Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Flüssigkeit aus einer Suspension, wie z. B. zur Entwässerung von Schlamm, Faserbrei u. dgl. und insbesondere von Suspensionen. die aus Flocken von suspendierten Teilchen bestehen.
Es ist bekannt, eine Suspension dadurch zu entwässern, dass sie kontinuierlich zwischen zwei Bändern zugeführt wird, die während der Trennung in der gleichen Richtung entlang eines Strömungsweges angetrieben werden, und wobei mindestens ein Band für die Flüssigkeit durchlässig ist, wenn diese auf ihrem Förderweg einem Quetschdruck ausgesetzt wird. Bei diesen bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen werden die Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben, wenn beide Bänder durch eine Antriebswalze angetrieben werden, wobei eine begrenzte Geschwindigkeitsdifferenz relativ zu dem Durchmesser der Antriebswalze und der Dicke der Suspension gegeben ist. Diese Geschwindigkeitsdifferenz kann 1,5 ## erreichen. der sich daraus ergebende Schereffekt ist jedoch sehr klein und unbedeutend.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, durch die das Abtrennen von Flüssigkeit im Vergleich zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen wirkungsvoller ausgeführt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Suspension entlang verschiedenen Stellen des Förderweges einem nach und nach höheren Auspressdruck sowie Scherkräften ausgesetzt wird, die in Richtung des Förderweges wirken, indem die Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden.
Es hat sich gezeigt. dass durch eine derartige erfindungsgemässe Verfahrensweise eine wesentlich stärkere Abtrennungswirkung für Flüssigkeit erreicht wird als wenn die beiden Massnahmen, d. h. Pressung und Scherkräfte, getrennt voneinander angewandt werden. Für einige Suspensionen wurde sogar durch die Anwendung dieser miteinander kombinierten Massnahmen eine Verdoppelung der Wirkung festgestellt.
Durch den Antrieb der Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wird die Suspension kontinuierlich umgewälzt und gefördert, so dass ständig neue Teile der Suspension in Kontakt mit dem für die Flüssigkeit durchlässigen Band gelangen. Der Brei, der durch den Auspressdruck gegen das durchlässige Band bzw. die durchlässige Bahn gepresst wird, wird somit zu einem wesentlichen Teil von dem Band wieder gelöst. Diese Wirkung trägt zu einem wesentlichen Teil zu der verbesserten Abtrennung der Flüssigkeit bei.
Da die Suspension ausserdem an verschiedenen Stellen des Förderweges dem Auspressdruck ausgesetzt wird und ausserdem mit einem von Stelle zu Stelle zunehmenden Druck, ergibt sich auch eine verstärkte Auspressung der Suspension, da diese während ihrer Förderung zunehmend eingedickt wird.
Es hat sich gezeigt. dass bei einer Differenz von 3 ',-czwi- schen den Bandgeschwindigkeiten eine wesentlich gesteigerte Scherwirkung und damit Entwässerung der Suspension erzielt werden kann. Eine optimale Abtrennung von Flüssigkeit ergibt sich bei einer Geschwindigkeitsdifferenz von 5-20%.
Die Auswahl der Geschwindigkeitsdifferenz für eine optimale Abtrennung von Flüssigkeit kann vorteilhaft in Abhängigkeit von der zu behandelnden Suspension erfolgen, d. h. in Abhängigkeit von ihrer Kompressibilität, ihres Flüssigkeitsanteiles, ihrer Dicke zwischen den Bändern usw. Bei einer Geschwindigkeitsdifferenz der Bänder von mehr als 20 '-e gleiten diese über die Suspension, ohne deren Umwälzung zu bewirken, so dass sich eine verringerte Abtrennung von Flüssigkeit ergibt.
Für die optimale Anpassung an die jeweilige Suspension kann die relative Geschwindigkeit zwischen den Bändern bnv.
die Geschwindigkeitsdifferenz steuerbar sein.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen mit zwei endlosen, durch Walzen geführte Bänder, die mit ihren breiteren Seiten einander zugekehrt sind und zwischen sich die Suspension einzuschliessen bestimmt sind, wobei mindestens ein Band für die Flüssigkeit durchlässig ist, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Führungswalzen in Antriebsrichtung der Bänder zunehmend abnehmende Durchmesser aufweisen und die Bänder mit zueinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen einer Drahtgewebe Presse in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 3 zwischen zwei Quetschwalzen und
Fig. 5 den gleichen Ausschnitt wie Fig. 4, in anderer Ausführungsform des Verfahrens.
Bei der Drahtgewebe-Presse nach den Fig. 1 und 2 läuft ein unteres endloses Gewebeband 1 über eine Antriebswalze 2, eine Führungswalze 3 und eine Spannwalze 4. Ein oberes endloses Band 5 läuft über eine Antriebswalze 6 und eine Spannwalze 7. Beide Bänder 1, 5 laufen gemeinsam über eine Anzahl von Walzen 8,.9, 10 und 11 in Richtung des Pfeiles A.
Die Pfeile B und C kennzeichnen den Eintritt für die nasse Suspension und den Austritt der entwässerten Suspension.
Fig. 1 zeigt eine Drahtgewebe-Presse, bei der der Quetschdruck in Richtung von dem oberen Band 5 zu dem unteren Band 1 wirkt. Bei dieser Presse besteht das obere Band 5 vorteilhaft aus einem für Flüssigkeit undurchlässigen Material, während das untere Band 1 aus Drahtgewebe besteht.
Fig. 2 zeigt eine Drahtgewebe-Presse, bei der die auf die Suspension wirkenden Quetschdrücke abwechselnd auf das untere oder obere Band gerichtet sind. Diese Presse kann recht unterschiedlich hinsichtlich der Art des Gewebes, der Walzen, des Sektorwinkels für den Kontakt des Bandes mit den Walzen usw. ausgeführt sein. Für die Abscheidung von Flüssigkeit muss notwendigerweise ein Band aus einem Material bestehen, das den Durchtritt der flüssigen Phase ermöglicht, wie z. B. ein feinmaschiges Netz, Filz oder sogenanntes Drahtgewebe. Das zweite Band muss nicht notwendigerweise für die flüssige Phase durchlässig sein und besteht aus Gummi.
Metall, Kunststoff od. dgl.
Die Walzen können aus einem homogenen Material bestehen oder hohl ausgebildet sein. Für eine leichte und wirksame Entfernung der ausgequetschten flüssigen Phase sind die Walzen vorzugsweise perforiert und sie können ausserdem so konstruiert sein, dass die Flüssigkeit durch ihre Achsen abführbar ist.
Anstatt der Verwendung von einzelnen Walzen 8 bis 11 von unterschiedlichem Durchmesser, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, können auch Walzen mit gleichem Durchmesser, z. B. zwei Walzen, in Gruppen angeordnet werden, deren Durchmesser der Walzen sich von einer Gruppe zur anderen verringert. Solche Gruppen können vereinzelt auch durch einzelne Walzen ersetzt sein.
Das Beispiel nach Fig. 3 bezieht sich auf eine Ausführungs- form, beispielsweise eine Drahtgewebe-Presse nach Fig. 1, bei der nur ein Band, hier das Oberband 5, an den Quetschwalzen anliegt, von denen die Walzen 9 und 10 als Beispiel dargestellt sind.
Wie bereits erwähnt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, dass die Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Dies ist in Fig. 3 an den Bändern 1 und 5 durch die Pfeile vy und vi angedeutet. Im dargestellten Beispiel werden die Bänder 1 und 5 durch die Antriebswalzen 2 und 6 angetrieben. Durch Verstellung des Antriebs der Walzen 2 und 6 kann die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Bändern und damit die Quetschbzw. Entwässerungswirkung den Eigenschaften der Suspension angepasst werden.
In Fig. 3 sind ausserdem sogenannte Quetschbereiche für die Suspension angedeutet d. h. Bereiche, in denen das Band 5 an der Quetschwalze 9 oder der Quetschwalze 10 anliegt und eine Entspannungszone befindet sich entsprechend zwischen den Walzen 9 und 10. Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Teil dieser Entspannungsbereiche in einem grösseren Massstab.
Die Drahtgewebe-Presse nach Fig. 1 oder 2 oder eine andere der zuvor erwähnten Drahtgewebe-Pressen können auf verschiedene Weise betrieben werden. In einem Fall, bei dem das Band an einer Quetschwalze anliegt, die sich mit höherer Geschwindigkeit dreht als der Geschwindigkeit des anderen Bandes entspricht, wird eine Erhöhung der Scherwirkung bzw. Umwälzung der Suspension in dem Quetschbereich an der Quetschrolle erreicht. Im zweiten Fall, bei dem das äussere, nicht an der Walze anliegende Band eine höhere Geschwindigkeit hat als das innere Band, wird eine verringerte Umwälzung der Suspension in dem Quetschbereich erreicht.
Im letzteren Fall kann die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten so eingestellt werden, dass die Bänder die Quetschrolle mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit passieren und entsprechend die Suspension in dieser Quetschzone keinen anderen Kräften ausgesetzt ist ausser dem Quetschdruck.
In beiden der vorerwähnten Fälle wird die Geschwindigkeitsdifferenz dazu verwendet, um die Suspension zwischen den Bändern bei geringem Druck in den Entspannungsbereich zwischen den Quetschwalzen umzuwälzen, so dass neue Teile der Suspension in Kontakt mit dem Band oder den Bändern gebracht werden und die flüssige Phase in der Suspension passieren kann. Diese Umwälzung bewirkt somit eine verbesserte Abtrennung von Flüssigkeit aus der Suspension.
In den Fig. 4 und 5 ist diese Umwälzung schematisch mit Hilfe von Pfeilen angedeutet, wobei Fig. 4 das Ausquetschen bei einer Geschwindigkeit von vl > vy und Fig. 5 v, > q zeigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders für die Entwässerung von Schlamm, der bei der Sedimentation in Abwasserreinigungsanlagen entsteht.
Beispiel
Es wurden drei verschiedene Arten von Schlamm A, B und C zwischen zwei Bändern entwässert, wobei der Schlamm einem konstanten Quetschdruck ausgesetzt wurde. Zuerst wurden die Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit und anschliessend mit einer Geschwindigkeitsdifferenz von 12cit zueinander angetrieben.
Die gleichen Arten von Schlamm wurden dann entwässert, indem sie nach und nach einem steigenden Quetschdruck zwischen den Bändern ausgesetzt wurden, wobei zuerst die Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit und anschliessend mit einer Geschwindigkeitsdifferenz von 12% angetrieben wurden.
Es ergaben sich in % die folgenden Verbesserungen bei der Entwässerung: Schlamm Prozentuale Verbesserung der Entwässerung nur unter nur bei anstei- unter Scher
Scherwirkung gendem wirkung und bei einer Ge- Quetschdruck ansteigendem schwindigkeits- Quetschdruck differenz von 12% A 0,5 14,4 27,0 B B 4,8 16,8 26,0 C 1,2 28,0 37,0
Aus der obigen Tabelle ergibt sich somit, dass bei der kombinierten Anwendung der erfindungsgemässen Massnahmen eine wesentlich bessere Abtrennung von Flüssigkeit erreicht wird als bei aufeinanderfolgender Anwendung der Einzelmassnahmen.