BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern von
Schlamm sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens.
Verfahren zum Entwässern von Schlamm werden überall dort angewendet, wo als Folge eines industriellen Prozesses, wie die Reinigung von Zuckerrüben, organische und/oder anorganische Be standteile in Wasser gelöst als sogenannte Schlammsuppe anfallen und daraus zumindest nicht mehr fliessfähiges, stichfestes Material zurückgewonnen werden soll, um dessen Abtransport zur weiteren Verwertung zu ermöglichen.
Bisher ist es zumindest bei Erdschlämmen üblich, die aus einem Klärbecken gewonnene Schlammsuppe mit einer Trockensubstanz von etwa 20-25% einem Auflandebecken zu übergeben und in diesem den natürlichen Umgebungsbedingungen solange auszusetzen, bis die benötigte Stichfestigkeit erreicht ist. Da der Schlamm in den Auflandebecken keiner Umwälzung unterliegt, dauert dieser Vorgang bei grösseren Becken mehrere Jahre, wobei sich der Entwässerungsvorgang mit zunehmender Trockensubstanz immer mehr verlangsamt.
Die Entwässerung im Auflandebecken ist, abgesehen von der langen Dauer, mit dem Nachteil verbunden, dass solche Aufiande- becken eine grosse Grundfläche in Anspruch nehmen. Hinzu kommt, dass - falls sich im Schlamm organische Materialien befinden - der eintretende Verrottungsprozess zumindest bei bestimmten Witterungsverhältnissen zu einer unangenehmen Geruchsentwicklung führt.
Neben diesem üblichen Entwässerungsverfahren sind auch schon maschinelle Verfahren bekannt geworden, bei welchen mittels Bandpressen, Zentrifugen und/oder Schneckenpressen gearbeitet wird.
Mit diesen maschinellen Verfahren werden, jedenfalls bei Erdschlämmen, Trockensubstanzwerte von maximal 50% erreicht. Um zu stichfestem Material zu gelangen, muss der Schlamm deshalb während mehrerer Monate gelagert werden, wozu jedoch wiederum relativ grosse Flächen benötigt werden.
Dieser Lagerungsvorgang liesse sich dann vermeiden, wenn der Schlamm einer sogenannten Niedertemperaturtrocknung unterworfen würde. Bei den grossen täglichen Aufgabemengen, wie sie z. B. in der Zuckerindustrie bedingt durch die saisonale Verarbeitung anfallen, würde eine derartige Trocknungsanlage allerdings sehr voluminös und wäre mit ausserordentlich hohen Unterhalts-, Betriebs- und Energiekosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Entwässerungs verfahrens, welches, trotz geringen Energieaufwandes, in kurzer Zeit zu stichfestem Schlamm führt.
Die Lösung der angegebenen Aufgabe gelingt mit den Massnahmen nach dem Kennzeichen in Anspruch 1.
Die erfindungsgemässe Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass die Erreichung des stichfesten Zustandes des Schlammes in kurzer Zeit und mit vernachlässigbarem Energieaufwand nur dadurch erreicht werden kann, dass ein physikalischer Zwang zur stark beschleunigten Freigabe des Wasseranteiles und eine grossflächige Ableitung des freigegebenen Wassers geschaffen werden.
Die durch den Schichtaufbau und die Gewichtsbelastung entstehende Druckdifferenz zwischen einer Schlammschicht und den benachbarten Entwässerungslagen zwingt das Wasser im Sinne einer Verdrängung einerseits, und durch eine vom Transmissivitätspaket (Materialpaket) ausgeübte Saugwirkung andererseits, in die letzteren Lagen überzutreten, wo seinem Abfluss wenig Widerstand entgegengesetzt wird. Transmissivität ist definiert als die Wasserdurchlässigkeit in der (horizontalen) Erstreckung der üblicherweise durch Geotextilien gebildeten Materialpakete in Liter pro Meter und Sekunde.
Die nach relativ wenigen Versuchen erreichten Trockensubstanzwerte waren überraschend hoch. So konnte Schlamm, der mit weniger als 50% Trockensubstanz dem Auflandebecken entnommen wurde, durch das Verfahren auf über 69% Trockensubstanz gebracht werden.
Anhand der Zeichnung sind nachfolgend beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau der Schichten,
Fig. 2 ein Diagramm mit Messergebnissen betreffend Trockensubstanz in Zusammenhang mit Schichtdicke und Menge bei konstanter Fläche,
Fig. 3 ein Diagramm betreffend den Entwässerungsverlauf in Funktion der Zeit, für unterschiedliche Schichtmengen und -dicken.
Für einen ersten Versuch wurde in der Verarbeitung von Zuckerrüben angefallener Erdschlamm mit einem mittleren Trockensubstanzwert von etwa 50% einem Auflandebecken entnommen und gemäss Fig. 1 zu einem Schichtgebilde aufgebaut. Auf einer ebenen Grundfläche 1 wurden drei Schichten 2, 3 und 4 gebildet. Zwischen die Grundfläche 1 und die unterste Schicht 2, sowie zwischen je zwei benachbarte Schichten 2 und 3, bzw. 3 und 4, sowie zwischen die oberste Schicht 4 und ein Gewicht 5 wurde ein Transmissivitätspaket 6 eingebracht, und zwar so, dass dieses auf entgegengesetzten Seiten 7 und 8 über die Begrenzungen der Schlammschichten vorstand.
Auf den Schlamm wirkte während der Entwässerung neben dem Eigengewicht das Gewicht 5. In den Schlammschichten wurde demnach ein Verdrängungsdruck aufgebaut, der das in diesem enthaltene Wasser in die Entwässerungspakete eintreten liess. Da in den Transmissivitätspaketen auch unter Belastung zusammenhängende Hohlräume erhalten bleiben, konnten diese letzteren das durch die Filterschichten durchtretende Wasser aufnehmen und seitlich abführen. Aus Anwendungen im Tiefbau ist die hohe Wasserdurchlässig keit in der Verlegungsebene (Transmissivität) von solchen Lagen bekannt. Nach angemessener Zeit wurde das Gewicht 5 entfernt.
Der Schlamm in den einzelnen Schichten erwies sich beim Abbau durchwegs als stichfest.
Die bei einem Versuch mit drei übereinanderliegenden, von unten nach oben mit 2', 3' und 4' bezeichneten Schichten in unterschiedlichen Tiefen derselben gemessenen Trockensubstanzwerte sind im Diagramm nach Fig. 2 aufgetragen.
Nachfolgend sind die Zahlenwerte unter Bezugnahme auf die nummerierten Messpunkte des Diagrammes tabellarisch aufgeführt.
1 59,3 10 60,0
2 58,3 11 57,5
3 61,3 12 57,7
4 64,0 13 66,9
5 62,2 14 67,5
6 66,5 15 69,7
7 65,9 16 65,0
8 62,4 17 63,8
9 62,2 18 65,4
Aus den Transmissivitätspaketen konnten die Schlammpartikel durch Abspritzen mit wenig Aufwand entfernt werden. Die Transmissivitätspakete waren mithin weiter verwendbar.
Im Rahmen einer grösseren Anzahl von Versuchen hat sich gezeigt, dass die Behandlungszeit des Verfahrens bis zum Erreichen stichfesten Schlammes zwar unterschiedlich ist, dass jedoch die Unterschiede in akzeptablen Grenzen liegen. Dies ergibt sich aus dem Diagramm nach Fig. 3. Darin wurden die Messergebnisse von meh- reren Versuchen zusammengefasst und Entwässerung (Einheit 1001) bzw. zugehörige Trockensubstanzentwicklung in Funktion der Zeit (in Stunden) aufgetragen.
Nachstehend sind die Schlammenge und Schichtdicke für die durch die Kurven A-E dargestellten Versuche angegeben:
EMI2.1
<tb> Kurve <SEP> Schlammenge <SEP> Schichtdicke
<tb> <SEP> A <SEP> 12,6 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm
<tb> <SEP> B <SEP> 9,45 <SEP> m3 <SEP> 45 <SEP> cm
<tb> <SEP> C <SEP> 8,4 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm
<tb> <SEP> D <SEP> 8,4 <SEP> m3 <SEP> 15 <SEP> cm
<tb> <SEP> E <SEP> 6,3 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm <SEP>
<tb>
DESCRIPTION
The invention relates to a method for dewatering
Sludge and a device for performing this method Ver.
Processes for dewatering sludge are used wherever, as a result of an industrial process, such as the cleaning of sugar beets, organic and / or inorganic constituents dissolved in water are obtained as so-called sludge soup and at least no more flowable, puncture-resistant material is to be recovered therefrom. to enable its removal for further use.
So far, it has been customary, at least in the case of earth sludges, to transfer the sludge soup obtained from a clarifier with a dry substance of about 20-25% to an onshore pool and to expose it to the natural environmental conditions until the required puncture resistance is reached. Since the sludge in the onshore basins is not subject to circulation, this process takes several years for larger basins, whereby the dewatering process slows down more and more with increasing dry matter.
Apart from the long duration, the drainage in the onshore basin has the disadvantage that such onshore basins take up a large area. In addition, if there are organic materials in the sludge, the rotting process that occurs leads to an unpleasant odor, at least in certain weather conditions.
In addition to this usual dewatering process, mechanical processes have already become known in which work is carried out by means of belt presses, centrifuges and / or screw presses.
With these mechanical processes, at least in the case of earth sludges, dry matter values of a maximum of 50% are achieved. In order to obtain puncture-proof material, the sludge must therefore be stored for several months, which in turn requires relatively large areas.
This storage process could be avoided if the sludge were subjected to so-called low-temperature drying. With the large daily task quantities, as z. B. in the sugar industry due to seasonal processing, such a drying plant would be very voluminous and would be associated with extremely high maintenance, operating and energy costs.
The object of the invention is to provide a dewatering process which, in spite of low energy consumption, leads to puncture-resistant sludge in a short time.
The specified task is solved with the measures according to the indicator in claim 1.
The solution according to the invention is based on the knowledge that the puncture-resistant state of the sludge can be achieved in a short time and with negligible energy expenditure only by creating a physical constraint to accelerate the release of the water portion and to dissipate the released water over a large area.
The pressure difference between a sludge layer and the neighboring drainage layers caused by the layer structure and the weight load forces the water in the sense of displacement on the one hand, and on the other hand through a suction effect exerted by the transmissivity package (material package) to transfer to the latter layers, where there is little resistance to its outflow . Transmissiveness is defined as the water permeability in the (horizontal) extension of the material packages usually formed by geotextiles in liters per meter and second.
The dry matter values achieved after relatively few tests were surprisingly high. For example, sludge that was removed from the onshore pool with less than 50% dry matter could be brought to over 69% dry matter by the process.
Exemplary embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention are explained below with reference to the drawing.
1 schematically shows the structure of the layers,
2 shows a diagram with measurement results relating to dry matter in connection with layer thickness and quantity with constant area,
3 shows a diagram relating to the drainage curve as a function of time, for different layer quantities and thicknesses.
For a first experiment, earth sludge obtained in the processing of sugar beet with an average dry matter value of about 50% was removed from an onshore pool and built up to form a layered structure according to FIG. 1. Three layers 2, 3 and 4 were formed on a flat base surface 1. A transmissivity package 6 was introduced between the base area 1 and the lowermost layer 2, as well as between two adjacent layers 2 and 3, or 3 and 4, and between the top layer 4 and a weight 5, in such a way that it was on opposite sides Pages 7 and 8 over the boundaries of the sludge layers.
In addition to its own weight, weight 5 acted on the sludge during dewatering, so that a displacement pressure was built up in the sludge layers, which allowed the water contained in it to enter the drainage packages. Since contiguous cavities are retained in the transmissivity packages even under load, the latter were able to absorb the water passing through the filter layers and discharge them laterally. The high water permeability in the laying level (transmissivity) of such locations is known from civil engineering applications. After an appropriate time, the weight 5 was removed.
The sludge in the individual layers was found to be puncture-resistant throughout.
The dry matter values measured in different depths of the same in a test with three layers lying one above the other from 2 upwards with 2 ', 3' and 4 'are plotted in the diagram according to FIG. 2.
The numerical values are listed in the table below with reference to the numbered measuring points of the diagram.
1 59.3 10 60.0
2 58.3 11 57.5
3 61.3 12 57.7
4 64.0 13 66.9
5 62.2 14 67.5
6 66.5 15 69.7
7 65.9 16 65.0
8 62.4 17 63.8
9 62.2 18 65.4
The sludge particles could be removed from the transmissivity packages by spraying with little effort. The transmissivity packages were therefore still usable.
In the course of a large number of experiments it has been shown that the treatment time of the process until it reaches the stubborn sludge is different, but the differences are within acceptable limits. This results from the diagram according to FIG. 3, in which the measurement results from several tests were summarized and drainage (unit 1001) or associated dry substance development was plotted as a function of time (in hours).
The sludge quantity and layer thickness for the tests represented by curves A-E are given below:
EMI2.1
<tb> curve <SEP> sludge amount <SEP> layer thickness
<tb> <SEP> A <SEP> 12.6 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm
<tb> <SEP> B <SEP> 9.45 <SEP> m3 <SEP> 45 <SEP> cm
<tb> <SEP> C <SEP> 8.4 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm
<tb> <SEP> D <SEP> 8.4 <SEP> m3 <SEP> 15 <SEP> cm
<tb> <SEP> E <SEP> 6.3 <SEP> m3 <SEP> 30 <SEP> cm <SEP>
<tb>