Flotations orrichtung

Die Erfindung betrifft Flotationsvorrichtung zur Trennung von Stoffen oder Stoff gemischen aus Suspensionen zur Bildung mindestens einer stoffreichen und einer stoffarmen Fraktion, mit mehreren in einem Flotationstank übereinander an geordne- ten, ro tationssymmetrischen Lamellen, wobei die stoffarme

Fraktion beim Trennvorgang in Lamellenzwi schenräume zwischen den Lamellen eintritt und zu einem Klarfluid-Sammelrohr gelangt und horizontal außerhalb der Lamellen ein vertikal sich erstreckender ringförmiger Trennraum ausgebildet ist, der mit einem oberhalb der Lamellen vorgesehe nen Ablauf für die stoffreiche Fraktion kommuniziert.

Aus der US 3,182,799 ist eine Flotationsvorrichtung mit rechteckigem Grundriß bekannt, bei der aufwärts gerichtete Lamellen vorhanden sind, wobei im Zwischenraum zwischen je zwei Lamellen oben ein Suspensionseinlaß und darunter ein Klarfluid-Auslaß vorgesehen sind, wobei zwischen Ein- und Auslaß kurze Ablenkbleche vorhanden sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß aufgrund der Dimensionierung vor allem der Ablenkbleche bei hoher hydraulischer Belastung (hohe Drücke oder Durchsätze) ein „Kurzschlußstrom" vom Zulauf zum Ablauf entsteht, der drastisch verschlechterte Wirkungsgrade bei der Trennung bewirkt. Ferner die Reinigung der Anlage, wie diese insbesondere in der Papierindustrie bei der Farbumstellung erforderlich ist, sehr aufwendig aufgrund der separaten Zu- laufleitungen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Flotationsvorrichtung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und sich insbesondere durch eine wirksame Trennung der gewünschten Stoffe der Sus- pension in eine stoffarme und eine stoffreiche Fraktion auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß gegenüber horizontalen Flotationsvorrichtungen die Installationsfläche reduziert ist und damit die Flotationsleistung pro Installationsfläche größer ist. Durch die Kombination der Lamellenanordnung mit dem exzentrisch beschickten Reaktionsund Mischraum ergibt sich eine verbesserte Flockenbildung und damit bessere Prozeßwerte im Filtrat. Durch die Abscheidung mittels des doppellamelligen Prinzips ergeben sich bessere Abscheidungswerte .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1: einen schematischen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen mit einer Flotations orrichtung;

Fig. 2: drei schematische Querschnitte durch die Flo ta- tionsvorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Li nien AA, BB und CC;

Fig. 3: einen schematischen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen mit einer FlotationsVorrichtung;

In Figur 1 ist im schematischen Axialschnitt eine erste Aus- führungsform der Erfindung dargestellt, mithin eine Flotationsvorrichtung 10a. In den Figuren 2a, 2b und 2c sind drei Querschnitte durch die Flota tionsvorrichtung 10a entlang der Linien AA (Fig. 2a); BB (Fig. 2b) und CC (Fig. 2c) dargestellt. Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 besteht die Flotationsvorrichtung 10a im wesentlichen aus einem runden Flotationstank 12, an dessen Unterende der Suspensionseinlauf sowie der Klarfluid-Auslaß und an dessen Oberende der Ablauf für das Flotat vorgesehen ist. Wie durch die Flansche 14 angedeutet, kann der Flotationstank aus mehreren Segmenten aufgebaut sein.

Im einzelnen ist im unteren Bereich der Flotationsvorrichtung 10a ein Suspensionszulauf 16 vorgesehen, der in einen doppelkonischen Reaktions- und Mischrau 18 exzentrisch einmundet. Im kegelförmigen Bodenbereich des Reaktions- und Mischraums 18 ist ein Sedimentauslaß 20 vorgesehen, der mit einer Sedimentleitung 22 verbunden ist, die mit einem zeitge- takteten Sedimentventil 24 verschlossen ist.

Der obere Konus des Reaktions- und Mischraums 18 mundet in mindestens ein vertikal etwa mittig im Flotationstank 12 angeordnetes Suspensionsverteilrohr 26, das eine Vielzahl von vorzugsweise schlitzartigen Suspensionsauslassen 28 in das Innere des Flotationstanks 12 aufweist.

Im Flotationstank 12 und das mindestens eine Suspensionsverteilrohr 26 ringförmig umschließend sind eine Vielzahl konisch sich nach oben erweiternde ringförmige Lamellen angeordnet, wovon jede zweite Lamelle 30a in Radialrichtung kur- zer und jede andere Lamelle 30b langer ausgeführt ist. Die Suspensionsauslasse 28 munden in erste La ellenringraume 31a, die jeweils unten von einer langen Lamelle 30b und oben von einer kurzen Lamelle 30a begrenzt werden. Alternierend mit den ersten Lamellenringraumen 31a sind zweite Lamellenrin g- räume 31b ausgebildet, die jeweils unten von einer kurzen Lamelle 30a und oben von einer langen Lamelle 30b begrenzt werden.

Radial außerhalb der langen Lamellen 30b erstreckt sich bis zur Wandung des Flotationstankes 12 ein ringförmiger Trenn- räum 32, der mit einem im oberen Bereich des Flotationstankes 12 vorgesehenen Flotatsammelraum 34 kommuniziert. Dort ist am Flotationstank 12 eine Raumpaddelvorrichtung 36 montiert, die mehrere über zwei Walzenanordnungen 38a, 38b und Endlosbänder 40 umlaufende Räumpaddel 42 umfassen, welche in den Flotatsammelraum 34 eintauchen und zu einer umlaufenden Flotatab- führrinne 44 führen.

Die zweiten La ellenringräume 31b weisen innenendig vorzugs- weise schlitzartige Klarfluidauslässe 46 auf, über die eine Verbindung zu mindestens einem Klarfluid-Sammelrohr 48 gebildet wird. Das mindestens eine Klarfluid-Sammelrohr 48 mündet wiederum in einen Klarfluid-Reservoir 50, der mit einer Klar- fluid-Ableitöffnung 52 kommuniziert, welche mit einem nicht gezeigten Regelventil versehen ist, um das Flüssigkeitsniveau im Flotationstank 12 einzustellen.

Wie sich aus Fig. 2b ergibt, sind mehrere Suspensionsverteilrohre 26 und mehrere Klarfluid-Sammelrohre 48 zu einem Zellrohr zusammengefaßt, das aus mehreren im Querschnitt kreis- sektorartig geformten parallelen Rohren besteht, wobei jedes zweite Sektorrohr ein Suspensionsverteilrohr 26 und jedes anderes Sektorrohr ein Klarfluid-Sammelrohr 48 bildet. Das Zellrohr ist in der dargestellten Ausführung im Querschnitt kreisrund. Es kann alternativ auch vieleckig, insbesondere quadratisch ausgebildet sind, und insbesondere auch vier im Quadrat nebeneinander angeordneten wiederum quadratischen Rohren bestehen, von denen je zwei gegenüberliegende Rohre Suspensionsverteilrohre 26 und die anderen Rohre Klarfluid- Sammelrohre 48 sind.

Die Lamellen 30 sind in Figur 2b mit kreisrundem Querschnitt dargestellt. Andere Formen wie Vielecke, insbesondere ein - Quadrat, können ebenfalls zur Anwendung kommen. Die kürzeren Lamellen 30a sind ca. 5% bis 40%, vorzugsweise 10% bis 20%, kürzer als die längeren Lamellen 26b.

Der Trennraum 26 hat vorzugsweise eine Breite, die zwischen 10% und 30% der Länge der längeren Lamellen 30b entspricht.

Im Betrieb wird eine Suspension, vorzugsweise aus Wasser, die auch Schwerteile enthalten kann, über den Suspensionszulauf 16 exzentrisch tangential in den Reaktions- und Mischraum 18 eingeleitet. Die Suspension kann entweder vor dem Eintritt in den Reaktions- und Mischraum 18 oder kurz danach mit Gasblasen versetzt werden und/oder es können chemische oder physi- kaiische Flockungshilfsmittel zugesetzt werden. Durch die tangentiale Einströmung der Suspension in den Reaktions- und Mischraum 18 erfolgt eine wirksame Abscheidung der Schwerteile, die nach unten sinken und über den Sedimentauslaß 20 abgeführt werden.

Aus dem Reaktions- und Mischraum 18 strömt die mit Flockungsmitteln und/oder Gasblasen versetzte Suspension in das oberhalb angeordnete Suspensionsverteilrohr 26, und von dort über die Suspensionsauslässe 28 in die ersten Lamellenringräume 31a. Die Suspension strömt anschließend unter stetiger Ver- langsamung radial nach außen und oben und gelangt in den

Trennraum 32. Dabei erfolgt zunehmend eine Auftrennung der Suspension in Klarfluid und die abzutrennenden Stoffe, also Feststoffe, gelöste und teilgelöste Stoffe. Während die abzutrennenden Stoffe im Trennraum nach oben zum Flotatsammelraum 34 hin strömen, strömt die Masse des Klarfluides in die zweiten Lamellenringräume 31b, die alternierend zu den ersten La- mellenringräumen 31a angeordnet sind. Durch die Lamellenringräume 31b strömt das Klarfluid schräg nach unten und innen, wobei eine weitere Abtrennung der Feststoffe, gelösten und teilgelösten Stoffe erfolgt, die nach oben und außen zum

Trennraum 32 zurückströmen. Das Klarfluid strömt über die schlitzartigen Klarfluidauslässe 46 in das Klarfluid-Sammelrohr 48 und von dort in das Klarfluid-Ableitöffnung 50, von wo es über die mit einem Regelventil versehene Klarfluid-Ab- leitöffnung 52 aus der Flotationsvorrichtung 10a geregelt abgeleitet wird.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung da r- gestellt, in der gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnen. Diese zweite Ausfü h- rungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten le- diglich dadurch, daß die Einströmung der Suspension aus dem Suspensionsverteilrohr 26 über die Suspensionsauslässe 28 in zweite Lamellenringräume 31b erfolgt, die jeweils unten von einer kurzen Lamelle 30a und oben von einer langen Lamelle 30b begrenzt werden. Dementsprechend erfolgt die Strömung des Klarfluides aus dem Trennraum 32 in die ersten Lamellenri ng- räume 31a, die jeweils unten von einer langen Lamelle 30b und oben von einer kurzen Lamelle 30a begrenzt werden.

Durch diesen Unterschied erfolgt die Hauptströmung des Kla r- fluides nach unten und somit entgegen dem Hauptstrom der

Feststoffe, gelösten und teilgelösten Stoffe, die nach oben zum Flotatsammelraum 34 hin erfolgt. Durch diesen Gegenstrom und die damit erzeugten Verwirbelungen ergibt sich für spezielle Suspensionszusammensetzungen ein besserer Trennungs- grad als mit der Ausführung gemäß den Figuren 1 und 2.

Die Erfindung ist vorzugsweise bei der Wasseraufbereitung in Papierfabriken oder Abwasserklärung einsetzbar. Die Suspension enthält beispielsweise als Feststoffe: Fasern, Mineralpartikel oder Mikroorganismen, als teilgelöste Stoffe Kolloi- dalstoffe, Fette, Farbpigmente und als gelöste Stoffe Kohle - hydrate, Salze, organische oder anorganische Säuren.