-
Vorrichtung zur Wasseraufbereitung durch Oxydation der im Wasser
-
enthaltenen Fremdstoffe Die Erfindung betrifft die Aufbereitung von
Flüssigkeiten durch Gase und insbesondere die biologische Reinigung von fremdstoffhaltigen
Wässern durch Sauerstoffanreicherung.
-
Bei einer gattungsmässigen Aufbereitung wird ein Gas in Form von
Mikroblasen in einen Abzweigkanal der aufzubereitenden Flüssigkeit gegeben, die
Flüssigkeit mit den Mikroblasen während der Durchlaufzeit der Flüssigkeit in dem
genannten Abzweigkanal in Kontakt gelassen, wobei diese Zeit ausreicht, um die Sättigung
der genannten Flüssigkeit mit Gas zu gewährleisten, und diese gesättigte Flüssigkeit
in eine in einem Kanal strömende Flüssigkeit gegeben, ohne hierbei das Auftreten
von Blasen zu bewirken. Im Falle der Wasserreinigung ist das verwendete Gas vorzugsweise
reiner oder mit Luft vermischter Sauerstoff. Die entspr#echende Vorrichtung kann
einen Behälter umfassen, der das aufzubereitende Wasser aufnimmt und in dessen Innern
ein versenkter Kanal angeordnet ist, in dem das durch ein Vortriebsmittel in Umlauf
gesetzte Wasser des Behälters Gas wie Sauerstoff durch Vermischung mit einem von
diesem Wasser abgezweigten Strom aufnimmt, der mittels eines in eine diesen abgezweigten
Strom führende Leitung eingesetzten Diffusors mit dem genannten gesättigt worden
ist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine besondere Anwendung auf die
Reinigung fremdstoffhaltiger Wässer, und zwar insbesondere zur
Gewinnung
von Trinkwasser Es ist bekannt, dass auf diesem Gebiete allgemein eine Aufeinanderfolge
von Behandlungen wie Vorchlorierung, bakterielle Filtrierung, Sterilisierung mit
Chlor oder Ozon eingesetzt wird.
-
Die Verwendung von Chlor hat Nachteile, insbesondere bei Anwesenheit
gewisser Substanzen, mit denen es schädliche Verbindungen wie Chlorphenole bildet
Die Sterilisation kann alsdann mit Ozon vorgenommen werden. Andererseits würde die
Verwendung von Ozon für eine Voroxydierung in Ersetzung der Vorchlorierung die gute
Arbeitsweise der bakteriellen Filterung verhindern. In diesem Falle kann die Vorchlorierung
durch eine bakterielle Oxydation ersetzt werden, die vorzugsweise unter Verwendung
von Sauerstoff und im Feuchtwirbelbett erfolgt ~ in diesem Falle werden die Bakterien
von trägen Teilchen getragen, die durch einen aufsteigenden Wasserstrom in Suspension
gehalten werden.
-
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe eine Vorrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, eine derartige Behandlung der bakterielLen Oxydation durchzuführen.
Diese Vorrichtung umfasst einen Kanal, in dem das aufzubereitende Wasser fliesst
und Gas wie Sauerstoff durch Vermischung mit einem abgezweigten Strom dieses Wassers
aufnimmt, der mit dem genannten Gas mittels eines in eine diesen abgezweigten Strom
führende Leitung eingesetzten Diffusors gesättigt worden ist. Erfindungsgemäss mündet
dieser Kanal in ein Becken, in welches er das mit Gas angereicherte Wasser, dem
eventuell Reagensstoffe zugesetzt sind, abgibt und in dem dieses Wasser in einem
Feuchtwirbelbett aufsteigt, das eine bakterielle Oxydationsbehandlung der Fremdstoffe
des Wassers bewirkt. Auf diese Weise wird das behandelte Wasser sofort durch den
Kanal in das Becken geleitet, in dem die bakterielle Oxydationsbehandlung der Fremdstoffe
erfolgt, wobei das Wasser gemäss einer aufsteigenden Richtung in das Wirbelbett
eingeführt wird, um die Teilchen dieses letzteren in Suspension zu halten. Eine
derartige Vorrichtung ermöglicht die Ausnutzung der mechanischen Energie des in
dem Kanal fliessenden Wassers zur Aufrechterhaltung des wietriebes
des
Wirbelbettes des Beckens, ohne dass es nötig wäre, eine Pumpe zur Wiederaufnahme
vorzusehen, und wodurch also ein zusätzlicher Energieverbrauch und die Gefahr der
Blasenbildung vermieden werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das vorgenannte Wirbel'
bett in ein unteres Wirbelbett und ein oberes Wirbelbett unterteilt, das seinerseits
von einer Abklärzone überragt wird, und das Becken umfasst einen unteren Teil mit
verhältnismässig kleinem, geradem Querschnitt, welcher das untere Wirbelbett enthält,
einen Zwischenteil, der sich nach oben ausweitet und das obere Wirbelbett enthält,
und einen oberen Teil mit verhältnismässig grossem, geradem Querschnitt, der die
Abklärzone enthält und durch eine Überlaufkante für das gereinigte Wasser abgeschlossen
wird.
-
In dem unteren Wirbelbett herrscht eine grosse Bewegung der Teilchen
und Bakterien, und die Aufstiegsbewegung des Wassers ist hier gross wegen des verhältnismässig
kleinen Querschnittes dieses Beckenbereiches (vorzugsweise in Form eines Rotationszylinders),
der das von dem Kanal abgegebene Wasser unmittelbar in der Nähe seines Bodens aufnimmt.
-
Hieraus ergeben sich ausgezeichnete Bedingungen für die Zusammenführung
der Bakterien mit dem in dem aufzubereitenden Wasser gelösten Sauerstoff, und zwar
ohne Koagulationserscheinungen.
-
In dem oberen Wirbelbett wird die Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers
gemässigt, denn der gerade Querschnitt des entsprechenden Teiles des Beckens vergrössert
sich in progressiver Weise (dieser Teil zeigt vorzugsweise die Form eines Rotationskegelstumpfes).
In diesem ruhigeren Medium, das keine Teilchen, sondern eine Ausflockung bildende
Bakterien enthält, wird die Oxydation der Fremdstoffe des Wassers abgeschlossen
und erfolgen die Koagulation und die Extraktion des grössten Teiles der sich Aktivität
aus der bakteriellen/ergebenden Schlamme, die in kontinuierlicher Weise abgeschieden
werden können, zum Beispiel dadurch, dass in dem oberen Bereich dieses Zwischenteiles
des Beckens Fenster vorgesehen werden, die
in eine Sammelkammer
münden, in der diese Schlamme sich konzentrieren und aus der sie anschliessend evakuiert
werden.
-
Die somit ausgebrachten Schlamme erreichen praktisch nicht die Abklärzone,
welche das doppelte Wirbelbett überragt, und das gereinigte Wasser steigt mit geringer
Geschwindigkeit und in sehr ruhiger Weise in diesen Bereich mit grossem Durchmesser
auf, aus den es durch Uberlauf austritt, um aufgefangen und nach weiteren eventuellen
Behandlungen verwendet zu werden.
-
Die drei beschriebenen, übereinanderliegenden Zonen, in der getrennte
Aufbereitungen des zu reinigenden Wassers in vollkommener Weise erfolgen, sind in
einem einzigen tiefen Becken enthalten, das eine Sinheitsausrüstung bildet, in der
die primären physikalisch-chemischen und biologischen Aufbereitungsprozesse des
Wassers zusammengefasst sind, das insbesondere für den öffentlichen Verbrauch bestimmt
ist. Der untere Teil des Beckens kann als Variante einen Bereich in Form eines Rotationszylin
ders umfassen, unter den eine Kammer mit grösserem Durchmesser angebaut und angeschlossen
ist, wobei der Zuführungskanal entsprechend verlXlngert ist Zur Vermeidung der Bildung
von Blasen, deren Vorhandensein in dem Becken schädlich wäre, ist es angebracht,
dass der Abschnitt der Abzweigleitung zwischen dem Diffusor und ihrer Ausmündung
in den Kanal lang genug ist und einen zweckmässigen Durchmesser aufweist, um die
vollständige Lösung des durch den Diffusor eingebrachten Gases vor dem Eintritt
in den Kanal zu ermöglichen. Dieser Leitungsabschnitt umfasst vorteilhaft wenigstens
eine Öffnung zur Einführung von Hilfserzeugnissen in das Abzweigwasser (Reagensstoffe,
Teilchen zur Ersetzung der durch das Wirbelbett verlorenen Teilchen, usw.). Vorzugsweise
werden mehrere Öffnungen vorgesehen, die auf die Länge der Leitung verteilt sind
und es somit ermöglichen, diese oder jene Stoffe in einer bestimmten Reihenfolge
und mit einem bestimmten gegenseitigen Abstand einzubringen. Somit umfasst die
erfindungsgemässe
Vorrichtung in einer einzigen Ausrüstung die Operationen der Einbringung des Gases
in das aufzubereitende Wasser (Sauerstoffanreicherung), der Beimischung von Zusatzstoffen
und der Aufrechterhaltung des Wirbelbettes. Es wird in der Praxis vorteilhaft sein,
der Abzweigleitung die Form eines Schlangenrohres zu geben.
-
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform können die Abzweigleitung
sowie der Kanal das zu reinigende Wasser unmittelbar von einem Zuleitungsrohr durch
ein jeweiliges Ventil zur Durchflussregelung aufnehmen. Aber es kann ebenfalls vorgesehen
werden, dass die Abzweigleitung und der Kanal das zu reinigende Wasser aus einem
Behälter erhalten, der dem Becken zugeordnet ist und in den das aufzubereitende
Wasser durch die genannte Zuführungsleitung eingebracht wird. Der Diffusor und die
Abzweigleitung können alsdann in dem Wasser dieses Behälters versenkt angeordnet
sein. Um ein genau definiertes Abfliessen des Wassers zum Becken unter konstantem
Druck zu erreichen, ist der Behälter vorteilhaft als Behälter mit konstantem Niveau
ausgeführt, wobei das von diesem aufgenommene zu reinigende Wasser in den Kanal
am oberen Ende desselben eintritt und darin durch die alleinige Wirkung der Schwerkraft
nach unten fliesst. Es ist daher nicht nötig eine Pumpe vorzusehen, um das Wasser
in dem Kanal fliessen zu lassen, wie auch keine Pumpe für das Fliessen des abgezweigten
Stromes in der vorgenannten Leitung erforderlich ist.
-
In gewissen Fällen kann jedoch in dem Kanal eine Umlaufpumpe vorgesehen
werden. Dieses wird im allgemeinen nicht unerlässlich sein, wenn der Kanal geradlinig
verläuft und senkrecht in das unter dem Behälter angeordnete Becken absteigt. Aber
das Becken und der Behälter können ebenfalls nebeneinander angeordnet sein; in dem
Kanal, der einen gewunjenen Verlauf aufweist, muss alsdann eine Umlaufpumpe eingeschaltet
werden.
-
Die erfindungsgemässe Kombination, die in einer selben Vorrichtung
einerseits eine Anordnung zur Einbringung von Gasen und Reagensstoffe
(mit
Möglichkeit der zeitlich versetzten Einführung der letzteren) und andererseits ein
bakterielles Wirbelbett vereinigt, bildet eine originale und wirtschaftliche Lösung
des Problemes der Wasserreinigung, die ihre Anwendung unter anderem bei der Aufbereitung
von Trinkwasser und insbe-Ausschaltung der sondere dann findet, wenn die/Phase der
Voroxydierung durch Chlor oder durch jeden anderen chemischen Stoff gewünscht wird.
-
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beispielshalber erläutert. Es zeigen Figur 1 in schematischer Darstellung einen
vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung für den Abbau der in
einem verunreinigten Wasser enthaltenen organischen Stoffe durch Oxydation zwecks
Gewinnung von Trinkwasser ; Figur 2 in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 1,
eine erfindungsgemässe Vorrichtung einer anderen Aus führungs form Figur 3 eine
Variante des Teiles A des Gegenstandes von Fig. 2; Figur 4 eine andere Variante
des Teiles A des Gegenstandes von Fig. 2; Figur 5 eine Variante des Teiles B des
Gegenstandes von Fig. 2.
-
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung umfasst in der Hauptsache
einen Aufbereitungsbehälter 1, der das zu reinigende Wasser durch eine Leitung 2
aufnimmtsund ein Becken 3, das einen biologischen Reaktor bildet, in dem Wasser
aus dem Behälter 1, in dem es Sauerstoff oder ein Gas analoges/aufgenommen hat,
einer Behandlung im bakteriellen Wirbelbett unterworfen wird, die zur Zerstörung
dieser organischen Fremdstoffe führt, wobei das gereinigte Wasser durch ein Ausflussrohr
4 abgezogen wird.
-
In dem Behälter 1 ist ein Kanal 5 angeordnet, der sich vertikal erstreckt
und ein koaxiales Rohr 6 enthält, in welchem das zu reinigende Wasser 7 des Behälters
1 durch ein rotierendes Vortriebsmittel 8, das von einem Motor 9 über eine Welle
10 angetrieben wird, in eine von oben nach unten gerichtete Umlaufbewegung versetzt
wird, wobei dieses Wasser in den
Kanal 5 durch Öffnungen 11 in
dem oberen Teil 5a desselben oberhalb des Rohres 6 eintritt.
-
Ein im Wasser 7 versenkter Diffusor 12 erhält einen Zweigstrom 13
dieses Wassers, der Blasen eines Gases aufnimmt, bei dem es sich im vorliegenden
Beispiel um reinen Sauerstoff handelt, der durch ein Rohr 14 zugeführt und in dem
Zweigstrom 13 durch eine poröse Patrone 15 diffus diert wird. Das somit mit Sauerstoff
angereicherte Wasser wird in einen ringförmigen Raum 16 geleitet, der im Innern
des Kanales 5 um die Rohrleiu tung 6 durch eine Leitung 17 gebildet wird, deren
Länge derart bemessen ist, dass das ursprünglich in feine Blasen verteilte Gas sich
vollständig im Wasser auflöst, bevor dieses den ringförmigen Raum 16 erreicht hat.
-
Die im Wasser 7 versenkte Rohrleitung 17 ist in schraubenförmigen
Windun gen um den Kanal 5 angeordnet und wird durch Stangen 18 gehalten, Die Rohrleitung
17 ist mit auf ihrer ganzen Länge verteilte Öffnungen versehen, die mit Rohrstutzen
wie 19, 20 in Verbindung stehen, durch welche Hilfsprodukte oder verschiedene Reagensstoffe
in den abgezweigten Wasser strom 13 eingeführt werden können und somit gestaffelt
und gemäss einer bestimmten Reihenfolge in die Rohrleitung 17 eingegeben werden,
Der Rohr~ stutzen 19 ermöglicht die Einbringung von Erzeugnissen am Kopfende (zum
Beispiel Aluminiumsulfat), und der Rohrstuzen 20 gestattet die Einbringung von Erzeugnissen
am Fussende, zum Beispiel eines Flockungsmittels wie ein Alginat, während eine Öffnung
21 die Einbringung von Erzeugnissen merklich auf halbem Wege ermöglichen würde0
Einer dieser Einführungspunkte kann zur Einbringung von Teilchen in Ersetzung der
Teilchen verwendet werden, die dem Wirbelbett des Beckens 3 laufend verlorengehen
(zum Beispiel Aktivk6hleteilchen) Der Umlauf des Abzweigstromes 13 wird durch das
Ansaugen durch das Wasser verursacht, welches durch das Vortriebsmittel 8 nach unten
in einen Bereich 5b des Kanales 5 ausgetrieben wird, der ein Venturirohr bildet.
Der sich hieraus ergebende Wasserstrom-22, der mit Sauerstoff an
gereichert
ist und eventuell ergänzende Zusatzstoffe durch Vermischung mit dem aus der Leitung
17 austretenden Abzweigstromes 13 enthält, wird sofort durch eine Verlängerung des
Kanales 5, die den Boden 1a des Behälters 1 durchtritt, in das Becken 3 geleitet.
Am unteren Ende des Kanales 5 ist eine flache, scheibenförmige Kammer 23 angeordnet,
die auf ihrer Deckfläche Öffnungen 24 aufweist, durch welche der Wasserstrom 22
in vielfältigen aufsteigenden Strahlen 27 das Feuchtwirbelbett innerhalb des Beckens
3 erreicht, in dem eine bakterielle Oxydationsbehandlung erfolgt.
-
Das somit biologisch gereinigte Wasser fliesst in eine am Umfang angeordnete
Überlaufrinne 25 und wird anschliessend durch den Ablasstutzen 4 zu anderen Aufbereitungsstationen
geleitet, in denen es vollkommen trinkbar gemacht wird, während die sich aus dem
Abbau der organischen Stoffe ergebenden Schlamme durch ein Ablaufrohr 26 abgezogen
werden.
-
Bei einer Sonderverwendung, und zwar bei der Aufbereitung nitrathaltiger
Wässer (wie bei gewissen Flusswässern), können zwei erfindungsgemässe Vorrichtungen
in Serienschaltung verwendet werden. Die erste Vorrichtung erhält über ihren Einlauf
2 das nitrathaltige Wasser, das zuvor durch Einbringung von Stickstoff entgast worden
ist. Bei 14 wird keinerlei Gas eingeführt ; demgegenüber wird bei 20 eine Substanz
wie Äthylalkohol eingebracht, und zwar als Quelle von Kohlenstoff, der von den im
Wirbelbett des Beckens 3 vorhandenen Denitrifikationsbakterien assimiliert werden
kann, um ein Stickstoff-Kohlenstoff-Verhältnis zu gewährleisten, das das Überleben
der Bakterien ermöglicht. Die Nitrate werden unter Freisetzung von Stickstoff abgebaut.
Das Alkoholreste enthaltende aufbereitete Wasser, das diese erste Vorrichtung über
den Ablauf 4 derselben verlässt, wird über den Einlauf 2 in die zweite Vorrichtung
eingebracht, in welcher bei 14 Sauerstoff zugesetzt wird; die in dem Wirbelbett
des Beckens 3 dieser Vorrichtung vorhandenen oxydierenden Bakterien gewährleisten
die Deseitigung des Restalkohols unter Freisetzung von Kohlensäureanhydrid.
-
Anschliessend wird das somit von seinen Nitraten befreite Wasser anderen
Aufbereitungsstationen
(Filtrierung, Sterilisation) zugeführt. In den Rohrleitungen 17 der beiden Vorrichtungen
werden Aktivkohleteilchen eingebracht, um die entsprechenden Wirbelbette zu versorgen.
-
Ein gelöstes Ammoniakgas enthaltendes Wasser kann in einer erfindungsgemassen
Vorrichtung durch Sauerstoffanreicherung und Bakterienbett aufbereitet werden, welches
das Ammoniak in Nitrateumsetzt, wobei diese letzteren anschliessend in der vorstehend
beschriebenen Weise herausgelöst werden.
-
Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung zeigt einen Aufbau, der in
seinen grossen Zügen dem der Vorrichtung in Figur 1 ähnlich ist. Er umfasst einen
Aufbereitungsbehälter 61, der das zu reinigende Wasser durch eine Rohrleitung 62
aufnimmt, die in der Nähe des Bodens 61a des Behälters 61 mündet, und ein einen
biologischen Reaktor bildendes Becken 63 in dem das Wasser, das aus dem Behälter
61 ausläuft, in dem es mit Sauerstoff oder einem analogen Gas angereichert worden
ist, einer Behandlung im bakteriellen Wirbelbett unterworfen wird, die zur Zerstörung
seiner organischen Fremdstoffe führt, wobei das gereinigte Wasser durch ein Abflussrohr
64 abgezogen wird.
-
In dem Behälter 61 ist ein Kanal angeordnet, der sich in vertiin
kaler Richtung erstreckt und den das zu reinigende Wasser 67 des Behälters 61 durch
eine obere Öffnung 66 eintritt und durch einfache Schwerkraft von oben nach unten
läuft.
-
Ein in dem Rohwasser 67 versenkter Diffusor 72 erhält einen Zweigstrom
73 dieses Rohwassers, der Blasen eines Gases aufnimmt (im vorliegenden Beispiel
reiner Sauerstoff), das durch ein Rohr 74 zugeführt und durch eine poröse Patrone
in dem Zweigstrom 73 diffundiert wird. Das somit mit Sauerstoff angereicherte Wasser
gelangt in das Innere des Kanales 65 durch eine Rohrleitung 77, deren Länge derart
bemessen ist, dass das Gas sich vollständig im Wasser auflöst, bevor dieses den
Kanal 65 erreicht hat. Auf diese Weise wird die Sauerstoffanreicherung eines
Teiles
des aufzubereitenden Wassers durch Kontakt mit reinem Sauerstoff derart bewirkt,
dass man eine Konzentration des Gases erhält, die zum Beispiel das Fünffache der
Sättigungskonzentration des Wassers bei Atmosphärendruck beträgt. Am Austritt 68
der Rohrleitung 77 wird das übersättigte Wasser in einer ausreichenden Menge von
im Kanal 65 geführten Rohwasser verdünnt, um schliesslich ein zu etwa 200 % mit
Sauerstoff gesättigtes Wasser zu erhalten. Es ist möglich, in das Rohwasser auf
dieselbe Weise verschiedene andere Gase als Sauerstoff in Abhängigkeit von den durchzuführenden
Behandlungen einzubauen.
-
Die in das Wasser 67 versenkte Rohrleitung 77 ist in schraubenförmigen
Windungen um den Kanal 65 angeordnet. Sie ist mit Öffnungen versehen, die über ihre
ganze Länge verteilt sind und mit Rohrstutzen wie 795 80, 81 in Verbindung stehen,
durch welche Hilfserzeugnisse oder verschiedenartige Reagensstoffe in den abgezweigten
Wasserstrom eingebracht werden können, die somit gestaffelt und gemäss einer bestimmten
Reihenfolge in die Rohrleitung 77 eingeführt werden. Durch diese Rohrstutzen können
dem Wasser Koagulationsmittel, Flockungsmittel, Hilfsstoffe oder Wirbelbetteilchen
sowie biologische Reagensstoffe für die Aufbereitung ausgewählte, klonierte, eventuell
durch genetische Manipulationen modifizierte Bakterien, die lyophilisiert oder verkapselt
sind oder nicht, für den bakteriellen Metabolismus erforderliche Moleküle, usw.,
zugesetzt werden.
-
Der Umlauf des Wassers in dem Kanal 65 und in der Rohrleitung 77
wird durch den Druck bewirkt, der auf der Ebene ihrer Eintrittsöffnungen herrscht.
Der Wert dieses Druckes und also derjenige der entsprechenden Durchflussmengen wird
konstant gehalten, indem in dem Behälter 61, dank eines Uberlaufes 93, ein gleichbleibendes
Niveau aufrechterhalten wird. Da der Druckverlust in dem Kanal 65 zwischen seiner
Eintrittsöffnung 66 und der Stelle 68, an der die Rohrleitung 77 in diesen einmündet,
kleiner ist als der in dieser letzteren, ist ein in seiner Stellung einstellbares
Hindernis
69 vor der Öffnung 66 angebracht, um diese Druckverluste auszugleichen.
-
Der unterhalb des Verbindungspunktes 68 auftretende, mit Sauerstoff
angereicherte und eventuell ergänzende Zusatzstoffe durch Vermischung mit dem aus
der Rohrleitung 77 kommenden Zweigstrom 73 enthaltende Wasserstrom wird durch ein
Ventil 88 zur Durchlassregelung unmittelbar in das Becken 63 geleitet, und zwar
durch den Kanal 65, der den Boden 61a des Behälters 61 durchtritt, entsprechend
der Achse des Beckens 63 nach unten verläuft und mit seiner unteren Öffnung 70 in
der Nähe des Bodens 63a mündet, der den unteren Teil 63b des genannten Beckens abschliesst
und an dem er durch einen Flansch 92 befestigt ist. Der genannte Teil 63b von zylindrischer
Form und mit verhältnismässig kleinem Durchmesser enthält ein bakterielles Wirbelbett
71 ziemlich hoher Dichte, das von Adsorptionsstoffteilchen (Aktivkohle) gebildet
wird, welche die Bakterien tragen Dieses Wirbelbett erhält von dem Kanal 65 das
Wasser, dessen Geschwindigkeit ausreicht, um es in Expansion zu halten. Die starke
Sauerstoffkonzentration des Wassers auf dieser Ebene (200 %) ermöglicht es nicht
allein das Reduktionsvermögen des Adsorbens zu kompensieren, sondern ebenfalls die
ersten biologischen Aufbereitungsprozesse des Wassers in Gang zu bringen und aufrechtzuerhalten.
Die ausgeprägte Bewegung in diesem Teil 63b gewährleistet die Abwesenheit von Koagulation
und Berührung der Bakterien mit dem Sauerstoff.
-
Das Becken 63 umfasst oberhalb des zylindrischen Teiles 63b und im
Anschluss an diesen einen kegelstumpfförmigen Zwischenteil 63c mit Ausweitung nach
oben, der ein zweites Wirbelbett 64 enthält, das über dem unteren Wirbelbett 71
liegt. Dieses Wirbelbett 74 mit geringerer Dichte wird in der Hauptsache von einem
Schlammbett gebildet, das aus den Hydroxyden des als Koagulationsmittel gewählten
Salzes (zum Beispiel Aluminiumsulfat) und dem Adsorbens besteht. Es enthält ein
biologisches Flockungsmittel; von der Oberfläche des ersten Wirbelbettes 71 aus
erstreckt
es sich ins Innere des kegelstumpfförmigen Teiles 63c,
dessen Profil derart kalkuliert ist, dass die Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers
auf etwa ein Viertel ihres ursprünglichen Wertes abfällt, zum Beispiel von 20 m/h
in dem Teil 63b auf durchschnittlich 5 oder 6 m/h in dem Teil 63c. Die Einbringung
des Sauerstoffes in den Diffusor 72 ist derart geregelt, dass die Sauerstoffkonzentration
in dem oberen Wirbelbett 74 sich in der Nahe der Sättigung hält, um es den Mikroorganismen
zu ermöglichen, hier die in dem darunter liegenden Wirbelbett 71 begonnene biologische
Reinigung abzuschliessen. Eine den Teil 63c koaxial umgebende Kammer 75 dient als
Schlammkonzentrator und nimmt die überschüssigen Schlamme auf, die durch die in
der Wand des Teiles 63b angebrachten Öffnungen oder Fenster 76 einfliessen. In dem
vorliegenden Beispiel sind diese Öffnungen als vertikale rechteckige Spalte ausgeführt,
die um 900 gegeneinander versetzt sind und Verschlussklappen 82 aufweisen, die durch
Verschieben einstellbar sind, um die Höhe des Schlammbettes zu verändern.
-
Die gesammelten Schlamme werden durch ein Ablaufrohr 83 abgeführt.
-
An den mittleren Teil 63c des Beckens 63 schliesst sich ein zylindrisches
oberes Teil 63d an, dessen Abmessungen kalkuliert sind, um in der entsprechenden
Abklärzone 94 eine Verringerung der Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers auf einen
Wert von etwa 2,5 - 4,5 m/h im Verhältnis zu den obengenannten Werten zu erhalten.
Diese Verringerung der Geschwindigkeit gewährleistet die Abscheidung des Wassers
aus dem oberen Wirbelbett 74, wobei die Schlammrückstände dazu neigen abzusinken
und das abgeklärte Wasser durch Uberlauf über den gezackten oberen Rand 84 des Teiles
63d in einer Umfangsrinne 75 aufgenommen wird, aus der es durch den Rohrstutzen
64 abfliesst.
-
Die dargestellte Vorrichtung kann vollständig durch Schwerkraft arbeiten,
wobei das Wasser in dem Becken 63 durch die Wirkung des hydrostatischen Druckes
in dem Behälter mit konstantem Niveau 61 und dem vertikalen Kanal 65 wieder nach
oben steigt. Als Variante kann der Behälter
61 nicht über, sondern
neben dem Becken 63 angeordnet sein. In diesem Falle ist der Kanal 65 nicht mehr
geradlinig und senkrecht, sondern er folrbt einem sinusförmigen Verlauf. Er muss
alsdann mit einer Pumpe versehen werden, um das Einbringen des aufzubereitenden
Wassers in das Becken 63 zu gewährleisten.
-
Bei der in Figur 3 dargestellten Variante liegt der Verbindungspunkt
68 der Rohrleitung 77 mit dem Kanal 65 ausserhalb des Behälters 61, wodurch es möglich
wird, am Austritt dieser Rohrleitung ein Ventil 89 zur Durchlassregelung anzubringen.
Die Ventile 88 und 89 ermöglichen die unabhängige Einstellung der Durchflussmengen
des Hauptstromes und des Zweigstromes, wobei. diese Durchsätze durch Durchflussmesser
90 und 91 gemessen werden können. In diesem Falle kann das Hindernis 69 entfallen
und der Kanal 65 unmittelbar an eine Öffnung in dem Boden 61a des Behälters 61 angeschlossen
werden, während die Zuführungsleitung 62 nicht mehr versenkt angeordnet werden muss,
sondern oberhalb des Wasserstandes des Behälters 61 einmünden kann.
-
In allen Fällen ist es angebracht, der Rohrleitung 77 einen hinreichend
geringen Durchmesser zu geben, damit der Zweigstrom darin mit einer ziemlich grossen
Geschwindigkeit fliesst und damit auf diese Weise jede Freisetzung von Blasen des
durch das Rohr 74 eingebrachten Gases in dem Wasser 67 des Behälters 61 vermieden
wird.
-
Figur 4 zeigt eine andere Variante, die ebenfalls den Teil A vor
dem Becken 63 betrifft. Bei dieser Variante entfällt der behälter 61, und die Rohrleitung
62 ist unmittelbar an den Kanal 65 und an den Diffusor 72 Jeweils über Ventile 86
und 87 angeschlossen, die durch Durchflussmesser 5 und 96 derart gesteuert werden,
dass in jedem Zweig ein zweckmässiger Durchsatz gewährleistet ist. Die Rohrleitung
77 muss hier noch eine Länge und einen Durchmesser haben, die mit einer guten Lösung
des Sauerstoffes oder des eingebrachten Gases vereinbar sind, und sie kann ebenfalls
als Rohrschlange ausgebildet sein.
-
Figur 5 stellt eine Ausführungsvariante des unteren Teiles des Beckens
63 dar. Der konische Boden 63a dieses Teiles (Fig. 2) wird durch eine Kammer 63e
ersetzt, deren Durchmesser grösser ist als der des zylindrischen Teiles 63b und
die an diesen durch den Flansch 92 befestigt ist.
-
Der Kanal 65 verlängert sich alsdann bis in die Nähe des ebenen bodens
dieser Kammer. Diese Anordnung ermöglicht die Erzielung einer gleiciimässigeren
Aufstiegsgeschwindigkeit des Wassers in dem unteren Wirbelbelt.