DE2225216B2

DE2225216B2 - Vorrichtung zum Klären von Flüssigkeiten durch Flotation

Info

Publication number: DE2225216B2
Application number: DE2225216A
Authority: DE
Inventors: Hiroshiro Uji Kyoto Kimura; Masao Ohgaki Gifu Tanaka; Seiji Amagasaki Hyogo Yoshii
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2225216A1; FR2138997B1; FR2138997A1; DE2225216C3; GB1388469A; JPS511072B1; US3794171A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klären von Flüssigkeiten durch Flotation mit einer Mischkammer für die mit Druckluft beladene, zu klärende Flüssigkeit und mit einer Flotationskammer, die an ihrem einen Ende mit einer Mischkammer über einen Überlauf verbunden ist und bei der an dem di:m Überlauf entgegengesetzten Ende der auf der Flüssigkeit schwimmende Schlamm in einen Austrittskanal gelangt und die am Boden ein Rohr zum Abziehen der geklärten Flüssigkeit aufweist.

Eine bekannte VorriclnuRg dieser Art (DE-AS 12 53 186) weist einen länglichen rechteckigen Behälter auf, der in die Mischkammer und die daran anschließende Flotationskammer unterteilt ist. Die Mischkammer und die Flotationskammer sind durch eine den Überlauf bildende Trennwand voneinander getrennt. Die mit Luft beladene, zu klärende Flüssigkeit wird unten in die Mischkammer eingeleitet, worauf ein Teil der in der Flüssigkeit gelösten Luft in Form von Blasen aufsteigt, die einen Teil der Feststoffteilchen mit an die Oberfläche der Flüssigkeit nehmen und sich dort in Form von Schaum oder Schlamm sammeln. Die in der Mischkammer entstandene Schlammschicht tritt über den Überlauf in die Flotationskammer ein, fließt durch die Flotationskammer hindurch und tritt an dem der Mischkammer gegenüberliegenden Ende aus der Flotationskammer aus. Die in die Flotationskammer eintretende Schlammschicht wird mit zunehmendem Abstand vom Überlauf zunächst dicker. Die Zunahme der Schlammdicke ist darauf zurückzuführen, daß ein weiterer Anteil der in der zu klärenden Flüssigkeit gelösten Luft in Form von Bläschen aufsteigt und weitere Feststoffteilchen aufschwemmt. Nach Erreichen einer bestimmten Entfernung vom Überlauf nimmt jedoch die Dicke der Schlammschicht wieder ab. Pie Ursache hierfür ist darin zu suchen, daß sich die kleinen Gasbläschen der zum Austrittsende der Flotationskammer wandernden Schaumschicht zu größeren Gasblasen zusammenschließen und die größeren Gasblasen schließlich brechen. Hierdurch sinkt ein Teil der von den Gasblasen getragenen Feststoffteilchen in die Flüssigkeit zurück. Die Folge ist, daß sich diese Feststoffteilchen am Boden der Flotationskammer ansammeln. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es daher nicht möglich, eine ausreichende Klärung der Flüssigkeit zu erreichen.

Eine Verbesserung der Klärwirkung der bekannten Vorrichtung könnte auch nicht dadurch erzielt werden, daß die Flotationskammer bis zu dem Punkt verkürzt wird, an welchem die auf der Oberfläche schwimmende Schlammschicht die größte Dicke hat Hierdurch könnte zwar dem Zusammenschluß der kleineren Bläschen zu größeren Gasblasen und einem Zerplatzen der Blasen wirksam entgegengetreten werden. Eine derartige Maßnahme würde jedoch aus folgenden Griinck-n nicht zu einer Verbesserung der Klärwirkung führen. Die bereits in der Mischkammer aufsteigenden und dort eine Schaumschicht bildenden Gasblasen haben ein größeres Volumen als die in der Rotationskammer aufsteigenden Gasblasen, deren Volumen mit zunehmendem Abstand "om Überlauf kleiner wird. Die verhältnismäßig große Dicke der Schaumstoffschicht am Eintrittsende der Flotationskammer ist daher auf die großvolumigen Gasbläschen zurückzuführen. Das Volumen der einzelnen Gasbläschen ist jedoch nicht proportional der Menge der aufgeschwemmten Feststoffteilchen, so daß die von der Größe der Gasblasen beeinflußte Dicke der Schlammschicht nicht proportional der Menge der aufgeschwemmten Feststoffteilchen ist. Wenn die Schlammschicht ihre größte Dicke erreicht hat, ist daher ein bestimmter Anteil an Feststoffteilchen aufgeschwemmt worden, der jedoch nicht der maximalen Menge der aufsclu/emmbaren Feststoffteilchen entspricht. Wenn ein Teil der ohnehin schon großen Gasblasen durch die Vereinigung mit weiteren kleinen aufsteigenden Gasblasen eine Größe erreicht, bei welcher die Gasblasen platzen, sinkt ein bestimmter Anteil der aufgeschwemmten Feststoffteilchen in die Flüssigkeit zurück. Die Menge der aufgeschwemmten Feststoffteilchen nimmt dadurch wieder etwa.s ab. Im weiteren Verlauf gegen das Ende der Flotationskammer tragen die kleinvolumigen Gasblasen jedoch wieder eine Menge an Feststoffteilchen an die Oberfläche, die größer ist als die Menge an Feststoffteilchen, die infolge des Zerplatzens der großen Gasblas ti in die Flüssigkeit zurückgesunken sind. Auf diese Weise ist es erklärlich, daß die Schlammschicht am Austrittsende der Flotationskammer eine größere Menge an Feststoffteilchen trägt als in der Mitte der Flotationskammer, obgleich die Schlammschicht am Ende der Flotationskammer dünner als in deren Mittelbereich ist.

Wenn man nun die Flotationskammer bis zu dem Punkt verkürzen wollte, an welchem die auf der Oberfläche schwimmende Schlammschicht die größte Dicke hat, würde die Flotationskammer auf eine Länge verkürzt werden, welche die Verweilzeit der zu klärenden Flüssigkeit in der Flotationskammer derart herabsetzt, daß die in der zu klärenden Flüssigkeit noch gelöste Luft nicht ausreichend Zeit hätte, in Form von Blasen aufzusteigen und weitere Feststoffteilchen an die Oberfläche zu schwemmen. Eine Verkürzung der Flotationskammer würde daher keinen Gewinn, sondern einen Verlust an Klärwirkung herbeiführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Klären von Flüssigkeiten der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Reinigungswirkung aufweist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Flotationskammer in der Draufsicht die Gestalt eines Kreisbogens oder einer Spirale hat.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist die an die Mischkammer anschließende Flotationskammer gekrümmt. Da die auf der zu klärenden Flüssigkeit schwimmende Gasblasenschicht an der einen Stirnseite

der Flotationskammer eintritt und an der anderen Stirnseite wieder austritt, bewegen sich die zu klärende Flüssigkeit und die auf ihr schwimmende Gasblasenschicht entlang von Kreisbögen durch die Flotationskammer. Aufgrund der gekrümmten Ausbildung der Flotationskammer liegen deren Ein- und Austrittsenden an der radial innen liegenden Wand verhältnismäßig nahe beieinander.

Die aus der Mischkammer in die Flotationskammer eintretenden Gasblasen mit den aufgeschwemmten Feststoffteilchen werden daher an der radial innen liegenden Wand auf dem kürzesten Wege zum Austrittsende der Flotationskammer gebracht. Die an der radial innen liegenden Wand aus der Flotationskammer austretenden Gasblasen erzeugen einen Sog, welcher auch die Gasblasen an der radial außen liegenden Wand der Flotationskammer zur radial innen liegenden Wand absaugt und aus der Flotationskammer abzieht Die bereits in der Mischkammer entstandenen und in die Flotationskammer eingetretenen Gasblasen werden daher in ihrer Gesamtheit auf dem kürzesten und raschesten Wege aus der Flotatio.skammer abgezogen, so daß die Bläschen vor dem Erreichen der Austrittsstelle aus der Flotationskammer keine Zeit haben, sich zu großen Bläschen zusammenzuschließen und zu platzen. Auf der anderen Seite ist die Verweilzeit der zu klärenden Flüssigkeit in der Flotationskammer ausreichend groß, um die in der Flüssigkeit gelöste Luft in Form von Blasen aufsteigen und dabei weitere Feststoffteilchen an die Oberfläche aufschwemmen zu lassen. Hierdurch wird eine stabile Gasbläschenschicht erreicht, welche die aufgeschwemmten Feststoffteilchen trägt und sicher zum Austrittsende der Flotationskammer bringt. Ein Platzen der Bläschen und ein damit verbundenes Absinken der Feststoffteilchen auf den Grund der Flotationskammer ist hierdurch vermieden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung führt daher zu einer verbesserten Klärwirkung. Aufgrund der verbesserten Klärwirkung der Vorrichtung gemäß der Erfindung lä.?t sich bei einem vorgegebenen Durchsatz einer zu klärenden Flüssigkeit eine kleinere Bauform als bei herkömmlichen Klärvorrichtungen oder bei einer mit der bekannten Vorrichtung vergleichbaren Baugröße ein größerer Durchsatz erzielen.

Eine besonders einfache und zugleich raumsparende Bauform e/gibt sich, wenn die Flolationskammer und die Mischkammer in einem zylindrischen Behälter untergebracht sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht einer bevorzugten Ajsführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-Il in Fig. 1,

F i g. 3 einen abgewickelten senkrechten Schnitt längs einem Bogen durch den Behälter nach F i g. 1,

Fig.4 eine räumliche Darstellung der beiden gegenüberliegenden Trennwände, von denen eine zwischen einem Ende der Mischkammer und dem benachbarten Ende der gekrümmten Flotationskammer angeordnet ist und die andere dazu dient, das andere Ende der Mischkammer von dem benachbarten Ende der Flotationskammer zu trennen, und

F i g. 5 einen abgewickelten senkrechten Schnitt einer AusfUhrungsform der Erfindung, bei welcher der Behälter in der Draufsich die Gestalt einer Spirale hat.

Nach Fig. I sind in einem zylindrischen Behälter 1, der im Hinblick auf einen minimalen Totraum erwünscht ist, eine Mischkammer 2 zum Einführen vun Druckluft in die zu klärende Flüssigkeit und zum Mischen mit dieser und eine Flotationskammer 4 zum Trennen der Flüssigkeit in die abzuscheidenden Substanzen, wie Flocken usw., und in die geklärte Flüssigkeit untergebracht. Die Flotationskammer 4 und die Mischkammer 2 sind durch Trennwände 3 und 15 voneinander getrennt. Die Trennwand 3 bildet an ihrem oberen Ende einen Überlauf, durch den die Mischkammer 2 mit der Flotationskammer 4 in Verbindung steht. Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 4 nehmen die Mischkammer 2 und die Flotationskammer 4 den gesamten Behälter ein.

Es ist erwünscht, daß der Winkel der kreisringstückförmigen Mischkammer 2 im Bereich von 30 bis 80°, vorzugsweise zwischen 50 und 60°, liegt

Das von der Trennwand 3 entfernt liegende Ende der Flotationskammer 4 ist durch eine schräge Platte 5, welche die Oberseite der Mischkarr ;ner 2 überdeckt, und durch einen Trog δ mit einem S-hlarnrn- oder Schaumaustrittskanal 7 verbunden. Der Behälter 1 ist mit einer Schaum- oder Schlammabgabeeinrichtung 8 versehen, die aus mehreren Abstreifern besteht, die sich gemäß Fig. 1 entgegen der Uhrzeigerdrehrichtung drehen.

Wenn die zu klärende Flüssigkeit durch eine Leitung 9 der Unterseite der Mischkammer 2 kontinuierlich zugeführt wird, wird ebenfalls Druckluft in die Unterseite der Mischkammer 2 eingeführt, und zwar durch ein Rohr 10, welches sich gleichachsig in die Leitung 9 erstreckt.

Das gelöste Gas wird auf diese Weise mit der Flüssigkeit in der Mischkammer 2 kraftvoll gemischt, so daß in der Flüssigkeit durch Verringerung des Druckes des gelösten Gases zahlreiche feine Gasblasen erzeugt werden. Wenn die Gasblasen zur Oberfläche der Flüssigkeit aufsteigen, nehmen sie Flocken oder rndere Verunreinigungspartikeln auf und führen sie mit sich.

Die Flüssigkeit mit den an die Gasblasen gebundenen Flo( '.;en oder anderen Verunreinigungspartikeln wird von der Mischkammer 2 durch die öffnung 11, die sich über dem Überlauf an der Trennwand 3 befindet, zu der Flotationskammer 4 geführt. In dieser wird der Schaum oder Schlamm, der auf der Oberfläche uer Flüssigkeit schwimmt, in Richtung gegen den Austrittskanal 7 gedrückt, und zwar mittels der Schaum- oder Schlammabgabeeinrichtung 8, und dann an dem gemäß Fig. 3 rechten Ende über die schräge Platte 5, durch den Trog 6 und durch den Austrittskanal 7 aus dem Behälter 1 abgegeben.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Schaum- oder Schlammabgabeeinrichtung 8 mit Abstreifern dargestellt, jedoch können auch andere Abgabeeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise ein Saugkanal.

Infolge der Trennwand 3 zwischen der Mischkammer und der Flotationskammer 4 ist wirksam verhindert, daß irgendeine TurbuLnz, die in dem oberen Teil der Mischkammer 2 in der Flüssigkeit auftritt, auf die Flotationskammer 4 übertragen wird. Demgemäß ist die Gasblasenschicht auf der Oberfläche der Flüssigkeit in der Flotationskammer 4, insbesondere in der Nähe des Austrittskanals 7, im wesentlichen frei von Wellen oder Störungen.

Die geklärte Flüssigkeit wird durch in der Unterseite eines Rohres 12 vorhandene öffnungen 13 und durch das Rohr 12 aus dem Behälter 1 abeezoeen.

Die Öffnung If über der Trennwand 3 kann in ihrer senkrechten Abmessung in Abhängigkeit von dem Anteil der Zufuhr gelösten Gases, bezogen auf die zu behandelnde Flüssigkeitsmenge, die Zufuhrgeschwindigkeit des gelösten Gases zu dem Behälter oder die Höhe der Flüssigkeit in dem Behälter t einstellbar sein, um dauernd eine wirksame Klärung zu erhalten.

Um die Öffnung 11 einstellbar zu machen, wird in der Trennwand 3 eine nicht dargestellte lotrecht bewegliche Wand angeordnet.

Bei einer weiteren Abwandlung wird zum Abgeben des Schaumes oder Schlammes aus dem Behälter anstelle der von der schrägen Platte 5. dem Trog 6 und dem Austrittskanal 7 gebildeten Abgabeeinrichtung ein in der Mitte des Behälters 1 angeordnetes Rohr 14 verwendet.

Die Trennwand 3 und die Trennwand 15, welche die Flotationskammer 4 von der Mischkammer 2 an dem der Trennwand 3 gegenüberliegenden Ende trennt, können beide mit Öffnungen 16 bzw. 17 versehen sein,

■> welche ein Abziehen der Flüssigkeit aus dem Bodenteil der Flotationskammer in der Nähe der Trennwände 3 und 15 zu der Mischkammer ermöglichen, was durch den aufsteigenden Strom feiner Luftblasen bewirkt wird, die in der Mischkammer 2 erzeugt werden.

ι» Der durch die Öffnungen 16 und 17 in die Mischkammer 2 fließende Strom führt eine beträchtliche Menge der Flocken, die sich nahe den Trennwänden 1 und 15 abgesetzt haben, und trägt sie zu der Mischkammer 2 zurück, in der die !'locken von neuen

ι ' Luftblasen aufgenommen werden.

llicr/u 2 lihiii

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Klären von Flüssigkeiten durch Flotation mit einer Mischkammer für die mit Druckluft beladene, zu klärende Flüssigkeit und mit ^r> einer Flotationskammer, die an ihrem einen Ende mit der Mischkammer über einen Überlauf verbunden ist und bei der an dem dem Überlauf entgegengesetzten Ende der auf der Flüssigkeit schwimmende Schlamm in einen Austrittskanal ^l() gelangt und die am Boden ein Rohr zum Abziehen der geklärten Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotationskammer (4) in der Draufsicht die Gestalt eines Kreisbogens oder einer Spirale hat. '⁵

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotationskammer (4) und die Mischkammer (2) in einem zylindrischen Behälter (1) untergebracht sind.

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