DE4433634A1

DE4433634A1 - Unit to remove phosphate from bodies of water

Info

Publication number: DE4433634A1
Application number: DE19944433634
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Neumann; Ullrich Dipl Ing Keil
Original assignee: MARINETECHNIK GmbH
Current assignee: TAUBER, HERBERT, 48268 GREVEN, DE
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2014-09-22
Also published as: DE4433634C2

Abstract

The unit has a suction pump that takes water from deep water, and discharges it into a flocculation chamber through a supply line. A dosing device for precipitant feeds the precipitant into the supply line, or into the chamber. A lead connects the flocculation chamber with a flotation tank. Water, saturated with air under pressure, is supplied to the flotation tank, and the clean water passes from the outlet line to the epilimnion, i.e. the warm upper layers of the lake, or to the metalimnion below. Flocculation chamber (40) and flotation tank (42) are arranged into a container (10) with standard measurements, which is located at the edge of the open water. There are means (16,20) to hold the ends of the lines (12,18) at the correct depths.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ver ringerung des Phosphatgehaltes von Gewässern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for ver reduction in the phosphate content of water after the Preamble of claim 1.

In vielen Gewässern ist der Stoffhaushalt gestört. Ursache ist zumeist die Überdüngung (Eutrophierung). Es ist be kannt, durch eine Sauerstoffanreicherung im Wasser und in der Wasser-Schlamm-Kontaktzone mit Hilfe künstlicher Be lüftung und/oder durch Beeinflussung des Phophat- und Nitratgehaltes dieser Erscheinung entgegenzuwirken.The substance balance is disturbed in many waters. root cause is mostly over-fertilization (eutrophication). It's be knows, through an oxygen enrichment in water and in the water-mud contact zone with the help of artificial loading ventilation and / or by influencing the phosphate and Counteract nitrate content of this phenomenon.

Aus der DE 42 16 096 ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung des Phosphatgehaltes von Ge wässern bekanntgeworden. Das Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, daß Tiefenwasser nahe dem Gewässerboden ange saugt und dem angesaugten Tiefenwasser Fällmittel zugege ben wird, und nach dem Ausflocken eine Druckentspannungs flotation erfolgt und in einem Flotationsbecken eine Phos phatabscheidung. Bei dem bekannten Verfahren wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß gelöstes Phosphat auch in ge ringer Konzentration durch Chemikalien ausgefällt, gebun den und agglomeriert an Schwebstoffen als Flocken ausge schieden werden kann. Die Abscheidung erfolgt nach dem Flotationsverfahren, das vorteilhafter ist als ein Filter verfahren oder eine schwerkraftbedingte Separation. Die Sedimentation ist wegen des geringen Dichteunterschiedes sehr volumenen- und zeitaufwendig.From DE 42 16 096 a method and a Device for reducing the phosphate content of Ge water became known. The process is known records that deep water near the bottom of the body of water sucks and add precipitant to the deep water drawn in ben, and after flocculation a pressure release flotation and a phos in a flotation basin phate separation. In the known method of Realized knowledge that dissolved phosphate in ge low concentration precipitated by chemicals, bound and agglomerates on suspended matter as flakes can be divorced. The separation takes place after the Flotation process, which is more advantageous than a filter process or a gravity separation. The Sedimentation is due to the small density difference very volume and time consuming.

Bei der bekannten Vorrichtung ist ein Schwimmkörper vorge sehen, der Flockungs- und Flotationsbecken sowie das Pum penaggregat enthält, während die Energieversorgung und die Zufuhr von Fällungsmittel von Land aus über entsprechende Leitung stattfindet. Die Montage und das Instellungbringen einer derartigen Vorrichtung erfordert einen gewissen Auf wand. Das gleiche trifft auch auf die Wartung zu.In the known device, a float is featured see the flocculation and flotation basin as well as the pump pen unit contains while the power supply and the The supply of precipitant from the country via appropriate Management takes place. Assembly and installation such a device requires a certain amount wall. The same applies to maintenance.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern, daß sie mit einem geringeren Aufwand erstellt und an Ort und Stelle gebracht werden kann bei im übrigen gleicher Effektivität im Hinblick auf die Verringerung des Phosphatgehaltes des behandelten Gewässers.The invention is therefore based on the object of a direction of the type mentioned to ver better that they are created with less effort and can be brought in place at the rest same effectiveness in reducing the Phosphate content of the treated water.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved through the features of the patent claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Flockungskammer und Flotationsbecken in einem Container mit Standardabmes sungen untergebracht, der an Land am Rand des Gewässers aufgestellt wird. Der Container mit den notwendigen Be standteilen der Vorrichtung kann an einem Herstellungsort fertiggestellt und mit den erforderlichen Vorkehrungen ausgestattet werden, so daß er lediglich zum Einsatzort transportiert werden muß. Der Transport gestaltet sich sehr einfach, da der Container Standardabmessungen auf weist. Am Einsatzort ist lediglich der Energieanschluß sicherzustellen. Ferner sind die Leitungen zu verlegen, die für das Ansaugen des Tiefenwassers und die Rückführung des Klarwassers benötigt werden. Diese Installation braucht jedoch nur einmalig zu erfolgen und erfordert einen rela tiv geringen Aufwand. In the device according to the invention there are flocculation chambers and flotation tanks in a container with standard dimensions solutions housed on land at the water's edge is set up. The container with the necessary loading Components of the device can be at a manufacturing site completed and with the necessary precautions be equipped so that it only to the site must be transported. The transport turns out very easy because the container has standard dimensions points. Only the power connection is on site ensure. The lines must also be laid, those for the suction of the deep water and the return of the clear water are needed. This installation needs but only to be done once and requires a rela tiv little effort.

In jedem Falle sind jedoch Mittel vorzusehen, um die Enden von Tiefenwasserleitung und Klarwasserleitung in der er forderlichen Wassertiefe anzuordnen. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung jeweils mit Hilfe eines Schwimmkörpers erfolgen, an dem die Enden der Leitungen angehängt sind. Vorzugsweise wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Tauchpumpe verwendet, um Tiefenwasser in die Anlage zu fördern.In any case, however, means must be provided for the ends of deep water pipe and clear water pipe in the he to arrange the required water depth. This can be done after a Embodiment of the invention each with the help of a Float take place on the ends of the lines are attached. Preferably, according to one embodiment the invention uses a submersible pump to deep water to promote in the facility.

Flockungskammer und Flotationsbecken sind im Container untergebracht. Hierbei berücksichtigt die Erfindung, daß die Abmessungen der Flockungskammer durch die für eine Flockenbildung erforderliche Verweilzeit bestimmt sind. Für die Maße des Flotationsbeckens sind in erster Linie Oberfläche und Tiefe maßgeblich. Zur optimalen Nutzung des durch den Container vorgegebenen Raums wird daher erfin dungsgemäß vorgeschlagen, daß die Flockungskammer im unte ren Teil des Containers und das Flotationsbecken darüber angeordnet und über einen horizontalen Boden getrennt sind. Auf diese Weise erhält das Flotationsbecken eine maximale Oberfläche. Die Tiefe des Beckens kann unter Um ständen verändert werden durch Verlagerung des horizon talen Bodens. Eine relativ große Verweildauer in der Flockungskammer läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzie len, daß die Flockungskammer durch mindestens eine verti kale Trennwand in Durchströmrichtung unterteilt ist, wobei bei aufeinanderfolgenden Trennwänden abwechselnd ein Über lauf oder ein Unterlauf gebildet ist.Flocculation chamber and flotation basin are in the container housed. Here, the invention takes into account that the dimensions of the flocculation chamber by the one Required residence time are determined. For the dimensions of the flotation basin are primarily Surface and depth are decisive. For optimal use of the space given by the container is therefore invented Invention proposed that the flocculation chamber in the bottom part of the container and the flotation basin above it arranged and separated by a horizontal floor are. In this way, the flotation basin receives one maximum surface. The depth of the pelvis can be under um stands are changed by shifting the horizon valley floor. A relatively long stay in the Flocculation chamber can thereby be educated according to the invention len that the flocculation chamber by at least one verti kale partition is divided in the flow direction, wherein with successive partitions, alternately an over run or an underflow is formed.

Für die Zufuhr des Druckwassers und zum Mischen der Luft bläschen mit dem aus der Flockungskammer kommenden Medium sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der hori zontale Boden einen Spalt frei läßt für eine vertikale Mischkammer, an der der Druckwasseranschluß angeschlossen ist. Die Mischkammer reduziert nur minimal die Breite bzw. Länge des Flotationsbeckens und bildet einen Überlauf für das Wasser in das Flotationsbecken.For the supply of pressurized water and for mixing the air bubbles with the medium coming from the flocculation chamber provides an embodiment of the invention that the hori zontal floor leaves a gap free for a vertical Mixing chamber to which the pressurized water connection is connected is. The mixing chamber reduces the width or Length of the flotation basin and forms an overflow for the water in the flotation basin.

Bei der sogenannten Entspannungsflotation wird üblicher weise mit Hilfe einer Pumpe luftgesättigtes Druckwasser eingeführt, das schlagartig entspannt und Mikrobläschen bildet, welche sich an die Flocken zur Flotatbildung an lagern. Erfindungsgemäß wird von der Pumpe Klarwasser ver wendet, das aus der Klarwasserleitung abgezweigt wird. Es ist daher nicht notwendig, zur erfindungsgemäßen Vorrich tung einen Wasseranschluß zu legen.So-called relaxation flotation is becoming more common wise air-saturated pressurized water with the help of a pump introduced that suddenly relaxes and microbubbles forms, which attaches to the flakes for flotate formation to store. According to the invention clear water from the pump turns, which is branched off from the clear water pipe. It is therefore not necessary for Vorrich invention a water connection.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention is described below with reference to drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch die Installation einer Vorrich tung nach der Erfindung. Fig. 1 shows schematically the installation of a Vorrich device according to the invention.

Fig. 2 zeigt ein Verfahrensschema für die Fällung, Flockung und Flotation bei der erfindungsgemäßen Vorrich tung. Fig. 2 shows a process scheme for the precipitation, flocculation and flotation in the Vorrich device according to the invention.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Container der er findungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 3 shows a section through a container of the inventive device.

In Fig. 1 ist ein Container 10 mit Standardabmessungen zu erkennen (ISO-Container), der am Rand eines Gewässers auf gestellt ist. Er ist mit einer ersten Leitung 12 verbunden, an deren Ende eine Tauchpumpe 14 angeordnet ist zum An saugen von Tiefenwasser aus dem Hypolimnion. Das Ende der Leitung 12 bzw. die Tauchpumpe 14 werden von einer Träger boje 16 in der erforderlichen Tiefe gehalten. Eine zweite mit dem Container 10 verbundene Leitung 18 dient zur Ab gabe von Klarwasser. Ihr Ende ist mit Hilfe einer Träger boje 20 in der gewünschten Tiefe gehalten, die durch das Epilimnion bzw. Metalimnion definiert ist.In Fig. 1, a container 10 with standard dimensions can be seen (ISO container), which is placed on the edge of a body of water. It is connected to a first line 12 , at the end of which a submersible pump 14 is arranged for sucking in deep water from the hypolimnion. The end of the line 12 or the submersible pump 14 are held by a carrier buoy 16 in the required depth. A second line 18 connected to the container 10 serves for the delivery of clear water. Its end is held at the desired depth by means of a carrier buoy 20 , which is defined by the epilimnion or metalimnion.

Die sich im Container 10 abspielenden Vorgänge sind in Fig. 2 mit einem Fließschema dargestellt. Über die Leitung 12 wird einer Flockungskammer 22 Tiefenwasser zugeführt. Über eine Abzweigung 24 wird ein Fällungsmittel eindosiert. Die entsprechende Dosiervorrichtung ist nicht dargestellt. Das Wasser mit den Flocken gelangt zu einem Flotations becken 26, das einen Anschluß 28 für Druckwasser aufweist (eine Druckwasserpumpe ist nicht dargestellt). Der Druck wasseranschluß speist sich aus einer Abzweigung 30 der Klarwasserablaufleitung 18. Mit Hilfe der Druckwasserzu fuhr erfolgt die Entspannungsflotation, indem gesättigtes Druckwasser im Becken 26 schlagartig entspannt, so daß sich die Mikrobläschen an die Flocken anlegen und die Flocken zur Oberfläche aufsteigen. Die Flocken können dann bei 31 aus dem Becken 26 entfernt, und zum Beispiel einem Filtratsammler 32 (Fig. 1) zugeführt werden.The processes taking place in the container 10 are shown in FIG. 2 with a flow diagram. Deep water is supplied to a flocculation chamber 22 via line 12 . A precipitant is metered in via a branch 24 . The corresponding metering device is not shown. The water with the flakes comes to a flotation tank 26 , which has a connection 28 for pressurized water (a pressurized water pump is not shown). The pressurized water connection feeds from a branch 30 of the clear water drain line 18th With the help of Druckwasserzu, the relaxation flotation takes place by suddenly releasing pressure water in the pool 26 , so that the microbubbles attach to the flakes and the flakes rise to the surface. The flakes can then be removed from the basin 26 at 31 and fed, for example, to a filtrate collector 32 ( FIG. 1).

Der innere Aufbau des Containers 10 geht deutlicher aus Fig. 3 hervor. Eine vertikale Wand 34 nahe einem Ende teilt einen Raum 36 ab für die erforderlichen Aggregate zum Betrieb der Vorrichtung, insbesondere für die elek trische Versorgung, die Dosierung des Flockungsmittels und die Druckwasserpumpe. Ein horizontaler Boden 38 zwischen der Wand 34 und dem gegenüberliegenden Ende teilt den Con tainerraum auf in eine unten liegende Flockungskammer 40 und ein darüber angeordnetes Flotationsbecken 42. In der Flockungskammer 40, die einen unteren Einlauf bei 44 auf weist, sind zwei vertikale Trennwände 46, 48 in Strömungs richtung beabstandet angeordnet, von denen die erste einen Überlauf und die zweite einen Unterlauf bildet, um den Strömungsweg und damit die Flockungszeit zu verlängern. Nahe dem im Container 10 rechten Ende läßt der Boden 38 einen Spalt frei für den Durchtritt des Wassers zu einer vertikalen Mischkammer 50, die durch eine leicht nach links geneigte Trennwand 52 gegenüber dem Flotationsbecken 42 abgeteilt ist. Sie bildet an der Oberseite einen Über lauf in das Becken 42. In die Mischkammer 50 wird das luftübersättigte Druckwasser eingegeben und führt nach der Entspannung zur Bildung der Mikrobläschen. Die Strömungs energie und die Art der Druckwasserzugabe sorgen hier für eine ausreichende Durchmischung.The internal structure of the container 10 is clearer from Fig. 3. A vertical wall 34 near one end divides a space 36 for the necessary units for operating the device, in particular for the electrical supply, the metering of the flocculant and the pressurized water pump. A horizontal floor 38 between the wall 34 and the opposite end divides the container space into a flocculation chamber 40 below and a flotation basin 42 arranged above it. In the flocculation chamber 40 , which has a lower inlet at 44, two vertical dividing walls 46 , 48 are arranged at a distance in the flow direction, of which the first forms an overflow and the second an underflow in order to extend the flow path and thus the flocculation time. Near the right end in the container 10 , the bottom 38 leaves a gap free for the passage of the water to a vertical mixing chamber 50 , which is partitioned off from the flotation basin 42 by a partition 52 which is inclined slightly to the left. It forms an overflow in the basin 42 at the top. The air-supersaturated pressurized water is introduced into the mixing chamber 50 and leads to the formation of the microbubbles after the expansion. The flow energy and the type of pressurized water addition ensure sufficient mixing.

Über einen Ablauf 54 hinter der Tauchwand 56 verläßt das gereinigte Wasser das Flotationsbecken 42 und gelangt dort zur Leitung 18 gemäß Fig. 1. Die Entfernung der Flocken ist nicht dargestellt.The cleaned water leaves the flotation basin 42 via an outlet 54 behind the diving wall 56 and arrives there at the line 18 according to FIG. 1. The removal of the flakes is not shown.

Claims

1.Device for reducing the phosphate content of water, with a suction pump, which sucks deep water near the bottom of the water into a flocculation chamber, a metering device for precipitant being connected to the conduit or the flocculation chamber, a flotation basin, which is via a flow path is connected to the flocculation chamber, a pressurized water connection connected to the flocculation chamber for the supply of air-saturated pressurized water and a clear water drain line connected to the flotation basin, which extends into the epi- or metal imnion, characterized in that flocculation chamber ( 40 ) and flotation basin ( 42 ) are arranged in a container ( 10 ) with standard dimensions, which is set up at the edge of the water and means ( 16 , 20 ) are provided which cover the ends of the lines ( 12 , 18 ) for the deep water and the clear water in the region of the deep water (hypolimnion ) or the Epi or Met keep alimnions.

2. Device according to claim 1, characterized in that the end of the deep water pipe ( 12 ) and / or the clear water pipe ( 18 ) is suspended from a floating body ( 16 or 20 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a submersible pump ( 14 ) with the Tiefenwas serleitung ( 12 ) is connected.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flocculation chamber ( 40 ) in the lower part of the container ( 10 ) and the flotation basin ( 42 ) are arranged above it in the upper part and are separated by an approximately horizontal bottom ( 38 ) .

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a vertical wall ( 34 ) near one end of the container ( 10 ) divides an aggregate space.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the flocculation chamber ( 40 ) by vertical partitions ( 46 , 48 ) is divided in the flow direction, successive partitions ( 46 , 48 ) from alternately form an overflow and an underflow.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the bottom ( 38 ) leaves a gap at one end for a vertical mixing chamber ( 50 ) to which the pressurized water connection is connected.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the suction side of the pressurized water pump is connected to the clear water line ( 18 ).