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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Trennung und Filterung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase von Schlämmen und Trüben, die zum wirksamen Filtrieren der bei Produktionsprozessen fallweise anfallenden sowie der industriell oder biologisch entstehenden, äusserst feinen bzw. schwer zu entwässernden Schlämme und Trüben geeignet ist.
Zur Durchführung solch anspruchsvoller Filtriervorhaben sind beispielsweise solche Verfahren und Einrichtungen bekannt, bei denen die Entwässerung der Schlämme und Trüben mit Verwendung von Flockuliermitteln und danach folgender Filtrierung gelöst ist.
Bei diesen Lösungen werden die technischen Anwendungsmöglichkeiten durch die durch Flockulierung erzielbare maximale Eindickung, ferner durch die Gegebenheiten des Eindickers und der Filtervorrichtung begrenzt, da die aus den Produktionsprozessen herrührenden Produkte und ihre die Filterleistung beeinflussenden Faktoren verschieden sind.
Darüber hinaus sind die hohen Kosten der zur Flockulation benutzten Chemikalien sowie die hohen Investitionskosten für die zur Chemikalienzugabe und Manipulation benötigten Einrichtungen als Nachteile der bisherigen Verfahren zu verbuchen.
Bekannt sind auch solche Verfahren, bei welchen zur Erweiterung des technischen Filtrierbereiches als Filterhilfsmittel verschiedene fremde Feststoffe dem Filtergut zur Verbesserung der Filtrierbarkeit beigegeben werden. Der Nachteil solcher Verfahren besteht jedoch darin, dass die Möglichkeit, fremde Substanzen als Filterhilfsmittel zu verwenden, technisch durchaus begrenzt ist. Diese Materialien müssen nämlich zur Verbrauchsstelle antransportiert, dort gelagert und dann mit den ausfiltrierten Feststoffen wieder wegbefördert werden. Jene Art dieser Lösung, bei welcher das Filterhilfsmittel vor der Filterung durch sogenanntes Aufschwemmen dem Filter aufgegeben wird, ist nur eine weitere Erschwernis der technischen Lösung und ihrer Durchführung. Das Aufschwemmen des Hilfsmittels kann nur in einem besonderen, sehr sorgfältigen und heiklen Arbeitsvorgang durchgeführt werden.
Durch Wiederholen des Verfahrens wird der Filtrierprozess intermittierend. Der grösste Nachteil besteht jedoch darin, dass solche Filterhilfsmittel auf die durch Filtration erhaltenen, zu weiterer Verwendung gelangenden Produkte auch eine schädliche Wirkung ausüben können.
Durch das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden. Als neue Lösung geht die Erfindung von jener Abhängigkeit aus, die zwischen der Filtrierbarkeit bzw. der Filtrierleistung und der Trübedichte besteht.
Durch die Erfindung wird diese funktionale Beziehung dadurch auf neuartige Weise praktisch verwendbar gemacht, dass zur Unterstützung der Trennung von Flüssigkeit und Feststoffphase die Arbeitstrübe und auch das erforderliche Hilfsmittel auf eine in jedem Fall vorher festgelegte Art und Weise auf die zum Filtrieren günstigste Trübedichte eingestellt wird. Dabei wird das Filterhilfsmittel aus dem Produktionsprozess selbst, zweckmässig aus dessen ansonst als Abfallprodukte behandelten Materien gebildet.
Ausgehend also von einem Verfahren der eingangs genannten Art besteht das Wesentliche der Erfindung darin, dass die Feststoffkonzentration des zu behandelnden Schlammes bzw. der zu behandelnden Trübe durch Einführung in den Trennungskreislauf und bzw. oder durch Rückzirkulation von aus dem Produktionsprozess herrührendem, zweckmässig schon entwässertem Material auf einen für das Filtrieren günstigen Wert eingestellt und der so eingestellte Schlamm bzw. die eingestellte Trübe gespeichert, homogenisiert und schliesslich gefiltert wird.
Dies kann so ausgeführt werden, dass im Behandlungsprozess der in ihre Phasen zu trennenden Schlämme oder Trüben deren Dichte gemessen wird, und auf Grund der Messergebnisse zur Erhöhung der Trübedichte ein Teil des bereits ausfiltrierten Filterkuchens in den Arbeitsprozess zurückgeführt oder aus dem eigenen Produktionsbereich nach erfolgter Entwässerung eine durch Messung bestimmte Menge Feststoff dem Arbeitsprozess zugegeben wird, nach Vermengung dieser Stoffe und zweckmässig wiederholter Messung aber nötigenfalls noch weitere Feststoffmengen zugeführt und vermischt werden, wonach dann der bzw. die nunmehr auf den festgelegten Konzentrationswert erhöhte Schlamm bzw. Trübe nach entsprechender Homogenisierung der Trennung fest-flüssig unterzogen wird.
Mit dem selbst produzierten Filterhilfsmittel wird die Trübedichte auf die entsprechend gewählte Grösse erhöht und mit einer Einrichtung in den Filterprozess der endgültigen Trennung eingeführt, deren Raumbedarf kleiner als der der bekannten Filtriereinrichtungen ist, die Arbeitsweise und Bedienung aber an Einfachheit alle bekannten Aufgabe- und Mischeinrichtungen übertrifft.
Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren gemäss der Erfindung in solchen Fällen, bei welchen die Flüssigkeits- und Feststoffphase der zur Filtrierung gelangenden, am Prozess beteiligten Schlämme und Trüben, oder nur deren Flüssigkeits- bzw. Feststoffphase am weiteren Produktionsprozess teilnehmen. In solchen Fällen ist die gefährliche Möglichkeit der Zugabe sogenannter verunreinigender Substanzen von vornherein ausgeschlossen, so dass bei den Stoffen des Produktionsprozesses eine Qualitätsverschlechterung nicht eintreten kann. Ein solcher Fall liegt z.
B. in der pharmazeutischen Industrie vor, wo die Trennung der Flüssigkeits- und Feststoffphase in qualitativer Hinsicht mit Sicherheit unverändert aufrechterhalten werden kann und der Produktionsprozess des Medikamentes ohne die Gefahr einer vom Filtern herrührenden Verunreinigung steril durchgeführt wird.
Auch auf andern industriellen Gebieten können viele ähnliche Fälle für die vorteilhafte Anwendung der
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Natronlauge als Flüssigkeitsphase des dort anfallenden Rotschlammes. Hieran knüpft sich ein wichtiges ökonomisches Interesse, das unter bestimmten technischen Voraussetzungen realisiert werden kann.
Bei den biologisch behandelten Schlämmen ist die Anwendung der das Filtern fördernden Flockuliermittel nicht erwünscht, da die Anreicherung der nur schwer zerlegbaren organischen Flockuliermittel die Wirksamkeit des biologischen Reinigungsprozesses verschlechtert. Dies kann durch Anwendung der Erfindung vermieden werden.
Durch die Erfindung wird die wirksame Trennung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase der Schlämme und Trüben durch die Änderung der Trübedichte mit ihrer zweckmässig regulierten Erhöhung und Einstellung auf einen günstigen Wert erzielt. Als Variante der Lösung wird die Erhöhung der Trübewichte in gewünschtem Ausmass mit der aus dem eigenen oder einem fremden Prozess herrührenden, zweckmässig schon entwässerten bzw. von Flüssigkeit befreiten und im kontinuierlichen Kreislauf des Verfahrens autogenen Feststoffphase oder Filterkuchen mit Zwischenschaltung eines die Zusatzmenge separierenden bzw. messenden Systems durchgeführt.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus Pufferbehälter, Fördereinrichtungen, Pumpen, Mess- und Steuervorrichtungen, weist die Besonderheit auf, dass sie zur Einführung der Arbeitstrübe einen Pufferbehälter, zum Teilen des eigenbetrieblich anfallenden Filterkuchens bzw. dessen Rückführung in den Arbeitsprozess oder zur Einführung sonstigen Feststoffes eine Fördereinrichtung, Filter und Fördervorrichtungen und zum Mischen der zu verarbeitenden Trübe bzw. des Schlammes Homogenisierungsbehälter besitzt, ferner zur Ermittlung der zur Konzentrationserhöhung notwendigen Feststoffmenge Fühl- und Messvorrichtungen aufweist und mit einer mit diesen in funktionaler Verbindung stehenden Steuervorrichtung ausgerüstet ist, welche die den Feststoff aufgebenden Geräte betätigt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, die Art und Weise seiner Kontinuisierung ist skizzenhaft in den Fig. l bis 3 anschaulich dargestellt, und soll an Hand dieser, wie folgt, näher beschrieben werden :
In Fig. l ist die Einrichtung zur Ausführung jener Variante des Verfahrens gemäss der Erfindung schematisch dargestellt, bei welcher die Trübedichte dadurch reguliert bzw. eingestellt wird, dass ein Teil des im Eigenprozess anfallenden Schlammkuchens im Filtrierkreislauf belassen wird, U. zw. in folgender Weise :
Um die Trübe in ihre Phasen zu trennen, wird sie über die Rohrleitung--l--in den Empfangsbehälter - -2-- eingeleitet, der zum Auffangen der eventuell stossweise eintreffenden Trübe vorgesehen ist und mit ihrer
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Kreisprozess zurückgeführt wird.
Hiedurch kann im Mischbehälter --4-- die zur optimalen Leistung des Filters--5--erforderliche Trübedichte eingestellt werden. Die Flüssigkeitsphase des Filters wird über die Rohrleitung--10--der gewünschten Betriebsstelle zurückgeführt. Der verbliebene Teil des Filterkuchens wird von Band-8-zum Haldenplatz--11--gefördert.
Der Arbeitsprozess nach Fig. l kann mit sehr gutem Erfolg, z. B. beim Filtern von Rotschlamm, in der Tonerdeindustrie angewendet werden. Ähnlich gute Resultate lassen sich auch durch Filtrierung zwecks Reinigung bei Haushalt- und Industrie-Abwässern erzielen.
Fig. 2 zeigt das "stammbaumartige" Fliessbild einer solchen Kontinuisierungsvariante des Verfahrens, bei welcher z. B. die Erhöhung der Trübedichte im Anreicherungsprozess eines mit Flotation betriebenen Mineralaufbereitungswerkes bzw. das Einstellen auf den günstigsten Dichtewert durch das als Filterhilfsmittel eingeführte Material, z. B. durch die Verwendung von Flotationsbergen, gesichert wird.
Die für die Phasentrennung vorgesehene Arbeitstrübe wird über die Rohrleitung--l--aufgegeben, und
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--2-- überGummiband --16-- wird mit dem Abwurfwagen--9--eine Feststoffmenge entnommen, wie sie zur Sicherung der zur Filtrierbarkeit günstigsten Trübewichte als Filterhilfsmittel benötigt wird, während der Schlammkuchenrest auf dem Band verbleibt und auf den Haldenplatz--11--gelangt. Die über die Rohrleitung - -3-- zufliessende Trübe sowie der zwecks weiterer Verwendung vom Band--16--entnommene
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--17-- sorgtBandförderer --20-- auf das Band--16--abgeworfen wird. Die vom Filter abgeschiedene Flüssigkeit wird über die Leitung--21--zur gewünschten Betriebs- bzw. Verwendungsstelle geleitet.
Aus dem Speicherbehälter --15-- kann die Flüssigkeit über dessen Abflussleitung--22--zweckmässig in die Rohrleitung --21-- oder an einen andern Verbrauchsort abgehen.
Der Arbeitsvorgang nach Fig. 2 kann sehr vorteilhaft z. B. beim Filtern der Kalisalzschlämme angewendet werden. Als Resultat hievon war festzustellen, dass die mineralogische Trennung der in der gesättigten Natriumchlorid-Lösung sehr fein verteilten körnigen Materie vor der Lösung gemäss der Erfindung kein zufriedenstellendes technisch-ökonomisches Ergebnis zeitigte. Zu dem in Eindickern gesammelten Schlämmen musste nämlich vor dem Zentrifugieren eine beträchtliche Menge Flockuliermittel zugegeben werden, um nach der Zentrifuge einen transportfähigen Schlammkuchen zu erzielen. Bisher hatte der von der Zentrifuge abgehende Schlammkuchen eine schmierenartige Konsistenz. Ihr Feuchtigkeitsgehalt, der aus Natriumchlorid bestand, betrug 35 bis 40%, so dass das Filtergut mit dem Bandförderer nicht transportierbar war.
Durch Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung aber kann der Feuchtigkeitsgehalt auf 14 bis 16% gesenkt werden, wodurch das Filtergut gut transportierbar wird.
Der Unterschied im Feuchtigkeitsgehalt ergab eine Verminderung der Verluste an gesättigter Salzlösung, die für die Flotation des Kalisalzes benötigt wird. Ein bedeutendes Ergebnis des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin, dass auf diese Weise ohne Flockuliermittel bzw. ohne seine Kosten eine bessere technische Lösung erzielt werden kann.
In Fig. 3 ist die zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung vorgesehene Einrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel detaillierter zu sehen, wobei auch skizzenhaft einige der am Arbeitsprozess beteiligten Geräte veranschaulicht sind. über die Rohrleitung--l--trifft die zu filtrierende Rohtrübe ein, die wegen der rohstofflichen und technologischen Schwankungen des Produktionsbetriebes wechselnde physikalisch-chemische Eigenschaften aufzuweisen hat. Die Trübe gelangt in den Ausgleichsbehälter--2--, in welchem die häufig sich ändernde Schlammtrübe und ihre wechselnden Eigenschaften homogenisiert werden müssen.
Die in das Ausflussrohr --3-- des Ausgleichbehälters --2-- eingebaute Schlammpumpe --23-- befördert in konstanter Menge die homogenisierte Trübe weiter und drückt sie in die Rohrleitung-24-. Die Trübewichte der durch die Leitung
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--25-- getestet,--25-- ermittelt wurde, aus dem Feststoffbehälter--28--eine mit dem Fühler --29-- gemessene Substanzmenge noch beizugeben. Die über die Leitung--24--eintreffende Trübe und der vom Aufgabegerät --27-- zugeführte Feststoff gelangen in den Behälter--30--.
Dieser Behälter ist so ausgebildet, dass das aufgegebene Gut in den konisch ausgebildeten Trichter --31-- fällt, aus dem der Schlamm und die aufgegebene Feststoffsubstanz von der auf der Welle--33--des Rührwerkantriebes--32--eingebauten Schnecke--34--in den konischen Teil-30a--des Behälters--30--befördert wird. Hier wird von dem auf der Welle --33-- befestigten Rührwerk bzw. von dessen Rührarmen --35-- der zur Filtrierung bestimmte Schlamm homogenisiert. Ist die gewünschte Dichte des Filtergutes erreicht, so erteilt der Fühler --35-- über das Vollzugsorgan--26--dem Absperrschieber-37--den Befehl, die Trübe in das Filter - abfliessen zu lassen.
Der vom Filter --38-- abgehende Filterkuchen gelangt auf das Förderband
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auf den Haldenplatz--40--gelangt. Die Niveauanzeiger sichern die Bereitstellung einer entsprechenden Vorratsmenge, indem der untere Niveauanzeiger den Nachschub für den geschwundenen Vorrat anlässt, während der obere Niveauanzeiger den Nachschub wieder abstoppt.
Sollte der im Behälter --28-- gespeicherte Feststoffvorrat zur Durchführung der Filterung aus den sonstigen Produkten des Betriebes nicht ausreichen, so wird der vom Filter --38-- auf dem Band--39- transportierte Schlammkuchen mit dem Abwurfwagen--46-über die Bandförderer--45 und 47--in den Behälter--28--zurücktransportiert
Mit den beiden Alternativen kann auch jede beliebige Kombination verwirklicht werden. In diesem Falle ist das Laufen des Bandförderers --45-- in beiden Richtungen reversierbar vorzusehen, ferner der Einbau des Vollzugsorgans für das hiezu nötige Programm erforderlich, um die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung zu gewährleisten.
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