielzahl von Aufgaben der liasser- technik zu nutzen, bei denen Trübstoffe, Öle oder Fette abzutrennen sind. Wenn eine Flüssigkeit mit Ges gesättigt werden soll, ist der Wirkungsgrad beim Eintragen von Luft in die flüssige Phase im allgemeinen gering. Der Transport von Gas aus der Luftblase heraus wird überdies durch oberflächenaktive Stoffe behindert. So kommt es, dass in biologischen Kläranlagen init it Oberflächenbe- lüftung die Sauerstoffabmagerung der Belebungsluft nur 1-2 % beträgt. Bei der erfindungsgemässen Verrichtung bewirken die beiden hintereinandergeschalteten Strahlpumpen eine besonders effektive Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten, weil der bei der Entspannung zugefübrte Wasserstrom so eingestellt werden kann, dass hinter der zweiten Strahlpumpe keine Luftbläschen mehr auftreten, so dass das Wasser dann mit Luft gesättigt ist Die erhöhte Effektivi- tät des Stoffiiberganges ist auf die durch Druckerhöhung beschleunigte Lösungsgeschwindigkeit zwischen den Strahlpumten und die intensive Vermiscilung des bei. Normaldruck übersättogtem und untersätigten Wassers in der zweiten Strahpumpe zurückzuführen So eignet sich die erfindungsgemässe Anordnung von zwei hinter einandergeschalteten Strahlpumpen auch besonders gut zur Be lüftung von iSl.iranlagen und Fischzuc'tbecken, wobei die Wasser- ströme so eingestellt werden können, dass zum Zwecke der Feststoffentfernung ein gewisser Anteil der gelösten Luft in Form von Bläschen austritt. Die Erfindung kann auch als Gaswäscher an Stelle einer Gegenstrom-Absorptionskolonne eingesetzt werden, was eine erhebliche Verminderung des Raumbedarfs bedeutet.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur asserreinigung und/oder -beli:Ctung durch Sättigung des Wassers mit einem unter Druck stehenden Gas und anschliessende Entspannung in einem Flotationsgefäss, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubereitende gasgesättigte Wasser dem Plotationsgefäss über zwei hintereinander geschal- tete Strahlpumpen zugeführt wird, dass die erste Strahlpumpe als Treibmittel einen Teilstrom des mindestens zum Teil auf bereiteten Wassers empfängt und über ihren Sauganschluss das der Flotation dienende Gas ansaugt und dass die an den Ausgang der ersten Strahpumpe angeschlossene zweite Strahlpumpe über ihren Sauianschluss das noch nicht aufbereitete Wasser ansaugt, um es zusammen mit dem Ausgang der ersten Strahlpumpe dem Flotationsgefäss zuzuführen. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit einem Flotationsgefäss (3) und einer Förderpumpe (4) in Reihe geschaltete Strahlpumpen (1,2) vorgesehen sind, dass der Produktwasserauslass (35) des Flota tionsgefässes (3) iiher ein Drosselventil (39) mit dem Treib mitteleinlass (11) der ersten Strahlpumpe (1) verbunden ist, dass der Sauganschluss (13) der ersten Strahlpumpe (1) als Gas ansaugstutzen ausgebildet ist, dass der Ausgang (12) der ersten Strahlpumpe (1) mit dem Treibmitteleinlass (21) der zweiten Strahlpumpe (2) verbunden ist und dass der Sauganschluss (23) der zweiten Strahlpumpe (2) als Rohwasser-Einlassstutzen ausge bildet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (4) eintrittsseitig vor der ersten Strahlpumpe (1) angeordnet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichmet, dass die Förderpumpe (tal) zwischen den beiden Strahlpumpen (1, 2) a.,e- ordnet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass des Flotationsgefäss (3) konisch aus,ebildet ist, ein sich von unten nach oben erstreckendes Standrohr (jj) enthalt, welches mit dem Auslass (22) der zweiten Strahlpumpe (2) verbunden ist, und im unteren Teil in einem relativ engen, das Standrohr (33) umgebenden Ringrum (32) mit einem Auslass (35) für das Pro duktwasser versehen ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Flotationsgefäss (3) in einem oberen domartigen Ab schnitt mit einem Abfluss (36) für das ausgeschwemmte Gut ver sehen ist.

Inventors: MULLER, HEINZ JOACHIM, REINHARDT, KARL HORST, DR. DIPL.-CHEM., Müller, Heinz Joachim
Applicants: GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM  GEESTHACHT GMBH
Application year: 1980
Main classification: C02F1
IPC codes: C02F3, C02F1, B03D1