DE10134945A1

DE10134945A1 - Sedimentationsfilteranlage mit verbesserter Absetzleistung

Info

Publication number: DE10134945A1
Application number: DE10134945A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hoffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: DE10134945B4

Abstract

Zur Erhöhung der Durchsatzleistung einer Sedimentationsfilteranlage wird ein Sedimentationsbehälter (1) vorgeschlagen, der durch mehrere Trennwände (2), (11), (17) in einzelne Absetzbereiche (3), (4), (12) unterteilt ist. In den Absetzbereichen (4) und (12) befinden sich jeweils geneigt verlaufende Rutschen (8), (13), auf denen sich Sediment absetzt und auf den Boden (5) des Sedimentationsbehälters (1) abrutscht. Die Zuleitung der verschmutzten Prozessflüssigkeit erfolgt im ersten Absetzbereich (3), während die gereinigte Prozessflüssigkeit einem Reintank (16) entnommen wird. Zwischen dem ersten Absetzbereich (3) und dem Reintank (16) ergibt sich eine im Wesentlichen laminare Strömung, die den Sedimentationsbereich (1) S-förmig durchströmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Sedimentationsfilteranlage zur Reinigung verschmutzter Prozessflüssigkeit wie Kühlmittel, Hydroformingwasser, Bohr-, Walz-, Schleif- und Drehemulsionen, Waschwässer und dergleichen, bestehend aus einem Sedimentationsbehälter, einer Austragseinrichtung für das abgesetzte Sediment, einer im Sedimentationsbehälter mündenden Zuführung zur Einleitung verschmutzter Prozessflüssigkeit und einem mit dem Sedimentationsbehälter verbundenen Reintank zur Aufnahme und Entnahme gereinigter Prozessflüssigkeit.
Sedimentationsfilteranlagen werden zur Reinigung von Prozessflüssigkeiten der oben genannten Art eingesetzt. Die durch Bearbeitungs- oder Produktionsprozesse mit Partikeln verunreinigten Flüssigkeiten können im einfachsten Fall einem stationären Absetzbecken zugeführt werden, wo sich die Partikel aufgrund ihrer gegenüber der Flüssigkeit höheren Dichte im Laufe der Zeit auf dem Boden absetzen. Sie bilden dort ein sogenanntes Sediment, das von Zeit zu Zeit aus den Absetzbecken entfernt werden muß.
Aufgrund des erforderlichen großen Volumens dieser Absetzbecken sind kontinuierlich arbeitende Filteranlagen entwickelt worden, bei denen im Sedimentationsbehälter geneigt stehende plattenartige Filterlamellen angeordnet sind, auf deren Oberfläche sich der sedimentierende Schlamm absetzt und auf den Boden des Sedimentationsbehälters abrutscht, von wo er mit einer kontinuierlich arbeitenden Austragsvorrichtung in Form von Kettenbändern oder dergleichen entfernt werden kann.
Wie in M. Zogg "Einführung in die Verfahrenstechnik", 3. Auflage, Seiten 144 bis 150 im Einzelnen erläutert wird, soll durch diese Lamellenklärer die Absetzgeschwindigkeit und damit Durchsatzmenge der zu reinigenden Prozessflüssigkeit bei vergleichsweise geringem Volumen des Sedimentationsbehälters erhöht werden. Insbesondere soll diese Leistungssteigerung dadurch bewirkt werden, dass eine Vielzahl von den erwähnten schräg gestellten Lamellen vorgesehen ist, durch die der Absetzweg verkürzt ist, so dass sich die Schmutzpartikel nicht mehr beim Absetzen gegenseitig behindern.
Bei diesen Lamellenklärern sind die einzelnen Filterlamellen häufig verschwenkbar angeordnet, so dass sie in eine vertikale Lage verschwenkt werden können. In dieser Position werden sie z. B. mit Hilfe von eingeblasener Druckluft vom abgesetzten Sediment gereinigt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lamellenklärer sind aufgrund der erforderlichen Lamellenfilterkörper vergleichsweise teuer und weisen bei vertretbaren Abmessungen des Sedimentationsbehälters relativ geringe Durchsatzleistungen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierlich arbeitende Sedimentationsfilteranlage zu schaffen, die bei vereinfachter Bauweise eine erhöhte Durchsatzleistung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Sedimentationsbehälter eine Trennwand vorgesehen ist, die ihn in einen ersten und in einen zweiten Absetzbereich trennt, dass zwischen dem Boden des Sedimentationsbehälters und der unteren Kante der Trennwand ein Freiraum zum Überströmen der Prozessflüssigkeit vom ersten in den zweiten Absetzbereich vorgesehen ist, wobei die verschmutzte Prozessflüssigkeit im ersten Absetzbereich zugeführt wird, dass im zweiten Absetzbereich eine entgegen der Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit geneigt angeordnete Rutsche vorgesehen ist, deren obere Kante sich unterhalb des Flüssigkeitsniveaus der Prozessflüssigkeit und deren untere Kante sich unterhalb der unteren Kante der Trennwand oberhalb des Bodens des Sedimentationsbehälters befindet, dass die Austragseinrichtung für das abgesetzte Sediment gegenläufig zur Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit antreibbar ist, wobei in Strömungsrichtung gesehen hinter dem zweiten Absetzbereich der Reintank angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Trennwand bzw. der Rutschen wird unter Verzicht auf einen Filterkörper eine Strömungsausbildung der zu reinigenden Prozessflüssigkeit im Sedimentationsbehälter erreicht, die bei niedrigen Reynoldszahlen praktisch vollkommen laminar ist und zu einer deutlich erhöhten Absetzgeschwindigkeit der Schmutzpartikel bei vergleichsweise geringer Größe des Sedimentationsbehälters führt.
Zur Verbesserung der Reinigungswirkung der Filteranlage hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, zwischen dem zweiten Absetzbereich und dem Reintank mindestens einen weiteren Absetzbereich auszubilden, in dem wiederum eine geneigt angeordnete Rutsche vorgesehen ist. Die Anordnung dieser Rutsche entspricht im Prinzip der Lage der Rutsche im zweiten Absetzbereich, wobei gegebenenfalls jedoch ein steilerer Stellwinkel vorgesehen sein kann.
Die die einzelnen Absetzbereiche begrenzenden Trennwände befinden sich mit ihren oberen Kanten auf der Höhe des Flüssigkeitsniveaus im Sedimentationsbehälter, damit ein Überströmen der Prozessflüssigkeit vermieden wird und ein Strömungsverlauf zwangsweise eingestellt wird, der etwa s-förmig durch die einzelnen Absetzbereiche bis zum Reintank erfolgt.
Um Strömungswirbel im ersten Absetzbereich bzw. beim Übergang in den zweiten Absetzbereich zu verhindern und bereits hier eine effektive Sedimentation zu erreichen, ist die untere Kante der ersten Trennwand vorzugsweise abgerundet oder rohrförmig ausgebildet, so dass so zu sagen eine Abrollkante für die Strömung gebildet wird. Aus dem gleichen Grund erfolgt die Zuführung der Prozessflüssigkeit in den ersten Absetzbereich mit Hilfe von vergleichsweise großvolumigen Rohren, deren Ausströmöffnungen zweckmäßigerweise oberhalb der unteren Kante der ersten Trennwand liegen.
Die Ausströmöffnungen der Zuführung liegen vorzugsweise seitlich im Sedimentationsbehälter, wobei die Zuleitung ausreichend dimensionierte Entlüftungsschächte hat, so dass gegebenenfalls mit der Prozessflüssigkeit einströmende Luftblasen bereits in der Zuführung aufsteigen können und eine gasblasenfreie, laminare Zuleitung der Prozessflüssigkeit in den Sedimentationsbehälter erfolgt.
Da bei einer Vielzahl von Prozessflüssigkeiten neben den zu Boden sinkenden Partikel auch Verunreinigungen in Form von Öl oder dergleichen vorhanden sind, die sich mit der Prozessflüssigkeit nicht mischen und zur Oberfläche aufsteigen, müssen diese gegebenenfalls entfernt werden. Hierzu wird vorgeschlagen, unterhalb des Flüssigkeitsniveaus endende Absaugeinrichtungen, beispielsweise in Form von Trichtern vorzusehen, die je nach anfallender Ölmenge bzw. dem Flüssigkeitsniveau im Sedimentationsbehälter höhenverfahrbar ausgebildet sein können. Die Absaugeinrichtungen sind beispielsweise tellerförmig ausgebildet und können mit einer selbsttätigen Höhenverstellung, die über eine automatische Erfassung des Flüssigkeitsniveaus geregelt wird, mit ihrer oberen Kante einige Millimeter unter den Flüssigkeitsspiegel ausgerichtet werden.
Die Abführung des abgesaugten aufschwimmenden Öls erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Schlauchpumpen, die an entsprechende, mit den Absaugtellern verbundene Schlauchleitungen angreifen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Sedimentationsfilteranlage befindet sich der Reintank unmittelbar im Sedimentations-behälter und ist von der Prozessflüssigkeit im Sedimentationsbehälter durch ein höhenverstellbares Überlaufwehr getrennt. Dieses Überlaufwehr kann zur Erniedrigung der Oberflächenspannung eine gezackte obere Kante aufweisen, so dass der Übertritt der gereinigten Prozessflüssigkeit in den Reintank durch die Täler zwischen den Zacken erfolgt.
Der Austrag des abgesetzten Sediments erfolgt wie bei herkömmlichen Sedimentationsfilteranlagen mit Lamellenfilterkörpern mit Hilfe eines über den Boden entgegen der Strömungsrichtung geführten Kratzbandes, dessen Stege das Sediment aufnehmen und aus dem Behälter entfernen. Die Erfindung ist der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im folgenden anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert.
Die schematische Zeichnungsfigur stellt in einer Schnittansicht einen Sedimentationsbehälter 1 dar, der mittels einer über seine Breite durchgehend verlaufende Trennwand 2 in einen ersten Absetzbereich 3 und einen zweiten Absetzbereich 4 geteilt ist. Die Zuleitung der zu reinigenden Prozessflüssigkeit erfolgt im ersten Absetzbereich 3, so dass sich eine Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit ergibt, die, bezogen auf die Zeichnungsfigur, von rechts nach links verläuft.
Zwischen dem Boden 5 des Sedimentationsbehälters 1 und der unteren Kante 6 der Trennwand 2 befindet sich ein Freiraum 7, der zum Überströmen der Prozessflüssigkeit in den zweiten Absetzbereich 4 dient.
Im zweiten Absetzbereich 4 ist eine ebenfalls über die Breite des Sedimentationsbehälters 1 verlaufende Rutsche 8 vorgesehen, die geneigt zur Strömungsrichtung angeordnet ist. Die obere Kante 9 der Rutsche 8 befindet sich unterhalb des Flüssigkeitsniveaus der Prozessflüssigkeit, während die untere Kante 10 unterhalb der Kante 6 der Trennwand 2 angeordnet ist. Der zweite Absetzbereich 4 wird durch eine weitere Trennwand 11 von einem dritten Absetzbereich 12 getrennt, in dem eine weitere geneigt angeordnete Rutsche 13 vorgesehen ist. Die untere Kante 14 der Rutsche 13 liegt wiederum unterhalb der unteren Kante 15 der Trennwand 11.
Am linken Ende des Sedimentationsbehälters 1 befindet sich im oberen Bereich ein Reintank 16, wobei zwischen dem Absetzbereich 12 und dem Reintank 16 eine dritte Trennwand 17 vorgesehen ist. Zwischen der unteren Kante 18 der Trennwand 17 und dem Boden 5 des Sedimentationsbehälters 1 befindet sich wiederum ein Freiraum 19, durch den die Prozessflüssigkeit nach links strömt und über ein höhenverstellbares Überlaufwehr 20 in den Reintank 16 strömen kann, von wo es mit Hilfe eines Rohrstutzens 21 entnommen und in den Produktionsablauf zurückgeführt werden kann. Die Einleitung der verschmutzten Prozessflüssigkeit in die Sedimentationsfilteranlage erfolgt im ersten Absetzbereich 3 mit Hilfe eines beidseitig im Behälter 1 mündenden Zuführungsrohres 22, das einen vergleichsweise großen Querschnitt aufweist und zur Entfernung etwaiger Luftblasen mit ebenfalls ausreichend dimensionierten Entlüftungsrohren 23 entlüftet ist.
Die untere Kante 6 der Trennwand 2 ist zur Verhinderung von Strömungswirbeln abgerundet bzw. rohrförmig ausgebildet.
Das Kratzband zur Entfernung des Sediments vom Boden des Sedimentationsbehälters und die tellerförmigen Absaugeinrichtungen zum Abpumpen von aufschwimmendem Öl sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnungsfigur nicht dargestellt. Bezugszeichenliste 1 Sedimentationsbehälter
2 Trennwand
3 Erster Absetzbereich
4 Zweiter Absetzbereich
5 Boden
6 Untere Kante
7 Freiraum
8 Rutsche
9 Obere Kante
10 Untere Kante
11 Trennwand
12 Dritter Absetzbereich
13 Rutsche
14 Untere Kante
15 Untere Kante
16 Reintank
17 Dritte Trennwand
18 Untere Kante
19 Freiraum
20 Überlaufwehr
21 Rohrstutzen
22 Zuführungsrohr
23 Entlüftungsrohr

Claims

1. Kontinuierlich arbeitende Sedimentationsfilteranlage zur Reinigung verschmutzter Prozessflüssigkeit wie Kühlmittel, Hydroformingwasser, Bohr-, Walz-, Schleif- und Drehemulsionen, Waschwässer und dergleichen, bestehend aus einem Sedimentationsbehälter, einer Austragseinrichtung für das abgesetzte Sediment, einer im Sedimentationsbehälter mündenden Zuführung zur Einleitung verschmutzter Prozessflüssigkeit und einem mit dem Sedimentationsbehälter verbundenen Reintank zur Aufnahme und Entnahme gereinigter Prozessflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß im Sedimentationsbehälter (1) eine Trennwand (2) vorgesehen ist, die ihn in einen ersten (3) und in einen zweiten Absetzbereich (4) trennt, dass zwischen dem Boden (5) des Sedimentationsbehälters (1) und der unteren Kante (6) der Trennwand (2) ein Freiraum (7) zum Überströmen der Prozessflüssigkeit vom ersten (3) in den zweiten Absetzbereich (4) vorgesehen ist, wobei die verschmutzte Prozessflüssigkeit im ersten Absetzbereich (3) zugeführt wird, dass im zweiten Absetzbereich (4) eine entgegen der Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit geneigt angeordnete Rutsche (8) vorgesehen ist, deren obere Kante (9) sich unterhalb des Flüssigkeitsniveaus der Prozessflüssigkeit und deren untere Kante (10) sich unterhalb der unteren Kante (6) der Trennwand (2) oberhalb des Bodens (5) des Sedimentationsbehälters (1) befindet, dass die Austragseinrichtung für das abgesetzte Sediment gegenläufig zur Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit antreibbar ist, wobei in Strömungsrichtung gesehen hinter dem zweiten Absetzbereich der Reintank (16) vorgesehen ist.

2. Sedimentationsfilteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Absetzbereich (4) und dem Reintank (16) mindestens ein weiterer durch Trennwände (11), (17) gebildeter Absetzbereich (12) vorgesehen ist, in dem eine geneigt angeordnete Rutsche (13) angeordnet ist.

3. Sedimentationsfilteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die oberen Kanten der Trennwände (2), (11), (17) auf der Höhe des Flüssigkeitsniveaus oder darüber befinden.

4. Sedimentationsfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (10) der Trennwand (2) zur Vermeidung von Strömungswirbeln abgerundet oder rohrförmig ausgebildet ist.

5. Sedimentationsfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 . bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß relativ zum Flüssigkeitsniveau der Prozessflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsniveaus endende, trichterförmige Absaugeinrichtungen vorgesehen sind.

6. Sedimentationsfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (22) zum Einleiten der Prozessflüssigkeit in den ersten Absetzbereich (3) mindestens zwei Ausströmöffnungen aufweist.

7. Sedimentationsfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (22) Einrichtungen (23) zur Entlüftung aufweist.

8. Sedimentationsfilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reintank (16) im Sedimentationsbehälter (1) angeordnet ist und ein höhenverstellbares Überlaufwehr (20) aufweist.

9. Sedimentationsfilteranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufwehr (20) eine gezackte Überlaufkante aufweist.