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WO2010130328A1 - Vorrichtung zum reinigen von flüssigkeiten von suspendierten partikeln und anderen verunreinigungen - Google Patents

Vorrichtung zum reinigen von flüssigkeiten von suspendierten partikeln und anderen verunreinigungen Download PDF

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Publication number
WO2010130328A1
WO2010130328A1 PCT/EP2010/002425 EP2010002425W WO2010130328A1 WO 2010130328 A1 WO2010130328 A1 WO 2010130328A1 EP 2010002425 W EP2010002425 W EP 2010002425W WO 2010130328 A1 WO2010130328 A1 WO 2010130328A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
housing
retentate
impurities
baffles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/002425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Egner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of WO2010130328A1 publication Critical patent/WO2010130328A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0012—Settling tanks making use of filters, e.g. by floating layers of particulate material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D21/0024—Inlets or outlets provided with regulating devices, e.g. valves, flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D21/0039—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles
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    • B01D21/0039—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0039—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles
    • B01D21/0057—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles with counter-current flow direction of liquid and solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2405—Feed mechanisms for settling tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2427—The feed or discharge opening located at a distant position from the side walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/30—Control equipment
    • B01D21/34—Controlling the feed distribution; Controlling the liquid level ; Control of process parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/30—Control equipment
    • B01D21/32—Density control of clear liquid or sediment, e.g. optical control ; Control of physical properties

Definitions

  • DD 213 839 From DD 213 839 a method and an apparatus for the separation of substances from liquids are known. In this case, a multi-stage separation of suspended particles and other impurities from the liquid is carried out in a common housing.
  • the known from the prior art device can be divided from bottom to top in a total of three zones.
  • a contaminated liquid is fed into the device and distributed.
  • separator zone an attempt is made to coagulate the impurities still present in the liquid.
  • a floating grain filter is provided, in which the finest, still present in the liquid impurities are filtered out.
  • the thus purified permeate is withdrawn from the top of the housing.
  • DE 22 09 349 B2 shows a device for clarifying polluted liquids, in which an outlet opening of an inlet manifold for the contaminated liquid in the direction of a trigger for the contaminants (retentate) shows.
  • WO 91/08818 A1 also shows a device for cleaning liquids.
  • a disadvantage of the known from the prior art device is the very complex structure of the distributor and thereby resulting within the housing relatively narrow flow channels for the contaminated liquid. This means that, in addition to comparatively high production costs, there is also the danger of blockages or areas not being flowed through, so that the efficiency or the performance of the device is not optimal.
  • a device for purifying liquids of suspended particles and other impurities comprising a housing, a arranged in the lower part of the housing distribution device for the contaminated liquid and arranged in a central part of a housing separator zone and a separator above the zone arranged Wegkornfilter , Wherein a deduction for the retentate, and wherein in the upper part of the housing a vent for the permeate is provided in the lower part of the housing, achieved in that an exit surface of the distributor is directed to the trigger for the retentate.
  • the liquid which is still loaded with all contaminants and suspended particles, is pumped directly onto the trigger for the retentate and is pumped into the housing of the device according to the invention.
  • the large and heavy impurities present in the liquid give a strong impulse in the direction of the withdrawal for the retentate.
  • a significant portion of the contaminated liquid is forcibly deflected just prior to reaching the retentate exhaust.
  • the separator zone is made up of different baffles arranged in one plane or a plurality of baffle planes arranged one above the other in different planes and effects a multiple deflection and turbulence of the liquid. These deflections and fluid swirls inevitably cause the fine suspended particles and suspended particles in the liquid to contact each other, coagulate into larger particles and then sediment down to the bottom of the container.
  • the trigger for the retentate so that the coagulated enlarged impurities that have dropped from the Separatorzone to the bottom of the housing, there also be deducted can.
  • the liquid to be purified has undergone a second and also very effective purification stage. As a result, there are only fine and very small impurities in the liquid above the Separatorzone whose mass is only a very small part of, for example, 30% or 20% compared to the mass of impurities originally contained in the liquid.
  • the purified in three stages liquid is withdrawn and fed to another use or a post-treatment.
  • the distribution device is designed as a pipe section.
  • the contaminated liquid in the form of a liquid jet which is directed to the trigger for the retentate, is conveyed into the device according to the invention.
  • this liquid jet receives the desired kinetic energy, which contributes to the first cleaning step in the region of the deflection of the liquid jet before the withdrawal for the retentate.
  • the distribution device is also possible to form the distribution device as a diffuser, so that a certain delay of the Flow is made and the dimensions of the supply line can be chosen correspondingly lower.
  • flow separation may occur locally, which leads to an intensification of the turbulence and consequently already causes a certain coagulation of the contaminant present in the liquid and / or possibly added flocculant.
  • a similar effect can also be achieved by providing a screen, preferably a frusto-conical screen, concentric with the distributor device.
  • This screen acts much like a diffuser, so that reference is made to the above.
  • the lower part of the housing in the shape of a truncated cone or pyramid. Furthermore, such a design of the lower part of the housing means that the impurities coagulated in the separator zone are guided from the truncated cone or the truncated pyramid to the retentate hood.
  • baffles are arranged in one or more superimposed planes in the separator zone.
  • the baffles cause the liquid, as it rises from the lower part of the housing in the upper part of the housing, at least one, but preferably several Make changes in direction and consequently the liquid and with it the impurities contained in it are mixed together.
  • a variety of minute contaminants come into contact with each other, coagulate and thereby form larger impurities, which sink due to the influence of gravity in the lower part of the housing.
  • the baffles if it is a housing with a cylindrical cross-section, in the form of radially arranged baffles or, if it is a housing with a square or rectangular cross-section, may be formed parallel to an edge of the housing extending baffles. If several levels of baffles are stacked, it is advisable to arrange the baffles of the different levels so that the liquid must take some sort of S-shaped path through the baffles, so that the coagulation of the contaminants is best supported.
  • means for controlling the flow in particular flow valves or / and a pump, can be provided both on the distributor, the trigger for the retentate and / or the outlet for the permeate.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention.
  • the single FIGURE shows an embodiment of a device according to the invention in cross section.
  • the device according to the invention comprises a housing 1, the lower part of which is designed as a truncated cone 3.
  • a separator 5 is formed in a middle part of the housing 1.
  • a floating grain filter 7 is formed in an upper part of the housing 1.
  • a contaminated liquid in which suspended particles and other impurities are present is fed to a distributor device 11.
  • the distribution device 11 is formed in the embodiment shown in the figure as vertically downwardly directed tube with an attached screen 13.
  • a trigger 15 is provided for the retentate.
  • a vent 17 for the purified liquid, hereinafter also referred to as permeate, is present.
  • the device according to the invention operates as follows: Via the supply line 9, the contaminated liquid is supplied in the distribution device 11. The contaminated liquid has a pollution level TS3 at this stage.
  • This pollution level TS3 is very high and includes suspended particles, suspended particles and other impurities.
  • the opening of the trigger 15 is dimensioned or is adjusted by a flow control valve or other obturator that not all of the liquid jet emerging from the distributor 11 can flow directly into the trigger 15, the greater part of the flowing from the distribution line 11 Fluid deflected on the walls of the housing 1 and rises upwards in the direction of the separator 5.
  • This flow path is represented by dashed arrows 17, which indicate in a very simplified manner the flow filaments of the liquid.
  • dashed arrows 17 On the basis of the current filaments 17 is easy to understand that a large part of the liquid undergoes a change in direction of almost 180 °. Due to the inertial effects, especially the heavy and large articles in the liquid are separated from the liquid during this change of direction. Because of the gravity acting on them, these particles continue to flow in the direction of the retentate 15 for the retentate, where they are continuously removed with an increased solids concentration TS4. This means that through the dynamic diversion the liquid jet below the distributor 11 takes place a first cleaning of the liquid.
  • baffles 21 In the separator 5, a total of three levels 19.1, 19.2 and 19.3 are provided with differently oriented baffles 21 in the illustrated embodiment. For reasons of clarity, only a few of the baffles are provided with the reference numeral 21.
  • the liquid undergoes a multiple change in direction when it flows through the three planes 19.1 to 19.3 of baffles 21 in the Separatorzone 5, resulting in a mixing and turbulence of the liquid.
  • a variety of minute impurities in the liquid contact each other and coagulate to larger contaminants.
  • These larger impurities have a higher weight relative to the interfacial tensions between the impurities and the surrounding liquid, so that they separate from the liquid and sink downwards due to the influence of gravity. This is indicated by a first dotted arrow 23.1.
  • the liquid in the Separatorzone 5 is further purified and the degree of contamination above the separator zone TS1 less than before entering the separator zone (TS1 ⁇ TS2).
  • the floating grain filter 7 consists, as known from the prior art, of a plurality of buoyant small balls or the like and filters the remaining impurities out of the liquid as it flows out of the floating grain filter 7 and then withdrawn through the outlet for the permeate 17. There, the liquid has a further reduced degree of contamination TSO and can be used for other uses, such as hot water.
  • the deposited on the floating particle filter 7 impurities also coagulate and sink, as indicated by an arrow 23.2, also driven by gravity down and are withdrawn via the trigger 15 for the retentate.
  • a first pump 25 is provided in the supply line 9. This is controllable with regard to their delivery rate and performance.
  • the retentate (optionally with a second pump 27) with the sediments and the coagulated impurities continuously withdrawn from the housing 1.
  • the amount of withdrawn by 15 retentate is significantly smaller than the deduction 17th
  • an on-line solid meter (not shown) may be incorporated, the output signals of which are evaluated in a control and control unit (not shown) and used to control the retentate withdrawal in FIG.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit deren Hilfe innerhalb eines Gehäuses (1) eine Flüssigkeit drei Reinigungsstufen durchläuft, so dass ausgehend von einem Verschmutzungsgrad TS3 das Permeat an einem Abzug (17) für das Permeat einen sehr viel geringeren Verschmutzungsgrad TS0 aufweist. Gleichzeitig wird durch die dreistufige Reinigung ein Schwimmkornfilter (7) hinsichtlich der Schmutzbeladung entlastet, so dass die Betriebsdauern zwischen zwei Reinigungen des Schwimmkornfilters verringert werden.

Description

Titel: Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten von suspendierten Partikeln und anderen Verunreinigungen .
Besehreibung
Aus der DD 213 839 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von Stoffen aus Flüssigkeiten bekannt. Dabei wird in einem gemeinsamen Gehäuse eine mehrstufige Abtrennung von suspendierten Partikeln und anderen Verunreinigungen aus der Flüssigkeit vorgenommen.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung lässt sich von unten nach oben in insgesamt drei Zonen einteilen. Im unteren Teil der Vorrichtung wird eine verunreinigte Flüssigkeit in die Vorrichtung gefördert und verteilt. In einer mittleren Zone, der so genannten Separatorzone, wird versucht, die noch in der Flüssigkeit befindlichen Verunreinigungen zu koagulieren.
Oberhalb der Separatorzone ist ein Schwimmkornfilter vorgesehen, in dem die feinsten, noch in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungen ausgefiltert werden. Das solcherweise gereinigte Permeat wird oben aus dem Gehäuse abgezogen.
Darüber hinaus zeigt die DE 22 09 349 B2 eine Vorrichtung zum Klären von verschmutzten Flüssigkeiten, bei der eine Austrittsöffnung eines Einlaufverteilers für die verschmutzte Flüssigkeit in Richtung eines Abzugs für die Verschmutzungen (Retentat) zeigt.
Die WO 91/08818 Al zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten. Nachteilig an der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung ist der sehr komplexe Aufbau der Verteileinrichtung und die dadurch sich innerhalb des Gehäuses ergebenden vergleichsweise schmalen Strömungskanäle für die verunreinigte Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass neben vergleichsweise hohen Herstellungskosten auch die Gefahr von Verstopfungen oder von nicht durchströmten Bereichen besteht, so dass der Wirkungsgrad beziehungsweise die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung nicht optimal ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten von suspendierten Partikeln und anderen Verunreinigungen so weiterzuentwickeln, dass die Wirksamkeit der Reinigungsvorrichtung verbessert und gleichzeitig die Herstellung derselben vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten von suspendierten Partikeln und anderen Verunreinigungen umfassend ein Gehäuse, eine im unteren Teil des Gehäuses angeordnete Verteileinrichtung für die verunreinigte Flüssigkeit sowie einer in einem mittleren Teil eines Gehäuses angeordneten Separatorzone und einen oberhalb der Separatorzone angeordneten Schwimmkornfilter, wobei im unteren Teil des Gehäuses ein Abzug für das Retentat, und wobei im oberen Teil des Gehäuses ein Abzug für das Permeat vorgesehen ist, dadurch gelöst, dass eine Austrittsfläche der Verteileinrichtung auf den Abzug für das Retentat gerichtet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Verteileinrichtung wird die noch mit allen Verunreinigungen und suspendierten Partikeln belastete Flüssigkeit direkt auf den Abzug für das Retentat gerichtet in das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepumpt. Dadurch erhalten insbesondere die großen und schweren in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungen einen starken Impuls in Richtung des Abzugs für das Retentat. Da jedoch nur ein kleiner Teil der verunreinigten Flüssigkeit direkt von der Verteileinrichtung in den Abzug für das Retentat strömen kann, wird ein erheblicher Teil der verunreinigten Flüssigkeit kurz vor dem Erreichen des Abzugs für das Retentat zwangsweise umgelenkt.
Da jedoch vor allem die großen und schweren in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungen dieser Umlenkung aufgrund der auf sie wirkenden verhältnismäßig großen Trägheitskräfte nicht folgen, strömen bevorzugt diese Verunreinigungen direkt weiter in den Abzug für das Retentat strömen. Diese Effekte, die auf die noch mit allen Verunreinigungen behaftete Flüssigkeit wirken, bewirken eine erste Grobreinigung der Flüssigkeit von den größten und schwersten in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungen.
Infolgedessen verbleiben in der Flüssigkeit nach dieser ersten Grobreinigung nur noch weniger und vor allem kleinere und leichtere Verunreinigungen, die nachfolgend in der Separatorzone und dem Schwimmkornfilter ausgefiltert werden.
Die Separatorzone ist aus verschiedenen in einer Ebene angeordneten Leitblechen oder mehreren in verschiedenen Ebenen übereinander angeordneten Leitblechebenen aufgebaut und bewirkt eine mehrfache Umlenkung und Verwirbelung der Flüssigkeit. Diese Umlenkungen und Verwirbelungen der Flüssigkeit führen zwangsläufig dazu, dass die in der Flüssigkeit vorhandenen feinen Schwebeteilchen und suspendierten Partikel miteinander in Kontakt kommen, zu größeren Teilchen koagulieren und sich dann durch Sedimentation nach unten an dem Boden des Behälters absetzen. Dort befinden sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Abzug für das Retentat, so dass die koagulierten vergrößerten Verunreinigungen, die aus der Separatorzone auf den Boden des Gehäuses abgesunken sind, dort ebenfalls abgezogen werden können. Damit hat die zu reinigende Flüssigkeit eine zweite und ebenfalls sehr wirkungsvolle Reinigungsstufe durchlaufen. Im Ergebnis befinden sich oberhalb der Separatorzone nur noch feine und sehr kleine Verunreinigungen in der Flüssigkeit, deren Masse verglichen mit der ursprünglich in der Flüssigkeit befindlichen Masse von Verunreinigungen nur noch einen sehr geringen Teil von beispielsweise 30 % oder 20 % ausmacht .
Diese nach wie vor verunreinigte Flüssigkeit wird nun in herkömmlicher Weise durch den Schwimmkornfilter geleitet und dort weiter gereinigt.
Da die Masse an Verunreinigungen in der Flüssigkeit beim Eintritt in den Filter schon sehr gering ist, setzt sich der Schwimmkornfilter auch nur sehr langsam zu, so dass ein Reinigen des Schwimmkornfilters nicht oder nur nach sehr langen Betriebsintervallen erforderlich wird.
Oberhalb des Schwimmkornfilters wird die in drei Stufen gereinigte Flüssigkeit abgezogen und einer weiteren Verwendung beziehungsweise einer Nachbehandlung zugeführt.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verteileinrichtung als Rohrstück ausgebildet. Dies bedeutet, dass die verunreinigte Flüssigkeit in Form eines Flüssigkeitsstrahls, der auf den Abzug für das Retentat gerichtet ist, in die erfindungsgemäße Vorrichtung gefördert wird. Dadurch erhält dieser Flüssigkeitsstrahl die gewünschte kinetische Energie, welche zum ersten Reinigungsschritt im Bereich der Umlenkung des Flüssigkeitsstrahls vor dem Abzug für das Retentat beiträgt.
Alternativ ist es auch möglich, die Verteileinrichtung als Diffusor auszubilden, so dass eine gewisse Verzögerung der Strömung vorgenommen wird und die Abmessungen der Zuführleitung entsprechend geringer gewählt werden können.
Je nachdem wie der Kegelwinkel des Diffusors ausgestaltet ist, kann es lokal zu Strömungsablösungen kommen, was zu einer Intensivierung der Verwirbelung führt und infolgedessen schon eine gewisse Koagulation der in der Flüssigkeit befindlichen Verunreinigung und/oder eventuell vorab zugesetzter Flockungsmittel bewirkt.
Auch dadurch wird die Reinigung beziehungsweise das Abscheiden von vor allem großen und schweren Partikeln aus der Flüssigkeit gefördert.
Ein ähnlicher Effekt kann auch dadurch erreicht werden, dass konzentrisch zu der Verteileinrichtung ein Schirm, bevorzugt ein kegelstumpfförmiger Schirm vorgesehen ist. Dieser Schirm wirkt ähnlich wie ein Diffusor, so dass auf das zuvor Gesagte entsprechend verwiesen wird.
Um den Winkel, um den aus der Verteileinrichtung austretende Flüssigkeitsstrahl umgelenkt werden muss, möglichst groß zu gestalten, kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, den unteren Teil des Gehäuses kegelstumpfförmig oder pyramidenförmig auszubilden. Des Weiteren führt eine solche Ausbildung des unteren Teils des Gehäuses dazu, dass die in der Separatorzone koagulierten Verunreinigungen, von dem Kegelstumpf beziehungsweise des Pyramidenstumpfs zu dem Abzug für das Retentat geführt werden.
Vorteilhafterweise sind in der Separatorzone Leitbleche in einer oder mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordnet. Die Leitbleche führen dazu, dass die Flüssigkeit, wenn sie aus dem unteren Teil des Gehäuses in den oberen Teil des Gehäuses aufsteigt, mindestens eine, bevorzugt jedoch mehrere Richtungsänderungen vornehmen müssen und infolgedessen die Flüssigkeit und mit ihr die in ihr befindlichen Verunreinigungen miteinander vermischt werden. Dadurch geraten eine Vielzahl kleinster Verunreinigungen miteinander in Kontakt, koagulieren und bilden dadurch größere Verunreinigungen, die aufgrund des Einflusses der Schwerkraft in den unteren Teil des Gehäuses absinken.
Die Leitbleche können, wenn es sich um ein Gehäuse mit zylindrischem Querschnitt handelt, in Form von radial angeordneten Leitblechen oder, falls es sich um ein Gehäuse mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt handelt, um parallel zu einer Kante des Gehäuses verlaufenden Leitblechen ausgebildet sein. Wenn mehrere Ebenen von Leitblechen übereinander angeordnet sind, empfiehlt es sich, die Leitbleche der verschiedenen Ebenen so anzuordnen, dass die Flüssigkeit gewissermaßen einen S-förmigen Weg durch die Leitbleche hindurch nehmen muss, so dass die Koagulation der Verunreinigungen bestmöglich unterstützt wird.
Um den Betrieb der Vorrichtung steuern und optimieren zu können, kann sowohl an der Verteileinrichtung, dem Abzug für das Retentat und/oder dem Abzug für das Permeat Mittel zur Steuerung des Durchflusses, insbesondere Stromventile bzw. und/oder eine Pumpe vorgesehen sein. Dadurch ist es möglich, die Aufteilung des durch die Verteileinrichtung in die Vorrichtung geförderten Flüssigkeitsstroms so auf den Abzug für das Permeat und den Abzug für das Retentat aufzuteilen, dass die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung optimiert und die Qualität des Permeats entsprechend den gewünschten Anforderungen optimal eingestellt werden kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Retentat im Kreislauf zu führen, das heißt einen Teil des Retentats wieder in die Verteileinrichtung einzukoppeln. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Zeichnung
Es zeigt:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1, deren unterer Teil als Kegelstumpf 3 ausgebildet ist. In einem mittleren Teil des Gehäuses 1 ist eine Separatorzone 5 ausgebildet. In einem oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein Schwimmkornfilter 7 ausgebildet.
Über eine Zuleitung 9 wird eine verunreinigte Flüssigkeit in der sich suspendierte Partikel und andere Verunreinigungen befinden, einer Verteileinrichtung 11 zugeführt. Die Verteileinrichtung 11 ist bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel als vertikal nach unten gerichtetes Rohr mit einem aufgesetzten Schirm 13 ausgebildet. Am unteren Ende des Gehäuses 1 ist ein Abzug 15 für das Retentat vorgesehen. An dem oberen Ende des Gehäuses 1 ist ein Abzug 17 für die gereinigte Flüssigkeit, nachfolgend auch als Permeat bezeichnet, vorhanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Über Die Zuleitung 9 wird die verunreinigte Flüssigkeit in der Verteileinrichtung 11 zugeführt. Die verunreinigte Flüssigkeit hat in diesem Stadium einen Verschmutzungsgrad TS3.
Dieser Verschmutzungsgrad TS3 ist sehr hoch und beinhaltet Schwebstoffe, suspendierte Partikel und andere Verunreinigungen .
Aufgrund der Ausrichtung der Verteileinrichtung 11, die vertikal nach unten zeigt, strömt die solcherart verunreinigte Flüssigkeit beim Austritt aus der Verteileinrichtung 11 vertikal nach unten in Richtung des Abzugs 15 für das Retentat.
Da die Öffnung des Abzugs 15 so bemessen ist bzw. durch ein Stromventil oder ein anderes Absperrorgan so eingestellt wird, dass nicht der gesamte aus der Verteileinrichtung 11 austretende Flüssigkeitsstrahl direkt in den Abzug 15 strömen kann, wird der größere Teil der aus der Verteilleitung 11 strömenden Flüssigkeit an den Wänden des Gehäuses 1 umgelenkt und steigt nach oben in Richtung der Separatorzone 5.
Dieser Strömungsweg ist durch gestrichelte Pfeile 17, welche stark vereinfacht die Stromfäden der Flüssigkeit andeuten, dargestellt. Anhand der Stromfäden 17 ist gut nachvollziehbar, dass ein großer Teil der Flüssigkeit eine Richtungsänderung von nahezu 180° erfährt. Aufgrund der Trägheitseffekte werden bei dieser Richtungsänderung vor allem die schweren und großen in der Flüssigkeit befindlichen Artikel aus der Flüssigkeit abgeschieden. Diese Partikel strömen nämlich aufgrund der auf sie wirkenden Schwerkraft weiter Richtung Abzug 15 für das Retentat und werden dort kontinuierlich mit einer erhöhten Feststoffkonzentration TS4 entnommen. Dies bedeutet, dass durch die dynamische Umlenkung des Flüssigkeitsstrahls unterhalb der Verteileinrichtung 11 eine erste Reinigung der Flüssigkeit stattfindet.
Im Ergebnis führt dies dazu, dass die Flüssigkeit, welche oberhalb der Verteileinrichtung 11 langsam nach oben zur der Separatorzone 5 strömt, den Verschmutzungsgrad TS2 hat. Dabei gilt TS2 < TS3. Dies ist grafisch in Figur 1 durch eine dunkelgraue Schraffierung des Pfeils (ohne Bezugszeichen) angedeutet.
Dies bedeutet weiter, dass in der Flüssigkeit vor dem Eintritt in die Separatorzone 5 vor allem noch kleine nicht koagulierte Verunreinigungen enthalten sind.
In der Separatorzone 5 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Ebenen 19.1, 19.2 und 19.3 mit verschieden orientierten Leitblechen 21 vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur wenige der Leitbleche mit dem Bezugszeichen 21 versehen.
Es wird jedoch deutlich, dass die Flüssigkeit beim Durchströmen der drei Ebenen 19.1 bis 19.3 von Leitblechen 21 in der Separatorzone 5 eine mehrfache Richtungsänderung erfährt, was zu einer Durchmischung und Verwirbelung der Flüssigkeit führt. Infolgedessen geraten eine Vielzahl kleinster in der Flüssigkeit befindlicher Verunreinigungen miteinander in Kontakt und koagulieren zu größeren Verunreinigungen. Diese größeren Verunreinigungen haben im Verhältnis zu den Grenzflächenspannungen zwischen den Verunreinigungen und der umgebenden Flüssigkeit ein höheres Gewicht, so dass sie sich von der Flüssigkeit separieren und aufgrund des Einflusses der Schwerkraft nach unten sinken. Dies ist durch einen ersten punktierten Pfeil 23.1 angedeutet. Infolgedessen wird die Flüssigkeit in der Separatorzone 5 weiter gereinigt und der Verschmutzungsgrad oberhalb der Separatorzone TSl geringer als vor dem Eintritt in die Separatorzone (TSl < TS2) .
Diese nun schon sehr weitgehend von den Verunreinigungen gereinigte Flüssigkeit strömt durch den Schwimmkornfilter 7 und wird dort noch weiter gereinigt. Der Verschmutzungsgrad der Flüssigkeit vor dem Eintritt in den Schwimmkornfilter 7 ist mit TSl bezeichnet und es gilt TSl < TS2 < TS3.
Der Schwimmkornfilter 7 besteht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus einer Vielzahl schwimmfähiger kleiner Kugeln oder ähnlichem und filtert die verbliebenen Verunreinigungen aus der Flüssigkeit heraus, wenn diese aus dem Schwimmkornfilter 7 strömt und dann über den Abzug für das Permeat 17 abgezogen wird. Dort hat die Flüssigkeit einen nochmals verringerten Verschmutzungsgrad TSO und ist für weitere Einsätze, wie beispielsweise als Brauchwasser, einsetzbar.
Die am Schwimmkornfilter 7 abgelagerten Verunreinigungen koagulieren ebenfalls und sinken, wie durch einen Pfeil 23.2 angedeutet, ebenfalls von der Schwerkraft angetrieben nach unten und werden über den Abzug 15 für das Retentat abgezogen.
Um die Stoffströme, insbesondere die Fördermenge der Flüssigkeit, die durch die Zuleitung 11 in die Vorrichtung gefördert wird, regeln zu können, ist eine erste Pumpe 25 in der Zuleitung 9 vorgesehen. Diese ist hinsichtlich ihrer Fördermenge und Leistung steuerbar.
Am Abzug 15 wird das Retentat (optional mit einer zweiten Pumpe 27) mit den Sedimenten und den koagulierten Verunreinigungen kontinuierlich aus dem Gehäuse 1 abgezogen. Die Menge des durch 15 abgezogenen Retentats ist deutlich kleiner als bei dem Abzug 17. Allerdings wird bei 15 das Retentat kontinuierlich mit einer erhöhten (eingedickten) Konzentration TS4 abgezogen. Zur Regelung der abgezogenen Retentatmenge in 15 kann ein ein on-line Feststoffmessgerät eingebaut werden (nicht dargestellt), dessen Ausgangssignale in einer Regel- und Steuereinheit (nicht dargestellt ) ausgewertet und zur Regelung der Retentatabzugs in 15 herangezogen werden.
Durch die drei Pumpen 25, 27 und 29 ist es möglich, die Stoffströme innerhalb und Massenströme innerhalb des Gehäuses 1 entsprechend den Erfordernissen zu steuern, so dass eine optimale Reinigungswirkung bei gleichzeitig maximalem Durchsatz erreicht werden kann bzw. maximaler Feststoffkonzentration TS4.
Dabei gilt, dass am Abzug 17 sehr viel mehr Permeat als Retentat am Abzug 15 abführt wird. Des weiteren gilt, dass die gesamte bei 9 zugeführte Feststoffmenge bei 15 abgezogen wird und bei 17 demzufolge keine nennenswerten Feststoffmengen mehr im Permeat enthalten sind.
Als weiteren Sensor könnte man noch das Feststoff-Niveau in der Verteileinrichtung 11 überwachen und davon abhängig zusammen mit oben erwähnter Konzentrationsmessung den Volumenstrom im Abzug 15 auf eine minimale, aber kontinuierliche Entnahme zu regeln.
Alternativ ist es auch möglich, anstelle der beispielsweise der dritten Pumpe 29 ein Stromventil vorzusehen, das zur Regelung des Durchflusses im Abzug 17 für das Permeat eingesetzt wird.
In ähnlicher Weise ist es auch möglich, die zweite Pumpe 27 durch ein Stromventil zu ersetzen und/oder zu ergänzen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten von suspendierten Partikeln und anderen Verunreinigungen umfassend ein Gehäuse (1) , eine im unteren Teil des Gehäuses (1) angeordnete Verteileinrichtung (11) für die verunreinigte Flüssigkeit, mit einer in einem mittleren Teil des Gehäuses (1) angeordneten Separatorzone (5) und mit einem oberhalb der Separatorzone (5) angeordneten Schwimmkornfilter (7), mit einem im unteren Teil des Gehäuses (1) angeordneten Abzug (15) für das Retentat und mit einem im oberen Teil des Gehäuses (1) angeordneten Abzug (17) für das Permeat, wobei ein Austritt der Verteileinrichtung (11) auf den Abzug (15) für das Retentat gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Separatorzone (5) Leitbleche (21) angeordnet sind und dass die Leitbleche (21) in mehreren Ebenen (19.1, 19.2, 19.3) übereinanderliegend angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (11) als Rohrstück ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (11) als Diffusor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zu der Verteileinrichtung (11) ein Schirm (13), vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil des Gehäuses (1) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und dass der Abzug (15) für das Retentat in der Spitze des Kegelstumpfs angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit beim Wechsel von einer Ebene zur nächsten Ebene durch die Leitbleche (21) umgelenkt werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Ebene angeordneten Leitbleche (21) parallel zueinander angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verteileinrichtung (11), dem Abzug für Retentat (15) und/oder dem Abzug (17) für Permeat Mittel zur Steuerung des Durchflusses vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Mittel zur Steuerung des Durchflusses Pumpen (25, 27, 29) und/oder Stromventile vorgesehen sind.
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