DE102004045318A1

DE102004045318A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes

Info

Publication number: DE102004045318A1
Application number: DE200410045318
Authority: DE
Inventors: Jochen Friedrich Knauer
Original assignee: JF Knauer Industrie Elektronik GmbH
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: DE102004045318B4

Abstract

Gemäß der Erfindung wird die Wirksamkeit einer dem Schlamm zu dessen Entwässerung zugesetzten Wirkstofflösung während der Behandlung des Schlammes durchweg oberhalb von 70% der maximalen Wirksamkeit gehalten. Durch diese Steuerung oder Regelung der Wirksamkeit der Wirkstofflösung wird die verbrauchte Menge an Wirkstoffen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren deutlich reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes.
Zum Entwässern von Klär- oder Industrieschlämmen im Rahmen der Reinigung von Abwässern ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Schlamm durch eine Filteranlage geführt wird, die den im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeitsanteil des Schlammes durchlässt und die festen Bestandteile aus dem Schlamm herausfiltert. Dem Schlamm wird vor der Filterung eine Wirkstofflösung mit Polymeren zugesetzt, um den Entwässerungsgrad oder den Trocknungsgrad des Schlammes zu erhöhen, also den Schlamm besser zu entwässern. Die Wirkungsweise der Wirkstofflösung kann man sich so vorstellen, dass die Polymere die Feststoffteilchen im Schlamm aneinander binden durch elektrischen Ladungsaufbau und die infolgedessen bewirkten elektrischen Anziehungskräfte und dadurch deren Trennung vom Wasser unterstützen oder verbessern. Die herausgefilterte entwässerte Trockenmasse wird auch als Filterkuchen bezeichnet. Die Polymere verbessern auch den Durchgang des Wassers durch den Filterkuchen bei den nachfolgenden Schlammmengen.

Aus der DE 198 08 156 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Konditioniermittel für wässrigen Schlamm bekannt mit einer Lösekammer, der von einer Stammlösungs-Pumpe geförderte Wirkstoff-Stammlösung und unter Druck zuströmendes Zusatzwasser zugeführt werden, einer der Lösekammer nachgeschalteten Mischkammer, in der ein sich drehender Verteilerkopf zur Vermischung der in der Lösekammer gebildeten Mischung aus Wirkstoff-Stammlösung und Zusatzwasser angeordnet ist, sowie mit einem der Mischkammer nachgeschalteten Pufferspeicher, der über eine Dosierpumpe mit einer Impfeinrichtung verbunden ist, die die in der Mischkammer vermischte Wirkstofflösung als Konditioniermittel an den in einem Förder rohr fließenden wässrigen Schlamm abgibt. Der Verteilerkopf weist um seine Drehachse verteilt im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Längsschlitze als Fluid-Auslässe für die von der Lösekammer herangeführte Mischung sowie radial nach außen, und längs der Drehachse sich erstreckende Mischflügel auf. Die Mischung strömt nun durch die schlitzförmigen Fluid-Auslässe nach außen in die Mischkammer und wird dort von den Mischflügeln durchmischt. Die Drehzahl des Verteilerkopfes wird in einem Bereich zwischen 700 U/min (Umdrehungen pro Minute) und 2.500 U/min betrieben. Die von der Lösekammer herangeführte Mischung aus Wirkstoff-Stammlösung und Zusatzwasser wird von unten in einen Schaft des Verteilerkopfes geführt, tritt dann durch die Schlitze aus und wird nach Vermischung durch die Mischflügel unmittelbar durch einen seitlichen Auslass aus der Mischkammer wieder heraus geleitet.

Somit durchströmt die Wirkstofflösung bei der aus DE 198 08 156 A1 bekannten Vorrichtung die Mischkammer mit den Verteilerkopf als Mischwerkzeug nur ein einziges Mal und wird dann sogleich dem Schlamm zugeführt.

Das Aufbereiten des Konditioniermittels läuft nach den Aussagen der DE 198 08 156 A1 praktisch kontinuierlich ab. Die Mischung quillt in der Mischkammer auf und die Vorrichtung überführt die Lösung ohne gesonderte Reifezeit in den wässrigen Schlamm. Die Menge an benötigtem Zusatzwasser wird geringer. Die Mischflügel des Verteilerkopfes bewegen sich nur mit geringem Abstand von der Wandung der Mischkammer, was für die Mischwirkung von Vorteil ist. Am Förderrohr für den wässrigen Schlamm ist ein Konditionier-Messgerät angeordnet, das den Konditionierungszustand des wässrigen Schlammes misst und über einen Rechner die Stammlösung-Pumpe steuert. Es kann die pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Zusatzwasser konstant gehalten werden. Da die pro Zeiteinheit erzeugte Menge an Konditioniermittel nicht stets mit der pro Zeiteinheit von der Dosierpumpe abgenommenen Menge an Konditioniermittel übereinstimmt, werden diese unterschiedlichen Mengen durch den Pufferspeicher ausgeglichen, in dem das Konditioniermittel auch weiter quellen kann.

Die aus DE 198 08 156 A1 bekannte Vorrichtung ist für eine flüssige Wirkstoff-Stammlösung zur Vermischung mit Wasser als Lösungsmittel ausgelegt.

Bei Verwendung eines pulverförmigen Wirkstoffes wäre mit der aus der DE 198 08 156 A1 bekannten Vorrichtung keine ausreichende Durchmischung und Lösung der festen Wirkstoffsubstanz im Wasser und damit auch keine hinreichende Wirksamkeit der Wirkstofflösung erreichbar.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes anzugeben, bei denen vorzugsweise wenigstens ein Teil der genannten Probleme beim Stand der Technik verringerbar oder sogar vermeidbar sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 41 oder 43.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1 ist zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, geeignet und bestimmt und umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

a) Zudosieren wenigstens eines Wirkstoffs (oder: einer Wirksubstanz) in Form fester Wirkstoffpartikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und wenigstens eines Lösungsmittels und/oder Zudosieren wenigstens einer flüssige Wirkstoffzudosierlösung (Wirkstoff-Lösemittel-Gemisch, ggf. schon teilweise gelöst) jeweils in wenigstens einen Aufbereitungsbehälter und Aufbereiten zu einer Wirkstofflösung (in dem Aufbereitungsbehälter);
b) wobei in dem Aufbereitungsbehälter eine erste Zone von einer zweiten Zone durch wenigstens eine Wandung getrennt ist und die erste Zone an einem Eintrittsbereich und einem Austrittsbereich jeweils mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht, und
c) wobei der Aufbereitungsbehälter so mit einem das oder die Lösemittel und den oder die noch nicht gelösten Wirkstoff(e) und/oder die wenigstens eine flüssige Wirkstoffzudosierlösung und die bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfassenden Medium gefüllt ist oder wird, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb des Eintrittsbereichs der ersten Zone liegt,
d) Erzeugen einer Oberflächenströmung des Mediums an wenigstens einem Teil der Oberfläche des Mediums, welche Oberflächenströmung, insbesondere von außen nach innen, in Form eines Trichters in den Eintrittsbereich der ersten Zone verläuft.
e) während des Zudosierens (Verfahrensschritt a) Aufbringen der Wirkstoffpartikel und/oder der Wirkstoffzudosierlösung auf die Oberfläche des Mediums im Bereich der Oberflächenströmung.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 41 zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, ist vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen und umfasst

a) wenigstens einen Aufbereitungsbehälter zum Aufbereiten von Wirkstofflösung aus wenigstens einem Wirkstoff und wenigstens einem Lösemittel,
b) wenigstens eine Wandung, die eine erste Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters von einer zweiten Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters trennt und wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, über die jeweils die erste Zone mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht,
c) wenigstens eine Zudosiereinrichtung zum Zudosieren von Wirkstoffen) in Form fester Partikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und wenigstens eines Lösemittels in den Aufbereitungsbehälter,
d) wobei der Aufbereitungsbehälter mittels der Zudosiereinrichtung so weit mit einem Medium, das Lösemittel und noch nicht gelöste(n) Wirkstoff(e) und/oder bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfasst, füllbar oder gefüllt ist, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb der wenigstens einen Eintrittsöffnung der Wandung liegt,
e) wenigstens eine Fördereinrichtung zum Erzeugen einer Oberflächenströmung des Mediums zumindest teilweise an der Oberfläche des Mediums, wobei die Oberflächenströmung in Form eines Trichters und vorzugsweise von außen nach innen und/oder in Form einer Spirale in den Eintrittsbereich der ersten Zone verläuft,
f) wobei die Zudosiereinrichtung die Wirkstoffpartikel im Bereich dieser Oberflächenströmung auf die Oberfläche des Mediums zudosiert oder zudosieren kann.

Die besondere Strömungsführung und Zugabe der Wirkstoffpartikel oder der Wirkstoffzudosierlösung (oder: Wirkstoff-Lösemittel-Gemisch, noch nicht aufbereitete oder vollständig gelöste Wirkstofflösung) jeweils an der Oberfläche des Mediums gemäß der Erfindung hat zur Folge, dass der oder die Wirkstoffe) sehr schnell und nahezu vollständig in dem Lösemittel in Lösung geht bzw. gehen. Dies ermöglicht eine sehr kurze Aufbereitungszeit, so dass die Aufbereitung „on-line" oder „just-in-time" während einer Schlammbehandlungszeit erfolgen kann. Dieses ist mit dem vorliegenden Verfahren und der vorliegenden Vorrichtung auch für feste oder pulverförmige Wirkstoffsubstanzen möglich.

Die Vorrichtung gemäß dem fakultativ auf Anspruch 41 rückbezogenen Anspruch 43 ist zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, geeignet und bestimmt und umfasst

a) wenigstens einen Aufbereitungsbehälter zum Aufbereiten von Wirkstofflösung aus wenigstens einem Wirkstoff und wenigstens einem Lösemittel,
b) wenigstens eine Wandung, die eine erste Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters von einer zweiten Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters trennt und wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, über die jeweils die erste Zone mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht,
c) wenigstens eine Zudosiereinrichtung zum Zudosieren von Wirkstoff(en) in Form fester Partikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und/oder in flüssiger Form und wenigstens eines Lösemittels in den Aufbereitungsbehälter,
d) wobei der Aufbereitungsbehälter mittels der Zudosiereinrichtung so weit mit einem Medium, das Lösemittel und noch nicht gelöste(n) Wirkstoff(e) und/oder bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfasst, füllbar oder gefüllt ist, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb der wenigstens einen Eintrittsöffnung der Wandung liegt,
e) wenigstens eine Fördereinrichtung zum Erzeugen einer Strömung des Mediums, die wenigstens einmal oder mehrfach nacheinander durch die erste Zone und durch die zweite Zone des Aufbereitungsbehälters strömt,
f) wobei die Fördereinrichtung wenigstens ein, insbesondere als Propeller ausgebildetes, Förderwerkzeug, das mittels einer Drehwelle mit einem Rotationsantrieb verbunden ist und um eine Drehachse (A) drehbar ist oder sich dreht, umfasst.

Durch die Durchführung der Drehwelle des Drehantriebs für das Förderwerkzeug von oben durch den Deckenbereich des Behälters ist dort keine aufwendige Abdichtung erforderlich, da das Medium dort nicht ansteht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. 41 bzw. 43 jeweils abhängigen Ansprüchen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird auch das oder wenigstens ein Lösemittel in die Oberflächenströmung des Mediums eingebracht. Es kann aber auch Lösemittel außerhalb der Oberflächenströmung in den Aufbereitungsbehälter eingebracht werden.

Die Oberflächenströmung wird in einer vorteilhaften Ausführungsform von außen nach innen im Wesentlichen in Form einer Spirale oder eines Zyklons erzeugt, kann aber auch alternativ, insbesondere durch Aufteilung in mehrere Strömungskammern durch Strömungsleitkörper, im Wesentlichen radial von außen nach innen verlaufen. Strömungsleitköxper können auch bei spiraligem Verlauf der Strömung zu deren Beeinflussung eingesetzt werden.

Die Spirale der Oberflächenströmung und/oder der Trichter weisen vorzugsweise zentral eine Mittelachse auf und verlaufen um diese, wobei die Mittelachse vorzugsweise auch eine Mittelachse der ersten Zone und deren Wandung und/oder des Aufbereitungsbehälters ist und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Gravitationskraft oder vertikal gerichtet ist. Auch die weitere Strömung des Mediums durch die erste Zone ist vorzugsweise vertikal.

Die Strömung des Mediums im Aufbereitungsbehälter wird im Allgemeinen mittels wenigstens eines um eine Drehachse rotierenden Förderwerkzeuges erzeugt, das über eine Drehwelle mit einem Antrieb verbunden ist. Die Drehwelle oder die Drehachse des Förderwerkzeugs sind koaxial oder fallen zusammen mit der genannten Mittelachse und/oder im Wesentlichen parallel zur Gravitationskraft gerichtet. Vorzugsweise verläuft die Drehwelle für das Förderwerkzeug durch die Oberflächenströmung nach oben und hilft dadurch durch ihre Rotation bei der Erzeugung des Trichters, durch den sie dann ebenfalls verläuft, mit. Im Trichter der Oberflächenströmung ist dann ein Zwischenraum zwischen Drehwelle und Oberfläche des Mediums gebildet.

Das Förderwerkzeug ist bevorzugt in der ersten Zone mit Abstand zur Wandung angeordnet und mischt oder vermischt die Wirkstofflösung und die noch nicht gelösten Wirkstoffsubstanz(en) und Lösungsmittel unter Beaufschlagung mit Scherkräften und/oder mit hohen Mischenergieeintrag. Alternativ kann das Förderwerkzeug oder zusätzlich ein weiteres Förderwerkzeug aber auch außerhalb der ersten Zone, insbesondere oberhalb oder unterhalb angeordnet sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ragt der Trichter der Oberflächenströmung durch den Eintrittsbereich der ersten Zone in die erste Zone hinein. Die Längsabmessung(en), um die der Trichter der Oberflächenströmung durch den Eintrittsbereich der ersten Zone in die erste Zone hineinragt, und/oder eine Tiefenabmessung der Oberflächenströmung zwischen der Oberfläche des Mediums im Bereich des Trichters und der Innenfläche der die erste Zone umschließenden Wandung und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums sind oder werden nun vorzugsweise abhängig von dem Medium, insbesondere von dessen Viskosität, gewählt.

Die Wirkstoffpartikel oder Wirkstoffzudosierlösung werden in wenigstens einem Aufbringbereich auf die Oberfläche im Bereich der genannten Oberflächenströmung aufgebracht und im Wesentlichen alle durch die Strömung von dem zugehörigen Aufbringbereich über den Trichter in die erste Zone mitgerissen oder mitgeführt. Wenigstens ein Aufbringbereich liegt zweckmäßig in einem äußeren Bereich der Oberfläche des Mediums außerhalb des Trichters.

Die Wirkstoffpartikel oder Wirkstoffzudosierlösung erreichen vorzugsweise bereits nach spätestens einem Viertel Umlauf oder etwa 90° Umlaufwinkel ausgehend von dem Aufbringbereich den Trichter oder den Eintrittsbereich der ersten Zone.

Zur Beeinflussung der Oberflächenströmung, insbesondere der Trichterform, ist im Allgemeinen die Förderleistung oder der Fördermengenstrom der Fördereinrichtung, insbesondere die Drehzahl des Rotationsantriebs, und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums einstellbar oder regelbar ist, insbesondere an die Viskosität des Mediums anpassbar oder angepasst ist. Außerdem ist eine Rotationssymmetrie der Wandungen, insbesondere eine hohlzylindrische Form von Vorteil.

Die Strömung des Mediums in dem wenigstens einen Aufbereitungsbehälter strömt im Allgemeinen wenigstens einmal oder mehrfach nacheinander durch die erste Zone und durch die zweite Zone des Aufbereitungsbehälters, so dass eine Zirkulation verwirklicht ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Aufbereiten der Wirkstofflösung werden bevorzugt in einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, eingesetzt. Unter einem Schlamm wird in der vorliegenden Anmeldung eine fließfähige Mischung aus Feststoffteilchen und Flüssigkeit verstanden. Die Festkörperteilchen sind im Allgemeinen in der Flüssigkeit suspendiert und haben in der Regel einen vergleichsweise hohen Gewichtsanteil bezogen auf das Gewicht, so dass im Allgemeinen der Schlamm eine höhere Viskosität aufweist als die Flüssigkeit. Die Flüssigkeit des Schlammes besteht in den meisten Anwendungsfällen zumindest überwiegend aus Wasser.

Die Behandlung des Schlammes ist vorzugsweise eine Trocknung des Schlammes oder eine Trennung des Feststoffes im Schlamm von der Flüssigkeit, insbesondere eine Entwässerung eines wässrigen Schlammes. Diese Trocknung des Schlammes wird vorzugsweise mittels eines Filters durchgeführt. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind für unterschiedlichste Schlämme geeignet. So können neben Klärschlämmen, die bei der Abwasseraufbereitung in Kläranlagen entstehen, auch Industrieschlämme behandelt werden, die bei industriellen Prozessen und der Förderung von Rohstoffen entstehen. Insbesondere seien hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Industrieschlämme in der Papier- oder Zelluloseindustrie anfallende Zelluloseschlämme, im Erzabbau anfallende erzhaltige Schlämme, Kohleschlämme oder auch in der Erdölgewinnung anfallende ölhaltige oder öl- und salzwasserhaltige Schlämme genannt, bei denen eine Trennung der Feststoffpartikel von der Flüssigkeit mit Unterstützung der Wirkpolymere erforderlich ist.

Das Lösemittel für die Wirkstofflösung ist im Allgemeinen Wasser, die Wirkstoffe sind im Allgemeinen Polymere oder Polyelektrolyte zur Verbesserung der Trocknung oder Entwässerung des Schlammes. Das erhaltene Filtratwasser kann in einer umweltfreundlichen Ausführungsform als Lösemittel für die Aufbereitung der Wirkstofflösung verwendet und damit rückgewonnen werden.

Im Allgemeinen nimmt die Wirksamkeit der aufbereiteten Wirkstofflösung durch, beispielweise gesetzlich vorgeschriebenen, Abbau der Wirkstoffkonzentration der Wirkstofflösung kontinuierlich ab. Deshalb wird vorzugsweise der weitere Verfahrensschritt vorgesehen:

• Halten oder Einstellen der Wirksamkeit der dem Schlamm zugeführten Wirkstofflösung während des gesamten Behandlungszeitraumes zwischen einer maximalen Wirksamkeit und einer nicht mehr als 30 %, 20% oder sogar nur 10% unterhalb der maximalen Wirksamkeit liegenden minimalen Wirksamkeit.

Durch diese Steuerung oder Regelung der Wirksamkeit der Wirkstofflösung wird die verbrauchte Menge an Wirkstoffen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren deutlich reduziert.

Das Verfahren umfasst in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform den weiteren Verfahrensschritt:

• Halten oder Einstellen der im Aufbereitungsbehälter befindlichen Menge, insbesondere des Volumens oder auch der Masse, der Wirkstofflösung und der noch nicht gelösten Mischung aus Wirkstoff(en) und Lösemittel(n) zwischen einer Maximalmenge und einer Minimalmenge, die größer ist als die Hälfte der Maximalmenge.

Die Vorrichtung umfasst entsprechend vorzugsweise eine Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der im Aufbereitungsbehälter befindlichen Menge der Wirkstofflösung zwischen einer Maximalmenge und einer Minimalmenge, die größer ist als wenigstens die Hälfte der Maximalmenge. Durch die Steuerung oder Regelung der im Aufbereitungsbehälter befindlichen Menge (der Wirkstofflösung und Suspension oder Mischung der noch nicht gelösten Bestandteile) in den zwischen der Maximalmenge und der Minimalmenge liegenden Bereich wird die dem Aufbereitungsbehälter zur Behandlung des Schlammes entnommene Wirkstofflösung kontinuierlich oder auch in einzelnen Schritten immer wieder nachgefüllt und neu aufbereitet. Außerdem können im Vergleich zum Stand der Technik relativ kleine Mischtanks oder Aufbereitungsbehälter verwendet werden, da die Wirkstofflösung bedarfgeführt hergestellt wird und keine Restmenge in einem Speichertank gelagert werden muss.

Die Aufbereitung der Wirkstofflösung geschieht in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bei im Allgemeinen kontinuierlicher Entnahme von Wirkstofflösung durch intermittierende Zudosierung. Insbesondere wird

a) in aufeinanderfolgenden Aufbereitungszyklen neue Wirkstofflösung im Aufbereitungsbehälter aufbereitet, wobei
b) jeder Aufbereitungszyklus bei Erreichen oder Unterschreiten der Minimalmenge im Aufbereitungsbehälter gestartet wird,
c) in jedem Aufbereitungszyklus c1) während einer Zudosierphase Wirkstoffe und Lösemittel bzw. Wirkstoffzudosierlösung dem Aufbereitungsbehälter zudosiert wird, wobei der Zudosiex-Mengenstrom zumindest im zeitlichen Mittel größer ist als der Entnahme-Mengenstrom der Wirkstofflösung, solange, bis die Maximalmenge erreicht ist, und dann die Zudosierung wieder beendet wird, und c2) während einer Abnehmphase infolge der Entnahme an Wirkstofflösung die Menge im Aufbereitungsbehälter abnimmt, bis wieder die Minimalmenge erreicht wird.

Die Mengenströme (Volumenströme oder Massenströme), also die Menge pro Zeit, beim Zudosieren und Entnehmen sind vorzugsweise jeweils im Wesentlichen zeitlich konstant, so dass sich ein linearer Verlauf ergibt. Die Aufbereitungszeiten oder Zyklusdauern jedes Aufbereitungszyklus sind im Allgemeinen deutlich kleiner als beim Stand der Technik und liegen im Allgemeinen in einem Bereich zwischen 1 Minute und 10 Minuten, insbesondere zwischen 2 Minuten und 8 Minuten und vorzugsweise zwischen 3 Minuten und 6 Minuten, und/oder sind kleiner als der Behandlungszeitraum, insbesondere um wenigstens einen Faktor 20 und vorzugsweise um wenigstens einen Faktor 100.

Das spezielle 2-Punkt-Regelverfahren mit der intermittierenden Zudosierung erlaubt nun in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung die Berechnung der während des Behandlungszeitraumes oder eines Teilzeitraums des Behandlungszeitraumes entnommene Menge an Wirkstofflösung oder deren Mengenstrom ohne ein Messgerät in der Entnahmeleitung und/oder des Zudosiermengenstromes der zudosierten Wirkstoff-Lösemittel-Mischung oder, bei festem oder in jedem Zeitpunkt bekanntem Mengenverhältnis von Wirkstoff und Lösemittel, des Mengenstromes des Lösemittels beim Zudosieren ohne ein Messgerät in der Zudosierleitung für das Lösemittel, beispielsweise einen Wasserzähler. Die jeweiligen Mengenströme sind nämlich bei einem dichten System und unter vernachlässigbaren Verlusten gleich wegen der Kontinuitätsgleichung, so dass die Zyklusdauern der Aufbereitungszyklen oder die Zeitdauern von deren Zudosierphasen oder Abnehmphasen oder die zeitlichen Integrale oder die Summen der in den Aufbereitungszyklen im Aufbereitungsbehälter sich ändernden Mengen ein direktes Maß für die zufließenden oder entnommenen Mengen sind.

Mit dem derart ermittelten Entnahmemengenstrom der während des Behandlungszeitraumes oder eines Teilzeitraums des Behandlungszeitraumes mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Förderpumpe, entnommenen Wirkstofflösung kann sogar in einer besonderen Ausführungsform die aktuelle Förderkennlinie oder Förderleistung der Fördereinrichtung ermittelt werden, insbesondere durch Vergleich mit einer Drehzahl eines Antriebs der Fördereinrichtung.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind vorzugsweise für eine beliebige Zumischung von Flüssigwirkstoff und/oder festem Wirkstoff in beliebigen Verhältnissen zum Lösemittel ausgelegt. Die Zudosiexeinrichtung enthält dazu ein Lösemittelzuführsystem zum Zuführen von Lösemittel, ein Flüssigwirkstoff-Zuführsystem und einen Pulverdosierer zum Zudosieren von Wirkstoffpulver. Vorzugsweise ist zunächst der Flüssigwirkstoff dem Lösemittel zusetzbar oder wird diesem zugesetzt und im Anschluss wird das Wirkstoffpulver der Mischung aus Lösemittel und Flüssigwirkstoff oder, wenn kein Flüssigwirkstoff zugegeben wurde, dem puren Lösemittel beigefügt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter und näher erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung:
1 eine Vorrichtung zum Behandeln eines Schlammes in einem Gesamtschaubild,
2 eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes im Betrieb in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht,
3 eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes im Betrieb in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht und
4 eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes in einem Auffüllbetrieb in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 4 mit den selben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln eines wässrigen Schlammes, beispielsweise Klärschlammes oder Industrieschlammes, in einem Förderrohr, von dem ein Rohrstück 1 gezeigt ist, dargestellt. Der Schlamm strömt in Richtung eines Pfeils 2 zu einem nicht gezeigten Filter und wird dort entwässert oder getrocknet. In dem Rohrstück 1 ist eine Impfeinrichtung 3 wirksam, die in dem Rohrstück 1 einen Verteilerkopf 4 und außerhalb des Rohrstücks 1 einen Antrieb 5 aufweist. Der Verteilerkopf 4 kann insbesondere gemäß der DE 100 40 546 A1 aufgebaut sein mit Mischflügeln und axial zur Drehachse angeordneten Schlitzen, aus denen die Wirkstofflösung L heraustritt und dann in den Schlamm im Rohrstück 1 unter hohen Drehzahlen eingemischt wird.
In Richtung des Pfeils 2 nach der Impfeinrichtung 3, also stromabwärts, ist an das Rohrstück 1 ein Messgerät 6 angeschlossen, das den Konditionierungszustand, insbesondere die Flockenausbildung und/oder Filtratbeschaffenheit, misst und mit einer Steuereinheit 7 verbunden ist, die wiederum mit einer Lösungspumpe 8 in Wirkverbindung steht und diese ansteuert. Die Lösungspumpe 8 ist in einer Zuleitung 9 angeordnet, die zu der Impfeinrichtung 3 führt und in der auch ein Sperrventil 10 angeordnet ist. Ferner ist die Lösungspumpe 8 mit ihrer Unte rdruckseite mit einem, insbesondere unten angeordneten Auslass 54 eines Aufbereitungsbehälters 34 verbunden. Die Lösungspumpe 8 bildet zusammen mit der Impfeinrichtung 3 und der Zuleitung 9 mit dem Sperrventil 10 eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Wirkstofflösung L aus dem Aufbereitungsbehälter 34 zu dem Schlamm im Förderrohrstück 1.
In dem Aufbereitungsbehälter 34 sind eine innere erste Zone Z1 und eine äußere zweite Zone Z2 durch eine Wandung 36 voneinander getrennt. Ein als Propeller oder Flügelrad ausgebildetes Förderwerkzeug 35 fördert ein in dem Aufbereitungsbehälter 34 befindliches Medium M fortlaufend oder zyklisch nacheinander durch die erste Zone Z1 und die zweite Zone Z2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Förderwerkzeug 35 innerhalb der von der Wandung 36 seitlich umschlossenen ersten Zone Z1 des Aufbereitungsbehälters 34 angeordnet. Das Förderwerkzeug 35 kann aber auch außerhalb der ersten Zone Z1, insbesondere in der zweiten Zone Z2 oberhalb oder unterhalb der ersten Zone Z1, angeordnet sein. Das Förderwerkzeug 35 ist von einem Antrieb 38 über eine Drehwelle 37 um eine vertikal, d.h. parallel zur Gravitationskraft oder Erdanziehungskraft, gerichtete Drehachse A drehbar und fördert das durch das Förderwerkzeug 3 verlaufende oder dieses passierende Medium M im Wesentlichen axial zur Drehachse A.
In den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen ist der Antrieb 38 oberhalb des Aufbereitungsbehälters 34 angeordnet und die Drehwelle 37 durch die Decke des Aufbereitungsbehälters 34 geführt. Da dort kein Medium M ansteht, kann eine einfache Abdichtung genügen. Es ist aber auch alternativ, und unter verbesserten Dichtmaßnahmen, eine Durchführung der Drehwelle 37 durch den Boden des Aufbereitungsbehälter 34 und eine Anordnung des Antriebs 38 unterhalb dieses Bodens möglich.
Das Medium M im Aufbereitungsbehälter 34 enthält im Betrieb die aufbereitete Wirkstofflösung L und zumindest anfänglich als weitere Komponenten Wirkstoffpulver P und eine Flüssigkeit FH, die ein Lösemittel H für das Wirkstoffpulver P enthält oder ganz daraus besteht. Der Aufbereitungsbehälter 34 weist einen Einlass 55 zum Zuführen der Flüssigkeit FH mit dem Lösemittel H und eine Öffnung 53 zum Zuführen von Wirkstoffpulver P auf.
Die Wirkstofflösung L wird im Aufbereitungsbehälter 34 aus diesen Komponenten FH und P aufbereitet.
Das Lösemittel H ist vorzugsweise Wasser, das von einem Wasserzuleitungssystem 12 geliefert wird, das einen Anschluss an eine Wasserdruckleitung von typischerweise 4 bis 6 bar, einen Sperrhahn 13 und ein Wasserventil 17 mit Sperrfunktion umfasst. Das Wasserzuleitungssystem 12 kann auch einen nicht dargestellten Wasserzähler umfassen.
Das Wasser als Lösemittel H kann, falls gewünscht, an einer Zumischstelle 83 mit Flüssigwirkstoff F vermischt werden, der von einem Flüssigwirkstoffzuführsystem 82 zugeführt wird. Das Flüssigwirkstoffzuführsystem 82 für den Flüssigwirkstoff F umfasst eine Serienschaltung aus einem Flüssigwirkstoffvorrat 23, einem Sperrhahn 24 am Vorrat 23, einem weiteren Sperrhahn 25 und einer Dosierpumpe 26, in Strömungsrichtung gesehen. Der Flüssigwirkstoff F ist ein bekannter Flüssigpolymerwirkstoff, bei dem Polymere in einem Lösemittel, insbesondere einem Trägeröl, gelöst sind. Die Konzentration des Flüssigwirkstoffes F in der Lösung (Stammlösung) FH aus Lösemittel H und Flüssigwirkstoff F kann durch Steuerung der jeweiligen Zuführsysteme 12 und 82 verändert werden. Das Wasser als Lösemittel H kann aber auch ohne vorherige Zugabe von Flüssigwirkstoff F direkt in den Aufbereitungsbehälter 34 geleitet werden.
Oberhalb des Aufbereitungsbehälters 34 ist ein Pulverdosierer 30, beispielsweise ein Mehrkammerdosierer, angeordnet, der genau dosierbare Pulvermengen an Wirkstoffpulver P aus einem Pulvervorrat 29 in einem Vorratsbehälter oder Pulvertank durch die Öffnung 53 in den Aufbereitungsbehälter 34 zudosiert. Das Wirkstoffpulver P wird durch eine besondere Strömungsführung, die noch anhand 2 und 3 erläutert wird, von dem Medium M mitgenommen und in der Flüssigkeit oder Lösung FH bzw. dem Lösemittel H gelöst. Die fertige Wirkstofflösung L kann nun dem Aufbereitungsbehälter 34 durch Absaugen mittels der Lösungspumpe 8 am Auslass 54 entnommen werden.
Da die auf dem Markt erhältlichen Polymermischungen spezifisch für Inhaltsstoffe des Schlamm komponiert sind und dabei unterschiedlich gut in Pulverform oder flüssiger Form wirken, ist mit der variablen Zudosierein richtung gemäß der Erfindung eine praktisch beliebige Kombination von Flüssigpolymeren und Pulverpolymeren für die Wirkstofflösung L möglich. Es kann also in einem Simultanbetrieb eine Flüssig-Pulver-Mixfunktion je nach Filtrationsbedürfnissen parametrierbar sein, durch eine entsprechende Auslegung der Steuerung in einer Kontrolleinrichtung, die im allgemeinen eine oder mehrere Mikroprozessoren und Speicher mit entsprechend hinterlegter Software oder Steueralgorithmen enthält. Das Verhältnis der Anteile an Wasser H und Polymer FH und/oder P in der fertigen Wirkstofflösung liegt im Allgemeinen zwischen 1:150 und 1:80 typischerweise bei 1:100.
2 und 3 zeigen eine bevorzugte Strömungsführung des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34, die mittels des Förderwerkzeuges 35 erzeugt wird.
Der Aufbereitungsbehälter 34 weist gemäß 2 und 3 einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Innenraum auf, der von einer seitlichen zylindrischen Behälterwandung 50, einer Bodenplatte oder einem Boden 52 und einer Deckplatte oder einer Decke 51 umschlossen ist. Eine Mittelachse des zylindrischen Aufbereitungsbehälters 34 und dessen Behälterwandung 50 ist mit M bezeichnet und verläuft in den dargestellten Ausführungsbeispielen im Wesentlichen parallel zur Gravitationskraft G.
Innerhalb des Aufbereitungsbehälters 34 ist nun eine ebenfalls zylindrische Wandung 36 angeordnet, die an den Zylinderstirnseiten über eine Eintrittsöffnung 31 und eine Austrittsöffnung 32 jeweils mit dem umgebenden Bereich im Aufbereitungsbehälter 34 in Strömungsverbindung steht. Die Wandung 36 ist gemäß 2 schwebend mittels Halterungen 33 an der Decke 51 aufgehängt. Gemäß 3 sind an der Wandung 36 stützfußartige, nach außen ragende Halterungen 43 vorgesehen, die außen an der Behälterwandung 50 und auf dem Boden 52 unter einer Spannung anliegen und damit die Wandung 36 in ihrer vorgesehenen Position halten. Es können drei oder auch vier oder auch mehr solcher Stützfüße oder Halterungen 43 vorgesehen sein. Die Ausführungsform gemäß 3 hat gegenüber der in 2 dargestellten Ausführungsform den Vorteil, dass im kritischen Strömungsbereich an der oberen Eintrittsöffnung 31 der Wandung 36 keine Halterungen für die Wandung 36 verlaufen und damit auch keine Turbulenzen oder andere Strömungsstörungen an den Halterungen in diesem Bereich entstehen.
Über die geschlossene Wandung 36 sind also eine innerhalb des inneren Zylinders, also der Wandung 36, liegende innere erste Zone Z1 und eine außerhalb der Wandung 36 und innerhalb der Behälterwandung 50 liegende zweite Zone Z2 gebildet, die über die beiden Öffnungen 31 und 32 miteinander strömungstechnisch verbunden sind. Die zylindrische Wandung 36 ist ebenfalls um die Mittelachse M als Zylinderachse gebildet, die beiden zylindrischen Wandungen 36 und 50 also koaxial zur Mittelachse M ausgebildet. Dadurch weisen die innere Zone Z1 und die äußere Zone Z2 eine Rotationssymmetrie um die Mittelachse M auf, die für die Ausbildung der Strömung von Vorteil ist.
Innerhalb der ersten Zone Z1 ist ein in 2, weil eigentlich nicht sichtbar, nur gestrichelter eingezeichneter und in der Schnittdarstellung gemäß 3 sichtbarer Propeller als Förderwerkzeug 35 angeordnet. Das Förderwerkzeug 35 ist über die Drehwelle 37 mit dem auf der Decke 51 des Aufbereitungsbehälters 34 befestigten Antrieb 38 verbunden. Die Drehwelle 37 ist dazu durch die Decke 51 geführt. Die Drehwelle 37 verläuft entlang einer Drehachse A des Förderwerkzeugs 35, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen mit der Mittelachse M des Aufbereitungsbehälters 34 zusammenfällt. Dadurch ist ein Höchstmaß an Symmetrie für die Strömung des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 gewährleistet. Das Förderwerkzeug 35 fördert axial zur Drehachse A von oben nach unten, also von der Eintrittsöffnung 31 der ersten Zone Z1 zur Austrittsöffnung 32 und damit auch parallel zur Gravitationskraft G.
Die Strömungsführung des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 ist anhand von einigen eingezeichneten Stromlinien oder Strömungslinien S skizziert. Die Strömung des Mediums M zeichnet sich gemäß 2 und 3 dadurch aus, dass das Medium M fortlaufend nacheinander die erste Zone Z1 und die zweite Zone Z2 durchläuft und dabei durch die erste Zone Z1 von oben nach unten, d.h. in Richtung der Gravitationskraft G, durch die zylindrische Wandung 36 strömt, an der unteren Austrittsöffnung 32 ausströmt und in der zweiten Zone Z2 wieder nach oben an die Oberfläche 60 des Medium M strömt und an dem oberflächennahen Bereich an der Oberfläche 60 wieder zur Eintrittsöffnung 31 geleitet oder geführt wird.
Die Führung des Mediums M und der Stromlinien S ist an der Oberfläche 60 und im oberhalb der Eintrittsöffnung 31 liegenden oberflächennahen Bereich nun so ausgestaltet, dass die Stromlinien S der Oberflächenströmung zumindest von einem Aufbringbereich 63 hin zur Eintrittsöffnung 31 innerhalb eines Strömungsschlauches 64 spiralförmig nach innen verlaufen und in einem Trichter 70 nach unten durch die Eintrittsöffnung 31 in die erste Zone Z1 sich weiter spiralförmig windend fortsetzen. Der Trichter 70 verläuft um die Drehwelle 37 nach unten, so dass eine trichterförmige Oberfläche 65 des Mediums M um die Drehachse A und damit die Mittelachse M des Aufbereitungsbehälters 34 gebildet ist, die den luftgefüllten Innenbereich des Trichters 70 umschließt. In 1 und 2 ist ein solcher spiralförmiger oder zyklonenartiger Verlauf der Strömung über die gesamte Oberfläche 60 von einem äußeren Oberflächenbereich 66 nach innen bis zu einem inneren Oberflächenbereich 65 am Trichter 70 verwirklicht.
In dem Aufbringbereich 63 fällt das durch die Öffnung 53 in der Decke 51 des Aufbereitungsbehälters 34 vom Pulverdosierer 30 fallende Wirkstoffpulver P auf die Oberfläche 60 des Mediums M. Die eindeutige Strömungsführung des Mediums M von dem Aufbringbereich 63 hin zum Trichter 70 bewirkt zunächst, dass alle Partikel des Wirkstoffpulvers P und alle Masseteilchen des Mediums M aus dem Aufbringbereich 63 von der Strömung des Mediums M entlang der Stromlinien S und des Strömungsschlauches 64 mitgenommen werden und sich keine lokalen Wirbel oder Turbulenzen bilden, in denen sich die Partikel des Wirkstoffpulvers P zu Konglomeraten oder Klumpen zusammenschließen könnten. Die Oberflächenströmung des Mediums M vom Aufbringbereich 63 zum Trichter 70 ist also laminar und ihre Stromlinien S weisen keine Kreuzungspunkte (eindeutig) und keine in sich geschlossenen Stromlinien oder Wirbel (wirbelfrei) auf.
Aufgrund der Verringerung des für den Mengenfluss oder Volumenstrom des Mediums M zur Verfügung stehenden Strömungsvolumens im Bereich des Trichters 70 und der Inkompressibilität des Mediums M wird die Oberflächenströmung nach innen sehr schnell, das heißt die Strömungsgeschwindigkeit nimmt von dem weiter außen liegenden Bereich 66 der Oberfläche 60 zum inneren Bereich 65 der Oberfläche 60 hin entlang dem spiralförmigen Verlauf zu. Insbesondere nimmt auch die Strömungsgeschwindigkeit der Strömung vom Aufbringbereich 63 zum Oberflächenbereich 65 am Trichter 70 zu und die Partikel des Wirkstoffpulvers P werden dadurch auseinander gezogen oder ihr mittlerer Abstand zueinander wird vergrößert, wodurch die Gefahr einer Verklumpung oder Klumpenbildung weiter reduziert wird.
Der Trichter 70 ragt in die erste Zone Z1 hinein, im Ausführungsbeispiel gemäß 3 sogar bis unmittelbar oberhalb des Förderwerkzeugs 35. Die jeweilige Tiefe des Trichters 70 wird an die jeweilige Geometrie des Aufbereitungsbehälters 34 und der Wandung 36 und die Eigenschaften des Mediums M angepasst, um eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit einerseits zu erhalten, jedoch andererseits die Oberflächenströmung des Mediums M laminar zu halten und keine wesentlichen Turbulenzen zuzulassen. Turbulenzen würden nämlich auch zu Wirbeln oder Rückstaubereichen führen, auf denen die Pulverteilchen auf engem Raum miteinander zusammenkleben könnten. Es ist also erforderlich, dass die einzelnen Pulverpartikel des Wirkstoffpulvers P einzeln von den Molekülen des Lösungsmittels H, also hier Wassermolekülen, benetzt werden und nicht unmittelbar miteinander in Kontakt kommen. Dies wird durch die vorteilhafte Strömungsführung gemäß der Erfindung erreicht. Je enger oder schmaler der Zwischenraum zwischen dem Trichter 70, also der Oberfläche 65 und der Wandung 36 als äußerer Begrenzungsfläche für die Strömung ist, um so höher ist natürlich aufgrund der Kontinuitätsgleichung die Strömungsgeschwindigkeit. Da aber ab einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit die laminare Strömung in eine turbulente Strömung umschlägt, wird die Strömungsgeschwindigkeit durch entsprechende Ausbildung des Trichters 70 unterhalb dieser Stabilitätsgrenze gehalten. Vorzugsweise wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe dieser Stabilitätsgrenze gehalten, also möglichst nahe unterhalb dieses Punktes, an dem gerade noch eine laminare Strömung vorliegt.
Die Ausbildung des Trichters 70 wird abhängig von der Viskosität des Mediums M durch Steuern der Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl des Förderwerkzeugs 35 bestimmt oder eingestellt. Dazu ist ein drehzahlgeregelter Antrieb 38, insbesondere ein über einen Stromrichter oder Umrichter angesteuerter Elektromotor, vorgesehen, der vom Benutzer oder über eine automatische Regelung in seiner Drehzahl an die Viskosität des Mediums M anpassbar ist. Die Viskosität des Mediums M ändert sich nämlich auch mit der Konzentration von Wirkstoff P in der Lösung L oder in der Mischung FH + P sowie auch mit dem verwendeten Polymer für den Wirkstoff P oder F.
Es hat sich nun herausgestellt, dass durch die besondere Strömungsführung mit dem Zyklon oder dem trichterförmig und spiralförmig nach innen verlaufenden Strom oder Fluss des Mediums M praktisch schon nach dem ersten Durchlauf durch die Zone Z1 die Lösung L aus dem Wirkstoffpulver P und der Flüssigkeit FH praktisch vollständig aufgeschlossen ist. Dies wird durch die extrem gute Verteilung der einzelnen Partikel und deren optimale Beabstandung durch die Strömungsführung bereits auf den ersten Strömungspfaden, insbesondere im Strömungsschlauch 64 und an der Oberfläche 65 am Trichter 70 erreicht. Vorzugsweise wird die Strömung so eingestellt, dass die Partikel des Aufbringbereichs 63 bereits nach einem Viertel-Umlauf, also einem Drehwinkel um die Drehachse A von etwa 90°, den Trichter 70 und/oder die Eintrittsöffnung 31 erreichen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist zusätzlich ein Strömungsleitblech 75 vorgesehen, das ebenfalls an der Decke 51 des Aufbereitungsbehälters 34 befestigt ist und die Oberflächenströmung an der Oberfläche 60 und darunter in einen an der Wandung 50 verlaufenden Bereich an der äußeren Oberfläche 66 und einen inneren Bereich, der zur Oberfläche 65 am Trichter 70 führt, unterteilt, wobei im inneren Bereich der Strömungsschlauch 64 vom Aufbringbereich 63 zum Trichter 70 verläuft. Ein solches Stxömungsleitblech 75 kann die Eindeutigkeit der Strömungsführung von dem Aufbringbereich 63 hin zur inneren Oberfläche 65 am Trichter 70 noch weiter verbessern, ist aber nicht unbedingt erforderlich, da diese eindeutige Strömungsführung auch bereits bei einer ausreichenden Größe des Trichters 70 erreicht wird.
Der Füllstand x_A des Mediums M wird, wie in 2 und 3 ersichtlich, oberhalb der Oberkante oder der Höhe x₁ der oberen Öffnung oder Eintrittsöffnung 31 der Wandung 36 gehalten, so dass überhaupt eine Flüssigkeitsschicht des Mediums M oberhalb der Eintrittsöffnung 31 gebildet ist und sich die Oberfläche 60 und Oberflächenströmung gemäß 2 und 3 ausbilden kann. Andererseits wird der Füllstand x unterhalb eines maximalen Füllstandes x_max gehalten, der unterhalb der Decke 51 liegt, so dass zwischen der Oberfläche 60 des Mediums M und der Decke 51 des Aufbereitungsbehälters 34 immer ein luft oder gasgefüllter Zwischenraum verbleibt und sich somit auch der Trichter 70 überhaupt ausbilden kann.
In 2 bis 4 ist noch ein Füllstand x_L eingezeichnet, der einem Leer-Zustand entspricht. Im Leex-Zustand läuft der Propeller oder das Förderwerkzeug 35 auch trocken, das heißt es ist nur noch ein bodennaher Bereich oberhalb des Bodens 52 mit Flüssigkeit oder Medium M bedeckt. Die Höhe des Bodens 52 ist mit x₀ bezeichnet. Die maximale Füllmenge des Aufbereitungsbehälters ergibt sich somit aus der maximalen Füllhöhe x_max – x₀.
In 4 ist ein Fall gezeigt, bei dem der aktuelle Füllstand x_A unterhalb des Füllstandes x₁ aber oberhalb des Leer-Füllstandes x_L liegt und bei dem somit der Flüssigkeitspegel unterhalb der Eintrittsöffnung 31 und oberhalb des Förderwerkzeuges 35 liegt und sich bei Drehung des Förderwerkzeugs 35 nur eine um die Wandung 36 verlaufende Strömung des Mediums M entlang geschlossener Stromlinien S oder konzentrischen Wirbeln um die Mittelachse M und Drehachse A ausbilden kann.
Die Drehzahl des Förderwerkzeugs 35 wird in allen Ausführungsformen typischerweise und abhängig von der aktuellen Viskosität des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 zwischen etwa 700 Umdrehungen pro Minute (U/min) und 1.800 U/min eingestellt, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1.000 U/min und 1.700 U/min, typischerweise in einem Bereich um 1.500 U/min eingestellt.
Im oder am Aufbereitungsbehälter 34 sind nun gemäß 1 in Kombination mit 2 ein am weitesten oben an der dem maximalen Füllstand entsprechenden Position x_max angeordneter Füllstandsensor 39 zum Erkennen einer maximalen Befüllungsmenge B_max und an der einem während der Aufbereitung der Wirkstofflösung minimalen Füllstand entsprechenden Position x_min < x_max ein weiter Füllstandsensor 40 zum Erkennen eines minimalen Befüllungsgrades oder einer minimalen Befüllungsmenge B_min angeordnet, wobei beide Füllstandsensoren 39 und 40 deutlich oberhalb des Förderwerkzeugs 35 angeordnet sind. Ferner ist an einer ein dritter Füllstandsensor 41 unterhalb oder auf der Höhe des Förderwerkzeugs 35 an der dem Leex-Zustand entsprechenden Position x_L vorgesehen, der einen zu geringen Befüllungsgrad signalisiert, wenn der Aufbereitungsbehälter 34 sozusagen „leer" ist und das Förderwerkzeug 35 „trocken" läuft.
Mit den Füllstandsensoren 39 und 40 sowie 41 ist eine nicht dargestellte, vorzugsweise in der bereits genannten Kontrolleinrichtung integrierte, Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbunden, die die Messsignale der Füllstandsensoren 39 und 40 für eine Regelung des Füllstandes, Füllvolumens oder allgemein der Menge des im Aufbereitungsbehälter 34 befindlichen Mediums M verwendet.
Die Kontrolleinrichtung ist ferner mit der Zudosiexeinrichtung verbunden, insbesondere mit dem Pulverdosierer 30 und dem Zuführsystem für die Lösung FH, insbesondere dem Wasserzuleitungssystem 12, dort insbesondere dem Sperrhahn 13, sowie dem Zuführsystem 82 für den Flüssigwirkstoff F, insbesondere dessen Sperrhähnen 24 und/oder 25 sowie der Förderpumpe 26. Durch Stellen der Zudosiereinrichtung und damit der zudosierten Mengen der Flüssiglösung FH und des Wixkstoffpulvers P wird nun die Menge des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 auch bei Entnahme von Wirkstofflösung L über den Auslass 54 immer in einem Regelintervall zwischen der Maximalmenge B_max und der Minimalmenge B_min gehalten.
Das Betriebsvolumen oder maximale Befüllungsvolumen, das der Maximalmenge B_max entspricht, beträgt beispielsweise 100 l (Liter) bis 300 l, vorzugsweise 150 l bis 190 l. Die jeweils nachzufüllende Menge B_max – B_min beträgt beispielsweise 10 l bis 30 l, insbesondere 15 bis 25 l und vorzugsweise 20 l. Das Verhältnis B_min/B_max liegt im allgemeinen in einem Bereich zwischen 0,7 und 1, insbesondere zwischen 0,8 und 1, zweckmäßigerweise zwischen 0,85 und 1 und vorzugsweise zwischen 0,9 und 1.
Durch die Regelung der Füllmenge M im Aufbereitungsbehälter 34 mittels der Mengensensoren oder Füllstandssensoren 39 und 40 und der nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung wird ein Zwei-Punkt-Regelkreis realisiert.
In regelmäßigen Zeitintervallen Δt von typischerweise 2 bis 8 Minuten werden Aufbereitungszyklen durchgeführt. In jedem Zyklus wird nach Erreichen der Mindestmenge B_min, detektiert von dem Füllstandsensor 40, die Menge des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 durch Nachdosieren oder Nachfüllen der Zudosierstoffe FH und P mit einem ausreichend großen Volumenstrom erhöht, bis die Maximalmenge B_max, detektiert durch den oberen Füllstandsensor 39 erreicht ist. Die Zudosierphase ist nun beendet. Durch die weiterhin kontinuierliche Entnahme am Auslass 54 reduziert sich die Menge M der Wirkstofflösung L im Aufbereitungsbehälter 34 während einer darauffolgenden Abnehmphase wieder kontinuierlich, bis wieder die Minimalmenge B_min erreicht ist und der Zyklus erneut beginnt. In einer Stunde finden beispielsweise 20 solcher Zyklen statt. Die Zyklusdauer Δt sowie die Nachfüllmenge B_max – B_min sind abhängig von dem für einen konkreten Schlammbehandlungsprozess erforderlichen Entnahmemengenstrom (entnommene Menge pro Zeiteinheit) der Wirkstofflösung L. Allerdings sollte die Zyklusdauer Δt eine minimale Zyklusdauer nicht unterschreiten, um eine hinreichende Durchmischung und Wirksamkeit W der Wirkstofflösung L sicherzustellen.
Das Förderwerkzeug 35 und dessen Antrieb 38 bleiben vorzugsweise während der gesamten Regelung und Behandlungsphase aktiv, so dass ständig ein Mischen und eine entsprechende Aufbereitung und Erschließung des Polymerprodukts im Aufbereitungsbehälter 34 stattfindet.
Die Regelung der Menge des Mediums M im Aufbereitungsbehälter 34 zwischen den beiden Grenzwerten B_max und B_min erlaubt eine Echtzeitaufbereitung ohne Zwischenlagerung der Wirkstofflösung und eine praktisch sofortige Zudosierung zum Schlamm der aufbereiteten Wirkstofflösung. Dadurch weist die zum Zeitpunkt des Einsatzes noch sehr junge Wirkstofflösung L eine gegenüber dem Stand der Technik im Mittel deutlich erhöhte Wirksamkeit W auf, die sehr nahe bei der maximalen (relativen) Wirksamkeit W_max von 100 % gehalten werden kann und typischerweise in einem Bereich zwischen W_max = 100 % und einer minimalen (relativen) Wirksamkeit W_min = 90 % = 0,9 W_max, vorzugsweise sogar zwischen W_max = 100 % und W_min = 95 % = 0,95 W_max gehalten werden kann. Durch diese hohe Wirksamkeit W der dem Aufbereitungsbehälter 34 entnommenen Wirkstofflösung L kann eine erhebliche Menge an Polymeren von bis zu 30 % eingespart werden. Ferner ist eine Mischwasser-Einsparung von bis zu 90 % möglich. Die Wirksamkeit W der Wirkstofflösung L wird zweckmäßigerweise anhand des unmittelbaren Ergebnisses der Schlammbehandlung ermittelt oder gemessen. Insbesondere kann als Maß für die Wirksamkeit W der Wirkstofflösung L der Trocknungsgrad oder Entwässerungsgrad oder Feststoffgehalt des im Filter verbliebenen Schlammrestes oder Trockenschlammes oder Filterkuchens herangezogen werden. Je weniger Restwasser der Filterkuchen enthält, desto wirksamer ist die Wirkstofflösung L gewesen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch das sogenannte Zeta-Potential der Polymere oder Polyelektrolyte als Maß für die Wirksamkeit W herangezogen und gemessen werden.
Alternativ zu dem beschriebenen Durchlaufbetrieb kann aber auch wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik in einem sogenannten „batch"-Betrieb eine vorgegebenen Menge Wirkstofflösung L in dem Aufbereitungsbehälter 34 aufbereitet werden und dann die gesamte Menge der Wirkstofflösung L komplett entnommen werden, bis der Aufbereitungsbehälter 34 leer ist. Anschließend wird der Aufbereitungsbehälter 34 wieder gefüllt und erneut Wirkstofflösung L aufbereitet. Für eine solche Betriebsweise werden typischerweise nur die Füllstandssensoren 39 für die Maximalbefüllung und 41 für den Leerzustand eingesetzt.
Die Aufbereitungsanlage kann nun im Durchlaufbetrieb insbesondere wie folgt betrieben werden:
Beim Anlagen-Neustart mit leerem Aufbereitungsbehälter 34 wird zuerst eine Grundwassermenge an Wasser H ohne Polymerzugabe in den Aufbereitungsbehälter 34 bis zum durch den Füllstandsensor 41 bestimmten Füllpegel aufgefüllt. Sobald dieser „Leer-Sensor" „bedeckt" meldet, schaltet sich das Förderwerkzeug 35 mit dem Antrieb 38 sowie die Zudosiereinrichtung für das Wirkstoffpulver P und ggf. den Flüssigwirkstoff F hinzu. Die Zudosierung der Polymermischung beginnt und die Umlauf-Mischung im Aufbereitungsbehälter 34 durch die beiden Zonen Z1 und Z2 setzt ein.
Bei steigender Befüllung des Aufbereitungsbehälters 34 wird nun als nächstes die Min-Sonde oder der untere Füllstandsensor 40 zuerst bedeckt und nach einer Menge B_max – B_min, insbesondere 20 l, weiterer Fluidzufuhr schließlich auch die Max-Sonde oder der obere Füllstandssensor 39, womit die Exstbefüllung beendet ist und sich die Mischwasser- und Polymerdosierzugabe ausschalten.
Nach jeder Wirkstoffzugabe startet für das Förderwerkzeug 35 eine einstellbare Grundmischzeit, nach der sich das Förderwerkzeug 35 abschaltet, wenn keine Lösung mehr vom Filtersystem angefordert wird. Ohne Dosierentnah me von Wirkstofflösung L schaltet sich dagegen das Förderwerkzeug 35 und dessen Antrieb 38 fortlaufend im Intervall für eine Minute lang ein, damit sich die Wirkstofflösung in dieser Wartezeit nicht im Aufbereitungsbehälter 34 absetzt. Fertig aufbereitete Polymerlösung L kann nun dem Aufbereitungsbehälter 34 zum Eindosieren in den Schlamm im Rohrstück 1 entnommen werden.
In normalen Filterbetrieb des Schlammes läuft bei Startsignal die Mischeinrichtung mit dem Förderwerkzeug 35 im Aufbereitungsbehälter 34 sowie die Lösungspumpe 8 an und zur Schlammkonditionierung oder -behandlung wird dem Aufbereitungsbehälter 34 die Menge M_max – M_min an Wirkstofflösung L entnommen, bis der Minimalmengensensor unterfahren wird und ein neuer Nachdosierzyklus beginnt.
Das Wasserventil 17 im Wasserzuführsystem 12 gemäß 1 ist ein spezielles Magnet-Sperrventil und vorzugsweise mit dem Ausgang des Schlammfilters verbunden oder verbindbar, so dass ausschließlich oder wenigstens teilweise auch Filtratwasser des filtrierten Schlammes beim Wirkstofflösungsansatz verwendet werden kann und somit eine sehr sparsame Schlammkonditionierung vollkommen oder teilweise ohne Frischwasser-Einspeisung durch das Recycling des Filtratwassers ermöglicht wird.
Der Füllstandsensor 41 dient als Leer-Sensor für die Mischeinrichtung und die Lösungspumpe. Beim Unterschreiten dieses Minimalniveaus werden der Antrieb 38 und der Antrieb der Lösungspumpe 8 wegen der Trockenlaufschutz-Funktion stillgesetzt. Zugleich wird vorzugsweise auch der Filterprozess an der Filtermaschine solange gesperrt, bis der Aufbereitungsbehälter 34 neu aufgefüllt und wieder mit seinem Gesamtvolumen bis zum oberen Füllstandssensor 39 zur Verfügung steht.
Das Aufbereitungssystem zum Aufbereiten von Konditioniermittel oder Wirkstofflösung für die Behandlung eines Schlammes gemäß der Erfindung, insbesondere gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen, hat noch den weiteren Vorteil, dass über die Zahl der während der Regelung durchlaufenden Zyklen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls und die bekannte Differenz B_max – B_min, die der Nachfüllmenge während eines Zyklus ent spricht, die das gesamte System durchlaufende Menge an Wirkstofflösung L oder die zudosierte Menge des Wassers H berechnet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann die Zeitdauer tA der Abnehmphasen der Aufbereitungszyklen gemessen werden und daraus der Entnahme-Volumenstrom B_max – B_min/tA der Wirkstofflösung L bestimmt werden, der der von der Lösungspumpe 8 aktuell geförderten Fördermenge entspricht. Ferner wird entsprechend die Zeitdauer tZ der Zudosierphase in jedem Aufbereitungszyklus gemessen und zu dem entsprechenden Volumenstrom B_max – B_min/tZ der Entnahme-Volumenstrom B_max – B_min/tA hinzuaddiert, um den Zudosier-Volumenstrom für das Wasser H und die Wirkstoffe FH und P zu erhalten. Diese Bestimmung des aktuellen Zudosier-Volumenstroms erfolgt praktisch in Echtzeit und ist wesentlich genauer als bekannte induktive Durchflussmesssysteme. Durch diese fortlaufende rechnerische Ermittlung der Volumenströme, insbesondere des Volumenstroms des zugegebenen Wassers H, ist ein Wasserzähler oder sonstiges Mengenmessgerät nicht mehr erforderlich. Der Entnahme-Volumenstrom liegt typischerweise zwischen 200 l/h und 2500 l/h, der Zudosiervolumenstrom während der Zudosierphasen entsprechend höher.
Ferner ist sogar eine vollautomatische Förderkennlinie-Ermittlung der Lösungspumpe 8, die im allgemeinen eine Exzenterschneckenpumpe ist, bei unterschiedlichem Filtergegendruck, der typischerweise zwischen 0 und 16 bar je nach Fortschreiten der Behandlungsphase beträgt, möglich. Dazu wird erfasst oder gemessen, wie oft die Pumpe sich in einem vorbestimmten Zeitintervall dreht, und über die derart ermittelte Frequenz oder Drehzahl der Lösungspumpe 8 und die aus der Regelung und der Zahl der durchgeführten Nachfüllzyklen ermittelte Fördermenge pro Zeiteinheit, insbesondere des Fördervolumen pro Zeiteinheit ermittelt, wie leistungsstark die Pumpe noch ist. Damit kann eine Alterung der Lösungspumpe 8 festgestellt werden, um vorab einen möglicherweise erforderlichen Austausch der Lösungspumpe 8 erkennen zu können.
Im Aufbereitungsbehälter 34 befindet sich in der Regel eine Mischung aus einer bereits praktisch vollständig aufgeschlossenen Wirkstofflösung L und einer vergleichsweise geringen Menge FH + P einer noch nicht aufgeschlossenen Mischung aus Lösemittel oder Lösung aus Lösemittel und Flüssig- Wirkstoff FH einerseits und Wirkstoffpulver P andererseits. Da das Verhältnis aus der Mischung FH + P und der Wirkstofflösung L im Aufbereitungsbehälter 34 unter 0,2 oder sogar 0,15 liegt, wird die Qualität der entnommenen Wirkstofflösung L auch bei den relativ geringen Aufbereitungszeiten von wenigen Minuten im Aufbereitungsbehälter 34 nicht wesentlich negativ beeinträchtigt.
In allen Ausführungsformen kann die Zudosiereinrichtung auch alternativ oder zusätzlich zu der Zudosierung von festem Wirkstoffpartikeln P auch bereits flüssige Wirkstoffzudosierlösung zudosieren. Dazu kann in einer besonders vorteilhaften, modularen Ausführungsform einfach in der Öffnung 53 ein Zudosiertrichter angeordnet oder ausgebildet werden, in dem eine nach unten an der Innenwand entlang strömende Lösemittelströmung, insbesondere Wasserströmung, erzeugt wird, auf die das Wirkstoffpulver P aus dem Pulverdosierer 30 gestreut wird. Beispielsweise kann das Lösemittel an einem oberen doppelwandigen Rand des Zudosiertrichters über einen Zulaufstutzen einströmen und zwischen den beiden Wänden des Randes dann nach unten austreten, wo dann das Wirkstoffpulver P aufgebracht wird. Das derart bereits vorbereitete Gemisch, Suspension und Lösung von Lösemittel und Wirkstoffpulver wird dann als Wirkstoffzudosierlösung durch den Zudosiertrichter nach unten auf die Oberfläche des Mediums M im Aufbereitungsbehälter aufgebracht.
Bei dem beschriebenen Aufbereitungsverfahren zum Aufbereiten von Polymer-Wirkstofflösung aus Polymerpulver und/oder Flüssig-Polymer-Produkt kann auf der Basis eines verbrauchsmengengeführten Vermischens einer variablen polymeren Wirkstoffmenge mit einer mengenproportionalen Wasserzugabe ohne Gebrauchslösungstank-Zwischenlagerung gearbeitet werden. Die aus dem Stand der Technik bekannte Wirksubstanzalterung durch die Speichertanklagerung entfällt bei diesem Verfahren praktisch vollständig, weil die doch noch junge Lösung sofort restlos zum Eindosieren in den Schlamm verwendet wird. Nur alleine mit einer veränderten Parametereinstellung kann man sich eine Vielzahl von Mixlösungen auswählen, um wirkungsvollere und sparsamere Entwässerungsergebnisse zu erzielen. Es ist auch möglich, besondere Mixlösungen auf kritische Schlämme festzulegen, ohne dass man Restmengen noch vorhandener Lösung im Tank berücksichtigen muss wie beim Stand der Technik. Das gegenüber dem Stand der Technik geringe Volumen des Aufbereitungsbehälters kommt dieser Anwendung sehr entgegen ebenso wie die sehr einfache Einstellung der Wirkstoffkonzentration. Bei diesem Verfahren wird in einen verhältnismäßig kleinen Mischtank mit beispielsweise zwischen 150 l und 900 l, z.B. 750 l, Inhalt über ein Wasserventil, eine Pulverdosierschleuse und/oder eine Flüssig-Dosierpumpe in einem vorwählbarem Mischungsverhältnis Polymer-Produkt eingebracht, wobei zur intensiven Verbindung der Komponenten eine neuartige Zweizonen-Umlaufmischung und neue Oberflächenströmungsführung eingesetzt wird.

1: Rohrstück
2: Pfeil
3: Impfeinrichtung
4: Verteilerkopf
5: Antrieb
6: Messgerät
7: Steuereinheit
8: Lösungspumpe
9: Zuleitung
10: Sperrventil
11: Wasservorrat
12: Wasserzuleitungssystem
13: Sperrhahn
17: Wasserventil
23: Flüssigwirkstoffvorrat
24: Sperrhahn
25: Sperrhahn
26: Dosierpumpe
27: Zuleitung
29: Pulvervorrat
30: Pulverdosierer
31: Eintrittbereich
32: Austrittsbereich
33: Halterung
34: Aufbereitungsbehälter
35: Förderwerkzeug
36: Wandung
37: Drehwelle
38: Antrieb
39: Füllstandssensor
40: Füllstandssensor
41: Füllstandssensor
50: Behälterwandung
51: Behälterdecke
52: Behälterboden
53: Öffnung
54: Auslass
55: Einlass
60: Oberfläche
63: Aufbringbereich
64: Strömungsweg
65: Oberfläche
66: Oberfläche
70: Trichter
84: Drucktransmitter
85: Durchflussmesseinrichtung
86: Zuführsystem
100: Mischstation
H: Wasser
F: Flüssigwirkstoff
FH: Lösung
L: Lösung
M: Medium
P: Wirkstoffpulver
S: Stromlinien
A: Drehachse
x: Füllhöhe
Z1: erste Zone
Z2: zweite Zone

Claims

Verfahren zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln, insbesondere Trocknen, eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, bei dem a) wenigstens eine flüssige Wirkstoffzudosierlösung, insbesondere ein flüssiges Wirkstoff-Lösemittel-Gemisch, und/oder wenigstens ein Wirkstoff in Form fester Wirkstoffpartikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und wenigstens ein flüssiges Lösemittel wenigstens einem Aufbereitungsbehälter zudosiert werden oder sind, b) wobei in dem Aufbereitungsbehälter eine erste Zone von einer zweiten Zone durch wenigstens eine Wandung getrennt ist und die erste Zone an einem Eintrittsbereich und einem Austrittsbereich jeweils mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht, c) der Aufbereitungsbehälter so mit einem Medium, das die Wirkstoffzudosierlösung und/oder das oder die Lösemittel und den oder die noch nicht gelösten Wirkstoff(e) und/oder die bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfasst, gefüllt ist oder wird, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb des Eintrittsbereichs der ersten Zone liegt, d) an der Oberfläche des Mediums zumindest teilweise eine Oberflächenströmung des Mediums erzeugt wird, die, insbesondere von außen nach innen, in Form eines Trichters in den Eintrittsbereich der ersten Zone verläuft und e) die Wirkstoffzudosierlösung und/oder die Wirkstoffpartikel im Bereich der Oberflächenströmung in wenigstens einem Aufbringbereich auf die Oberfläche des Mediums aufgebracht oder zudosiert werden oder wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das oder die Lösemittel ebenfalls im Bereich der Oberflächenströmung in wenigstens einem Aufbringbereich auf die Oberfläche des Mediums aufgebracht oder zudosiert wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Oberflächenströmung im Wesentlichen in Form einer Spirale von außen nach innen verläuft.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Spirale der Oberflächenströmung und/oder der Trichter im Wesentlichen um eine Mittelachse verlaufen bzw. verläuft, die vorzugsweise eine Mittelachse der ersten Zone und deren Wandung und/oder des Aufbereitungsbehälters ist und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Gravitationskraft gerichtet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strömung des Mediums im Aufbereitungsbehälter mittels wenigstens eines um eine Drehachse rotierenden Förderwerkzeuges erzeugt wird, das über eine Drehwelle mit einem Antrieb verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 4 und Anspruch 5, bei dem die Drehachse des Förderwerkzeugs mit der Mittelachse zusammenfällt und/oder im Wesentlichen parallel zur Gravitationskraft gerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei dem die Drehwelle für das Förderwerkzeug durch den Trichter der Oberflächenströmung verläuft und im Trichter ein Zwischenraum zwischen Drehwelle und Oberfläche des Mediums erzeugt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, bei dem wenigstens ein Förderwerkzeug in der ersten Zone mit Abstand zur Wandung angeordnet ist oder wird und das Medium unter Beaufschlagung mit Scherkräften und/oder mit hohen Mischenergieeintrag mischt oder vermischt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, bei dem wenigstens ein Förderwerkzeug in der zweiten Zone, vorzugsweise in der Nähe des Austrittsbereichs der ersten Zone angeordnet ist oder wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Trichter der Oberflächenströmung durch den Eintrittsbereich der ersten Zone in die erste Zone hineinragt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Längsabmessung(en), um die der Trichter der Oberflächenströmung durch den Eintrittsbereich der ersten Zone in die erste Zone hineinragt, und/oder eine Tiefenabmessung der Oberflächenströmung zwischen der Oberfläche des Mediums im Bereich des Trichters und der Innenfläche der die erste Zone umschließenden Wandung und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums abhängig von dem Medium, insbesondere von dessen Viskosität, gewählt ist oder wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, bei dem die Oberflächenströmung im Wesentlichen alle aufgebrachte(n) Wirkstoffzudosierlösung und/oder Wirkstoffpartikel und/oder Lösemittel von dem zugehörigen wenigstens einen Aufbringbereich über den Trichter in die erste Zone mitführt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, bei dem wenigstens ein Aufbringbereich in einem äußeren Bereich der Oberfläche des Mediums außerhalb des Trichters liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, bei dem die aufgebrachte(n) Wirkstoffzudosierlösung und/oder Wirkstoffpartikel und/oder Lösemittel nach spätestens einem Viertel Umlauf oder etwa 90° Umlaufwinkel ausgehend von dem Aufbringbereich den Trichter oder den Eintrittsbereich der ersten Zone erreichen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Hauptströmungsrichtung des Mediums in der ersten Zone wenigstens annähernd parallel zur Gravitationskraft von oben nach unten gerichtet ist und/oder der Eintrittsbereich der ersten Zone oben und der Austrittsbereich der ersten Zone unten angeordnet sind, jeweils in Richtung der Gravitationskraft gesehen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wandung der ersten Zone außen von der zweiten Zone umgeben wird oder ist und/oder die erste Zone eine innere Zone und die zweite Zone eine äußere Zone des Aufbereitungsbehälter sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Behälterwandung des Aufbereitungsbehälters und/oder die Wandung zwischen erster Zone und zweiter Zone im Wesentlichen zylindisch ausgebildet sind bzw. ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem wenigstens einen Aufbereitungsbehälter eine Strömung des Mediums erzeugt wird, die wenigstens einmal oder mehrfach nacheinander durch die erste Zone und durch die zweite Zone des Aufbereitungsbehälters strömt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Wirkstoff(e) oder in der Wirkstoffzudosierlösung eines oder mehrere Polymere und/oder Polyelektrolyte verwendet wird bzw. werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Aufbereiten der Wirkstofflösung zusätzlich Wirkstoff(e) oder Wirkstoff-Stammlösung(en) in flüssiger Form verwendet wird bzw. werden und die flüssige(n) Wirkstoff(e) in das Lösemittel eingemischt wird bzw. werden.
Verfahren zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, bei dem a) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche Wirkstofflösung in dem wenigstens einen Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird und b) während wenigstens eines Behandlungszeitraumes dem Aufbereitungsbehälter Wirkstofflösung entnommen wird und dem Schlamm zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem a) die Wirksamkeit der aufbereiteten Wirkstofflösung durch Abbau der Wirkstoffkonzentration in der Wirkstofflösung kontinuierlich abnimmt, b) die Wirksamkeit der dem Schlamm zugeführten Wirkstofflösung während des gesamten Behandlungszeitraumes zwischen einer maximalen Wirksamkeit und einer wenigstens das 0,7 fache, insbesondere das 0,8 fache und vorzugsweise das 0,9 fache, der maximalen Wirksamkeit betragenden minimalen Wirksamkeit gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, bei dem während wenigstens eines vorzugsweise jedes Behandlungszeitraumes fortlaufend neue Wirkstofflösung in dem wenigstens einen Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23, bei dem a) die während des Behandlungszeitraumes zugeführte Gesamtmenge der Wirkstofflösung größer ist als die vom Aufbereitungsbehälter maximal aufgenommene Füllmenge und b) während des Behandlungszeitraumes fortlaufend neue Wirkstofflösung in demselben Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird, dem auch Wirkstofflösung für den Schlamm entnommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 24, bei dem die im wenigstens einen Aufbereitungsbehälter befindliche Menge der Wirkstofflösung und noch nicht gelöster Wirkstoffe) und Lösemittel, insbesondere zumindest während des Behandlungszeitraumes zwischen einer Maximalmenge und einer Minimalmenge, die größer ist als zumindest die Hälfte der Maximalmenge, gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Mindestmenge wenigstens das 0,8-fache, insbesondere wenigstens das 0,85-fache und vorzugsweise wenigstens das 0,9-fache, der Maximalmenge beträgt.
Verfahren nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, bei dem a) in aufeinanderfolgenden Aufbereitungszyklen neue Wirkstofflösung im Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird, wobei b) jeder Aufbereitungszyklus bei Erreichen oder Unterschreiten der Minimalmenge im Aufbereitungsbehälter gestartet wird, c) in jedem Aufbereitungszyklus c1) während einer Zudosierphase Wirkstoffe) und Lösemittel dem Aufbereitungsbehälter zudosiert wird, wobei der Zudosier-Mengenstrom zumindest im zeitlichen Mittel größer ist als der Entnahme-Mengenstrom der Wirkstofflösung, solange, bis die Maximalmenge erreicht ist, und dann die Zudosierung wieder beendet wird, und c2) während einer Abnehmphase infolge der Entnahme an Wirkstofflösung die Menge im Aufbereitungsbehälter abnimmt, bis wieder die Minimalmenge erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem der Zudosier-Mengenstrom der Wirkstoff(en) und Lösemittel(n) und/oder der Entnahmemengenstrom der Wirkstofflösung jeweils im Wesentlichen zeitlich konstant sind bzw. ist.
Verfahren nach Anspruch 27 oder Anspruch 28, bei dem die Zyklusdauer jedes Aufbereitungszyklus in einem Bereich zwischen 1 Minute und 10 Minuten, insbesondere zwischen 2 Minuten und 8 Minuten und vorzugsweise zwischen 3 Minuten und 6 Minuten gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei dem die Zyklusdauer jedes Aufbereitungszyklus kleiner ist als der Behandlungszeitraum, insbesondere um wenigstens einen Faktor 20 und vorzugsweise um wenigstens einen Faktor 100.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei dem aus den Zyklusdauern der Aufbereitungszyklen oder den Zeitdauern von deren Zudosierphasen oder Abnehmphasen die dem Aufbereitungsbehälter während des Behandlungszeitraumes oder eines Teilzeitraums des Behandlungszeitraumes entnommene Menge an Wirkstofflösung oder deren Entnahme-Mengenstrom ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, bei dem mit dem ermittelten Entnahmemengenstrom der während des Behandlungszeitraumes oder eines Teilzeitraums des Behandlungszeitraumes mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Förderpumpe, entnommenen Wirkstofflösung die aktuelle Förderkennlinie oder Förderleistung der Fördereinrichtung ermittelt wird, insbesondere durch Vergleich mit einer Drehzahl eines Antriebs der Fördereinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, bei dem aus den Zyklusdauern der Aufbereitungszyklen oder aus den Zeitdauern der Zudosierphasen oder der Abnehmphasen der Aufbereitungszyklen die dem Aufbereitungsbehälter während eines vorgegebenen Zeitraums zudosierte Menge an Lösungsmittel(n) und/oder Wirkstoff(en) oder deren Zudosier-Mengenstrom ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 33 in Rückbeziehung auf Anspruch 31 oder Anspruch 32, bei dem aus den Zeitdauern einer oder mehrerer Abnehmphasen der aktuelle Entnahme-Mengenstrom an Wirkstofflösung ermittelt wird und der Zudosier-Mengenstrom während einer oder mehreren vorangegangenen oder darauffolgenden Zudosierphasen aus den Zeitdauern dieser Zudosierphasen und dem ermittelten Entnahme-Mengenstrom ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 34, bei dem vor wenigstens einem und vorzugsweise jedem Behandlungszeitraum neue Wirkstofflösung in dem wenigstens einen Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird und dann während eines oder mehrerer Behandlungszeiträume entnommen wird, bis der Aufbereitungsbehälter zumindest annähernd entleert ist und dann wieder vor dem nächsten Behandlungszeitraum neue Wirkstofflösung im Aufbereitungsbehälter aufbereitet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 35, bei dem bei der Behandlung des Schlammes der Schlamm getrocknet wird oder feste Bestandteile von Flüssigkeit getrennt werden oder Flüssigkeit dem Schlamm entzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem der Schlamm ein wässriger Schlamm ist und bei der Behandlung der Schlamm entwässert wird oder dem Schlamm Wasser entzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 36 oder Anspruch 37, bei dem der Schlamm nach der Zuführung der aufbereiteten Wirkstofflösung einem Filter zugeführt wird, in dem feste Bestandteile des Schlammes herausgefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 38, bei dem den Filter durchdrungenes Filtratwasser als Lösemittel für die Aufbereitung der Wirkstofflösung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei dem der Trocknungsgrad der festen Bestandteile des Schlammes nach deren Trennung von der Flüssigkeit mit der Wirksamkeit der Wirkstofflösung zunimmt.
Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend a) wenigstens einen Aufbereitungsbehälter zum Aufbereiten von Wirkstofflösung aus wenigstens einem Wirkstoff und wenigstens einem Lösemittel, b) wenigstens eine Wandung, die eine erste Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters von einer zweiten Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters trennt und wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, über die jeweils die erste Zone mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht, c) wenigstens eine Zudosiereinrichtung zum Zudosieren von Wirkstoff(en) in Form fester Partikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und wenigstens eines Lösemittels und/oder zum Zudosieren von Wirkstoffzudosierlösung in den Aufbereitungsbehälter, d) wobei der Aufbereitungsbehälter mittels der Zudosiereinrichtung so weit mit einem Medium, das Wirkstoffzudosierlösung bzw. Lösemittel und noch nicht gelöste(n) Wirkstoff(e) und/oder bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfasst, füllbar oder gefüllt ist, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb der wenigstens einen Eintrittsöffnung der Wandung liegt, e) wenigstens eine Fördereinrichtung zum Erzeugen einer Oberflächenströmung des Mediums zumindest teilweise an der Oberfläche des Mediums, wobei die Oberflächenströmung in Form eines Trichters und vorzugsweise von außen nach innen und/oder in Form einer Spirale in den Eintrittsbereich der ersten Zone verläuft, f) wobei die Zudosiereinrichtung die Wirkstoffzudosierlösung und/oder die Wirkstoffpartikel im Bereich der Oberflächenströmung in wenig stens einem Aufbringbereich auf die Oberfläche des Mediums zudosiert oder zudosieren kann.
Vorrichtung nach Anspruch 41, bei der die Zudosiereinrichtung auch das oder die Lösemittel im Bereich der Oberflächenströmung in dem wenigstens einen oder in wenigstens einem Aufbringbereich auf die Oberfläche des Mediums zudosiert oder zudosieren kann.
Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, insbesondere nach Anspruch 41 oder 42, umfassend a) wenigstens einen Aufbereitungsbehälter zum Aufbereiten von Wirkstofflösung aus wenigstens einem Wirkstoff und wenigstens einem Lösemittel, b) wenigstens eine Wandung, die eine erste Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters von einer zweiten Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters trennt und wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, über die jeweils die erste Zone mit der zweiten Zone in Strömungsverbindung steht, c) wenigstens eine Zudosiereinrichtung zum Zudosieren von Wirkstoffen) in Form fester Partikel, insbesondere als Pulver oder Granulat, und wenigstens eines Lösemittels und/oder zum Zudosieren von Wirkstoffzudosierlösung in den Aufbereitungsbehälter, d) wobei der Aufbereitungsbehälter mittels der Zudosiereinrichtung so weit mit einem Medium, das Lösemittel und noch nicht gelöste(n) Wirkstoff(e) und/oder bereits aufbereitete Wirkstofflösung umfasst, füllbar oder gefüllt ist, dass eine Oberfläche des Mediums oberhalb der wenigstens einen Eintrittsöffnung der Wandung liegt, e) wenigstens eine Fördereinrichtung zum Erzeugen einer Strömung des Mediums, die wenigstens einmal oder mehrfach nacheinander durch die erste Zone und durch die zweite Zone des Aufbereitungsbehälters strömt, f) wobei die Fördereinrichtung wenigstens ein, insbesondere als Propeller ausgebildetes, Förderwerkzeug, das mittels einer Drehwelle mit einem Rotationsantrieb verbunden ist und um eine Drehachse (A) drehbar ist oder sich dreht, umfasst g) und wobei die Drehwelle durch eine von der Oberfläche des Mediums beabstandeten Decke des Aufbereitungsbehälters geführt ist und der Antrieb auf der Außenseite der Decke angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, bei der die Förderleistung oder der Fördermengenstrom der Fördereinrichtung, insbesondere die Drehzahl des Rotationsantriebs, und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums einstellbar oder regelbar ist, insbesondere an die Viskosität des Mediums anpassbar oder angepasst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, bei der die Wandung die erste Zone umschließt wenigstens annähernd in Form eines Hohlzylinders.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 45, bei der die Behälterwandung des Aufbereitungsbehälters wenigstens annähernd eine hohlzylindrische Gestalt hat.
Vorrichtung nach Anspruch 45 und Anspruch 46, bei der die Hohlzylinder der Wandung der ersten Zone und der Behälterwandung eine gemeinsame Mittelachse aufweisen, die vorzugsweise parallel zur Gravitationskraft gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 47, bei der die Wandung der ersten Zone innerhalb des Aufbereitungsbehälters durch eine oder mehrere Halterungen an der von der Eintrittsöffnung abgewandten Seite, insbesondere durch einen oder mehrere Stützfüße, gehalten ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem Strömungsleitkörper zum Leiten der Oberflächenströmung.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei der mehrere Strömungsleitkörper vorgesehen sind, die die Oberflächenströmung in mehrere Oberflächenteilströmungen unterteilen, die insbesondere radial von außen nach innen oder spiralig zum Trichter hin strömen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 41 bis 50, bei der die Zudosiereinrichtung ein Lösemittelzuführsystem zum Zuführen von Lösemittel und einen Pulverdosierer zum Zudosieren von Wirkstoffpulver (P) in den Aufbereitungsbehälter oder in das Lösemittel umfasst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 41 bis 51, bei der die Zudosiereinrichtung einen Zudosiertrichter oder Zudosiertopf, ein Lösemittelzuführsystem zum Zuführen von Lösemittel in den Zudosiertrichter oder -topf und einen Pulverdosierer zum Zudosieren von Wirkstoffpulver (P) auf das in dem Zudosiertrichter oder -topf, vorzusgweise an dessen innerer Oberfläche entlang, strömende Lösemittel.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 41 bis 52 ferner umfassend eine Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der im Aufbereitungsbehälter befindlichen Menge des Mediums zwischen einer Maximalmenge und einer Minimalmenge, die größer ist als die Hälfte der Maximalmenge.
Vorrichtung nach Anspruch 53 mit einer dem Aufbereitungsbehälter zugeordneten und mit der Steuer- und Regeleinrichtung in Wirkverbindung stehenden Mengenmesseinrichtung, insbesondere Füllstandsensoren oder Gemischsensoren, zum Bestimmen der im Aufbereitungsbehälter befindlichen Menge des Mediums oder des Überschreitens oder Unterschreitens der Maximalmenge oder der Minimalmenge.
Vorrichtung zum Behandeln eines Schlammes, insbesondere eines Klärschlammes oder Industrieschlammes, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 40, umfassend a) wenigstens eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Wirkstofflösung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 41 bis 55 und b) wenigstens eine Zuführeinrichtung zum Entnehmen von Wirkstofflösung aus dem Aufbereitungsbehälter und Zuführen dieser Wirkstofflösung zu dem Schlamm.