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Verfahren zur Behandlung von schlammführenden Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Kloakenabwässern und andern schlammführenden Flüssigkeiten.
Erfindungsgemäss werden solche Flüssigkeiten durch Trägermaterial von solcher Stückgrösse geleitet, dass ein rascher Durchfluss der Flüssigkeit zwischen den einzelnen Stücken des Trägermaterials und ohne dass eine Kapillarwirkung dieser Zwischenräume eintritt, ermöglicht wird, wobei mit fortschreitender Filtration das Trägermaterial, welches sich nahe der Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Beet befindet, samt dem daran in dünner Schicht haftenden Schlamm entfernt und durch Trägermaterial, vorzugsweise aus der Nähe der Flüssigkeitsaustritts- stelle, ersetzt wird.
Vorzugsweise bewegt sich hiebei das eingebrachte Filtermaterial fortlaufend nach abwärts und die zu klärende Flüssigkeit im Gegenstrom nach aufwärts.
Die Schlammabscheidung aus den Abwässern kann zweckmässig in mehreren hintereinander geschalteten Filtergefässen wiederholt werden.
Vorzugsweise wird das Trägermaterial bei der Filtration in die Flüssigkeit versenkt.
Die Erfindung umfasst des weiteren Verfahren zur Aufarbeitung von abgeschiedenem
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und über die einzelnen Stücke des mit einer dünnen Schlammschichte bedeckten und gegen mechanische Beanspruchung und Hitze widerstandsfähigem Trägermaterial durchstreichen gelassen
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erhitzt wird, vorzugsweise unter Luftabschluss.
Dieser Teil der Erfindung ist auf die Aufarbeitung von Schlamm anwendbar, welcher aus Abfallwässern durch an sich bekannte Verfahren abgeschieden würde, wie etwa durch Absitzen oder unter Verwendung kapillarer Filter u. dgl. mehr. Es ist aber besonders vorteilhaft, die Sehlammabscheidung, wie oben beschrieben, vorzunehmen und in der angegebenen Weise den so abgeschiedenen Schlamm erfindungsgemäss aufzuarbeiten.
Bei der erfindungsgemässen Schlammaufarbeitung wird als Trägermaterial vorzugsweise Koks in Stücken von etwa 25 mum Durchmesser verwendet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der durch trockene Destillation erhaltene verkokte Rückstand wieder als Filtermaterial benutzt.
Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, die zur Trocknung dienenden heissen Gase den Abgasen der trockenen Destillation zu entnehmen.
Es können nach dem erfindungsgemässen Verfahren besonders vorteilhaft Kloakenabwässer, aber auch andere schlammführende Abfallwässer, wie solche aus Schlachthäusern, Wäschereien, Papierfabriken usw., behandelt werden, respektive der aus solchen Abwässern auf verschiedene Weise abgeschiedene Schlamm.
Die Erfindung umfasst des weiteren noch Vorrichtungen zur Ausführung dieser Verfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend noch genauer beschrieben.
Bei dem erfindungsgemässen Kreisprozess zum Behandeln von Kloakenwässern u. dgl.
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porösen Koks, filtriert ; es werden schrittweise Teile des Filterbettes samt der darin angesammelten organischen Substanz ausgehoben, u. zw. am besten von der Eintrittsstelle der Kloakenwässer,
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abfällen u. dgl., einer organischen Digerierung unterzogen und hierauf in ein geeignetes Filtermaterial umgewandelt wird, am besten durch Verkohlung der organischen Substanzen, etwa durch trockene Destillation, wobei ein koksartiges Produkt neben nutzbaren Gasen usw. entsteht.
Hierauf wird das ursprüngliche Filtermaterial samt dem darauf befindlichen verkohlten Material zum Filtrieren der einlaufenden Kloakenwässer verwendet, u. zw.
vorzugsweise, indem man es in das Filterbett in der Nähe des Abflussendes zurückbringt. Bei diesem Verfahren wird das ) durch Filtration aus den Kloakenwässern entfernte Material in ein Material übergeführt, das als Filtermaterial für weitere Mengen von Kloakenwässern verwendet wird, also regeneriert wird.
Das vorliegende Verfahren kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, ebenso können die einzelnen oben angeführten Schritte abgeändert und verschiedene Einrichtungen zur Ausführung desselben verwendet werden. Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführungsform des
Verfahrens nebst beispielsweisen Ausführungsformen der zugehörigen Einrichtungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Schema einer Anlage zur Ausführung des Verfahrens, Fig. 2 zeigt in vergrössertem Schnitt nach der Linie 2-2, Fig. 1, ein gewünschtenfalls zu verwendendes
Digeriergefäss, Fig. 3 ist ein Schnitt durch Filtriergefässe nach der Linie 3-3, Fig. 1, Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer Entwässerungsvorrichtung, und Fig. 5 zeigt in der Draufsicht vier
Filtergefässe und ein Digeriergefäss.
Nach Fig. 1 gelangen die Kloakenwässer in ein Filterbett 23, von dem Teile schrittweise durch eine Transportschnecke 31 entfernt werden, welche das mit organischer Substanz beladene
Filtermaterial vom Boden des Filterbettes aushebt und es der nächsten Behandlungsstelle zuführt.
Es ist vorzuziehen, das Material dann einem organischen, am besten anaeroben Digerieren in dem Digerierbehälter 13 zu unterziehen, und man kann ihm durch eine Zerkleinerungsmaschine 14 zerkleinerte Küchenabfälle u. dgl. zusetzen.
Ob vom Digerieren Gebrauch gemacht wird oder nicht, das mit organischen Stoffen beladene Filtermaterial wird schliesslich beispielsweise durch die Transportschnecke 60 einer geeigneten Vorrichtung zugeführt, um die abgelagerten organischen
Stoffe in einem solchen Zustand überzuführen, dass sie als Filtermaterial verwendbar werden.
Das kann dadurch geschehen, dass man sie durch eine Entwässerungsvorrichtung 16 und dann in eine Retorte 17 leitet, in der die Stoffe der trockenen Destillation unterzogen werden, wobei brennbare Gase und Koks oder eine koksartige Substanz entsteht. Letztere kann dann über ein geeignetes Sieb 19 zu einer Transportvorriehtung 20 geleitet werden, die es in die Filter- vomchtung zurückführte wo es in dem Verfahren wieder verwendet werden kann.
In Fig. 1 sind auch noch andere, später zu beschreibende Teile dargestellt, welche gewünschtenfalls verwendet werden können. Nach Fig. 3 und 5 werden die Kloakenwässer durch ein Rohr 25
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und einem vierten 24 besteht, da sich gezeigt hat, dass diese Anordnung recht befriedigend ist und gewisse Vorteile bietet. Das Filtermaterial kann aus verschiedenen Substanzen bestehen.
Die Praxis lehrt, dass verhältnismässig grobstückiger, poröser Koks vorzügliche Ergebnisse liefert.
Diesem Material wird auch der Vorzug gegeben, weil es zwar einen ziemlich freien Durchfluss der Flüssigkeit durch die Zwischenräume zwischen den Stücken gestattet, aber die unlöslichen Anteile der Kloakenwässer, insbesondere die feinen den Schlamm bildenden Teilchen, leicht auf den Stücken und insbesondere in den Poren des Filtermaterials abgesetzt werden.
Der Koks, der sich als der vorteilhafteste erwiesen hat, ist solcher der durch Destillation bei niedriger, bei 320 C beginnender und allmählich auf 5800 C gesteigerter Temperatur gewonnen wird. Solcher Koks ist innen äusserst porös, ist aber aussen glatt und ziemlich dicht.
Um ihn in ein gutes Filtermaterial überzuführen, wird er zu verhältnismässig grossen Stücken gebrochen, etwa solchen, die durch ein Sieb von 25 mm Maschenweite hindurchgehen.
Jeder Teil des Filterbettes wird zweckmässig angenähert, konisch ausgeführt, und die Kloakenwässer werden von unten nach oben fliessen gelassen. Es können zwar verschiedene Mittel verwendet werden, um den Durchfluss in dieser Richtung zu sichern, es ist aber vorzuziehen, in jedem Teil eine Prallplatte 26 anzubringen, welche einen Abteil bildet. in den die Kloakenwässer geleitet werden, sie fliessen dann nach abwärts, um den unteren Rand der Prallplatte herum, wie in Fig. 3 durch die punktierte Linien angedeutet, und gelangen in den unteren Teil des Filtermaterials. Diese Anordnung bietet verschiedene Vorteile. Ist das Filter konisch, so breitet sich die Flüssigkeit seitlich aus, und ihre lotrechte Geschwindigkeitskomponente wird beim Aufsteigen verringert, was eine bessere Ablagerung des Schlammes bewirkt.
Auch kann die Entfernung des Materials vom Boden des Filterbettes durch die Transportvorrichtnng 11, 12 leicht ausgeführt werden. In dem Masse als aufeinanderfolgende Teile des Filterbettes entfernt werden, sinkt das Bett nach, u. zw. im Gegenstrom zu den Kloakenwässern. Weiters wird das stärkst verunreinigte Material aus dem Filterbett zuerst entfernt,
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bewegung des Filtermaterials bewegen sich auch die Stücke desselben relativ zueinander, was, wie nachstehend erläutert, vorteilhaft ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform fliesst der Ablauf durch das Rohr 29 zum nächsten
Filterteil hinter dessen Prallplatte 26, dann durch das Filtermaterial zum dritten Filterteil und in gleicher Weise zum vierten Filterteil 24.
Alle Filterteile 23 können, wie gezeichnet. von gleicher Konstruktion sein, ebenso der vierte, doch ist bei 30 eine Einrichtung angedeutet, um den Ablauf gewünschtenfalls zu sterilisieren ; das kann durch eine Drahtspule geschehen. durch welche ein hochfrequenter elektrischer Strom oder eine andere elektrische Entladung gesandt wird, die genügt, um etwa noch vorhandene Mikroorganismen gänzlich oder grösstenteils zu vernichten. Dieses Sterilisieren wird nicht in allen Fällen nötig sein.
Zur Entfernung des mit organischen Stoffen beladenen Filtermaterials können verschiedene
Vorrichtungen dienen, beispielsweise, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Transporttuch 11 mit Rippen M. das zum Teil von einem Gehäuse 12 umschlossen ist. Dieses Transporttuch geht vom Boden des Filterteiles innerhalb der Prallplatte 26 aus, so dass fortschreitend Teile des Filtermaterials ausgehoben und nach aufwärts geführt werden. 27, 27 sind mit nach einwärs gerichteten, das
Verstopfen der Öffnungen verhindernden Flanschen versehene Öffnungen in der Prallplatte.
Beim Ausheben von Filtermaterial sinkt der Rest desselben nach, wobei er durchgerüttelt wird und immer neue Oberflächenteile der einzelnen Stücke der Flüssigkeit dargeboten werden. Die
Stücke sammeln so mehr von den feinen Schlamme eilchen in ihren Poren an, als sonst der
Fall wäre.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 12 auch einen nach abwärts gerichteten Schenkel, der in das Digeriergefäss führt und durch welchen das Material vom
Transporttuch herabfällt. 32 ist ein aus dem Knie des Gehäuses 12 heraustretendes Rohr zur Abfuhr von Gasen. Das untere Ende des kurzen Schenkels des Gehäuses 1.'2 kann bis unter den Flüssigkeitsspiegel des Digerierbehälters reichen und, wie gezeigt, lotreclit abgeschnitten sein, um eine Ansammlung von Gasen aus dem Digerierbehälter in diesem Schenkel zu verhüten.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist jeder der vier Filterteile mit einer Transportvorrichtung 12 ausgestattet. die aus ihrem Filterteil, wie oben mit Bezug auf den ersten beschrieben, fortschreitend Filtermaterial aushebt. In jedem Filterteil fliessen die Kloakenwässer nach aufwärts im Gegenstrom zum nachsinkenden Filtermaterial.
Soll das ausgehobene Filtermaterial vor der Verkohlung digeriert werden, was vorzuziehen ist, so kann das in einem verhältnismässig grossen Vorrats- und Digerierbehäller 18 geschehen.
Dies bietet verschiedene Vorteile. Bekanntlich ist der Zufluss der Kloakenwässer häufig ein wechselnder, beispielsweise an Ausflugsorten an Sonn-und Feiertagen ein Vielfaches des werktäglichen Zuflusses. Es ist daher Vorsorge zur Bewältigung eines solchen Spitzenzuflusses" zu treffen und einen Sammelbehälter zu seiner Aufnahme vorzusehen, der diese Spitzenzufliisse aufnimmt, ohne dass man die hiefür nötigen Verkohlungsvorrichtungen oder Retorten aufstellen müsste. Die Fähigkeit des Filterbettes, solche verstärkte Zuflüsse zu bewältigen, ist bloss durch die Geschwindigkeit begrenzt. mit welcher das gebrauchte Filtermaterial ausgehoben und das frische nachgeliefert werden kann.
Der Behälter 18 kann deshalb als Vorratsbehälter und zugleich als Digeriergefäss dienen, und der Spitzenzufluss kann durch Erhöhung der Geschwindigkeit des Aushebens und der Zufuhr von Filtermaterial aus und zu den Filterteilen aufgenommen werden.
Das Digerieren des angesammelten Gutes bietet einen Vorteil insofern, als nutzbare Gase gebildet werden, welche zum Trocknen des Schlammes oder anderweitig ausgenutzt werden können. Das Digerieren kann offenbar in verschiedener Weise ausgeführt werden, doch wird anaerobes Digerieren bevorzugt.
In diesem Digerierbehälter werden das anaerobe Digerieren begünstigende Bedingungen unterhalten, welche einen grossen Teil der vorhandenen organischen Substanz in trennbare Gase überführen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Rohgut oben auf die Masse aufgegeben und sinkt beim Fortschreiten des Digerieren auf den Boden des konischen Behälters, von wo der hinreichend digerierte Rückstand durch eine Transportvorrichtung 15 zu einer Entwässerungsvorrichtung 16 gefördert wird, in der dem Material fast das gesamte Wasser entzogen werden kann.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Digerierbehälter ist zweckmässig von angenähert konischer Gestalt und durch einen Deckel 36 geschlossen. Die entwickelten Gase entweichen durch das Austrittsrohr 41. Der durch 34 angedeutete Flüssigkeitsstand wird durch einen geignet, etwa mittels Schraube 46 stellbaren Überlauf 48 aufrechterhalten. Zu den Trögen 39 im Flüssigkeitsspiegel reichen Platten 3. 5 herab, welche eine gewünschtenfalls zu verwendende Ausführungsform einer Abstreichvorrichtung bilden. Je zwei benachbarte Platten 35 bilden einen lotrechten Abteil. Die entwickelten Gase strömen an den unteren Enden der Platten vorbei in die nächsten
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Will man den Ablauf aus den Digerierhehälter noch filtrieren, so kann eine Filtrierkolonne 33 aus Koks oder sonstigem Filtermaterial vorgesehen sein. die vom ührigen Teil des Behälters 13 durch eine Wand 47 c getrennt ist. Durch den Rumpf 49 kann frisches Filtermaterial eingeführt werden. Um in der Filterkolonne entstehende oder in sie eindringende Gase abzuleiten, können Öffnungen 47 vorgesehen sein. Um einen unmittelbaren Übertritt der Flüssigkeit aus dem eigentlichen Digerierhehälter in die Filtrierkolonne zu verhüten. ist ein auf der Seite der Öffnungen offener, sonst aber geschlossener Kasten 48' vorgesehen. von dem ein Abzugrohr 48 zum oberen Teil des Behälters führt.
42 ist ein geeigneter. wie bei 50 angedeutet, stellbarer Schieber, mittels welches eine Verbindung zwischen dem eigentlichen Behälter und der Filtcrkolonne hergestellt werden kann.
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geschehen, dass man diese Abfälle in einer geeigneten, bei 14, Fig. 1. angedeuteten Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und in den Digerierbehälter einführt.
Das digerierte organische Material und das Filtermaterial aus dem Filterbett und der Filterkolonne 33 sinken allmählich auf den Boden des Behälters, von wo sie durch ein Transporttuch 60 im Gehäuse 15 ausgehoben und einer Entwässerungsvorrichtung 16 zugeführt werden können, um dem Material den grössten Teil des Wassers zu entziehen. Die Entwässerungsvorrichtung kann von beliebiger Art sein. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform derselben weist abwärts geneigte Siebe 52 nebst Schnecken 57 auf. die das getrocknete Material brechen und in ein zur Retorte 17 führendes Rohr fordern. Der Durchgang wird durch ein geeignetes Durehlassorgan 53 geregelt.
Es kann ein Rohr 54 vorgesehen sein. um die abgeschiedene Flüssigkeit abzuführen, beispielsweise In den Digerierbehälter zurückzuführen.
55 ist ein zur Entwässerungsvorrichtung führendes Rohr. durch welches heisse Gase
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Die Retorte 1'7 ist eine Ausführungsform eines Mittels, um das organische Material in ein Filtermaterial für die zulaufenden Kloakenwässer überzuführen, was am besten durch Verkohlung, beispielsweise trockene Destillation in einer geeigneten Retorte, geschieht. damit auch nutzbare Gase gewonnen werden können. Das zu behandelnde Material wird in die Retorte durch das Durchlassorgan 53 eingeführt und wird dort auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher die organischen Substanzen unter Bildung von Gasen und eines verkohlten, koksartigen Rückstandes zersetzt werden.
Die in der Retorte erzeugten Gase können durch die Entwässerungsvorrichtung und in eine Gasleitung 56 geleitet und zwecks Entfernung nachteiliger oder Gewinnung nutzbarer Anteile irgendeiner geeigneten Behandlung unterzogen werden.
Der Rückstand besteht aus dem dem Filterbett ursprünglich zugeführten Koks nebst der verkohlten organischen Substanz. Will man diesen Rückstand als den Koks als Ergänzung des Filterbettes benutzen, so kann der Rückstand oder der benötigte Teil desselben durch ein geeignetes Sieb 19 auf ein Transporttuch 20, Fig. 1, aufgegeben werden, durch welches er zum ursprünglichen Filterbett in die Behälter 23,, 24 zurückgeführt wird, wodurch letztere nach Bedarf aufgefüllt werden. um den Stand des Filtermaterials darin aufrechtzuhalten.
Man sieht, dass das vorstehend beschriebene Verfahren einen ununterbrochenen Kreisprozess darstellt, denn das ursprüngliche Filtermaterial kann immer wieder benutzt werden. Der ursprüngliche Koks wird in seiner Eigenschaft als Filtermaterial durch die Verkohlung der in seinen Poren abgelagerten organischen Substanz verbessert, denn es wird nicht nur die Menge des Koks fortgesetzt vergrössert, sondern es werden auch die Poren kleiner und besser geeignet, die Teilchen organischer Substanz aus den Kloakenwässern aufzufangen. Der schliesslich erhaltene Koks ist auch ein wertvoller rauchloser Brennstoff von hohem Heizwert.
Bei Verwendung in einem Wassergasgenerator hält dieser Koks die leicht zerreibliche Kohle zusammen, die von der Verkohlungsbehandlung herrührt, und verhindert ihr Ausblasen durch den aus dem Generator tretenden Gasstrom.
Da bei dem vorliegenden Verfahren die ursprüngliche in die Filterbetten gebrachte Koks-
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zugeführt und in Heizgas übergeführt werden kann. Das erhaltene Wasser oder Generatorgas kann mit den Gasen aus der Retorte oder aus dem Digel1ergefäss oder mit beiden vermischt
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werden, wie z. B. im Gasleitungsrohr 18. Man sieht, dass ein grösserer Teil des Koks aus der Retorte 17 im Generator 22 in Gas übergeführt werden kann und zur Erneuerung der Filterbetten Koks anderen Ursprungs benutzt werden kann, oder es kann der Koks aus der Retorte 1'7 anderweitig nutzbar gemacht werden.
Einzelheiten des beispielsweise beschriebenen Verfahrens nebst der beispielsweise dargelegten Einrichtung zur Ausführung desselben können abgeändert werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Behandlung von Kloakenabwässern und anderen schlammführenden Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch Trägermaterial von solcher Stückgrösse geleitet wird, dass ein rascher Durchfluss der Flüssigkeit zwischen den einzelnen Stücken des Trägermaterials und ohne dass eine Kapillarwirkung dieser Zwischenräume eintritt, ermöglicht wird, wobei mit fortschreitender Filtration das Trägermaterial, welches sich nahe der Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Beet befindet, samt dem daran in dünner Schicht haftenden Schlamm entfernt und durch Trägermaterial, vorzugsweise aus der Nähe der Flüssigkeitsaustrittsstelle, ersetzt wird.