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Vollmantelzentrifuge zum Abscheiden schwer sedimentierbarer Feststoffe
aus verunreinigten Flüssigkeiten und Schlämmen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vollmantelzentrifuge zum Abscheiden schwer sedimentierbarer Feststoffe aus verunreinigten
Flüssigkeiten und Schlämmen, insbesondere Abwässerschlämmen, mit einer langgestreckten,
stehend gelagerten zylindrischen Schleudertrommel, in deren unterem Bereich die
leicht sedimentierbaren Feststoffe abgesetzt werden.
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Bei den bekannten Zentrifugen dieser Art tritt die verunreinigte Flüssigkeit
in die Schleudertrommel durch die als Hohlwelle ausgebildete Trommelwelle am unteren
Trommelende ein, steigt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft am Trommelmantel
als Flüssigkeitshohlzylinder nach oben und verläßt die Schleudertrommel durch einen
auf dem oberen geschlossenen Trommelende angeordneten hohlzylindrischen Aufsatz
verhältnismäßig kleinen Durchmessers. Im Bereich des oberen Trommelendes ist ein
kegelförmiges, vom Trommelmantel ausgehendes und mit der Spitze bis in den Aufsatz
reichendes Sieb angeordnet, das innen mit einem Filtermittel, vorzugsweise einem
Filterpapier oder -tuch bedeckt ist. Beim Hindurchgleiten der verunreinigten Flüssigkeit
durch den Schleuderraum setzen sich die groben Verunreinigungen im unteren Teil
der Schleudertrommel ab, während die feinkörnigen kolloidalen Feststoffbestandteile
mit der Gutflüssigkeit nach oben steigen und sich auf dem Filtermittel des Siebes
absetzen. Um die Feststoffe aus der Schleudertrommel entfernen zu können, ist deren
Boden vom Trommelmantel abschraubbar ausgebildet und das Sieb aus der Schleudertrommel
nach unten herausziehbar in dieser angeordnet. Da das Filtermittel durch die auf
diesem abgesetzten kolloidalen Feinststoffe für die Gutflüssigkeit undurchlässig
wird, muß die Schleudertrommel öfters gereinigt werden, wodurch erhebliche Zeitverluste
entstehen. Die bekannte Zentrifuge ist daher nur als Laboratoriumszentrifuge, nicht
aber im Großbetrieb kommunaler und industrieller Kläranlagen verwendbar. Außerdem
behindert die auch am Austragende der Schleudertrommel noch verhältnismäßig dicke
Flüssigkeitsschicht und die durch die Trommeldrehung in dieser hervorgerufene Verwirbelung
der Flüssigkeit das Absetzen der feinkörnigen Feststoffe auf dem Filtermittel des
Siebes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mängeln der bekannten
Volhnantelzentrifuge dadurch zu begegnen, daß die obere Trommelöffnung mittels einer
Verstellvorrichtung dem jeweiligen Durchmesser der auf dem Trommelmantel anwachsenden
Festgutschicht so anpaßbar ist, daß die beim Aufsteigen in der Schleudertrommel
die schwer sedimentierbaren Feststoffe mitführende Flüssigkeit das obere Trommelende
in Filmstärke mit geringer Fließgeschwindigkeit erreicht. In vorteilhafter Weise
ist die Verstellvorrichtung von einer Irisblende, einem aufblasbaren Schlauch od.
dgl. gebildet.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß infolge der geringen Stärke
des Flüssigkeitsfilmes der Absetzweg der schwer sedimentierbaren Feststoffteilchen
außerordentlich kurz ist, so daß diese Teilchen bei ihrer geringen Fließgeschwindigkeit
bzw. der langen Verweilzeit in der Schleudertrommel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft
sehr schnell mit Trommelmantel in Kontakt kommen und an diesem durch ihre Adhäsion
haften bleiben. Die geringe Fließgeschwindigkeit und die geringe Stärke des Flüssigkeitsfilms
verhindern hierbei ein Zurückbleiben der Flüssigkeit entgegen der Trommeldrehrichtung
und damit Strömungswirbel, die ein Ablösen der abgesetzten kolloidalen Feststoffe
vom Trommelmantel hervorrufen können. Weiterhin wird durch die geringe Flüssigkeitsschichtstärke
der Flüssigkeitsdruck kleingehalten, denn, wie Versuche gezeigt haben, beeinträchtigen
bzw. verhindern große Flüssigkeitsstärken bzw. die sich hieraus ergebenden hohen
Flüssigkeitsdrücke das Absetzen der Feststoffe. Um zu verhindern, daß die abgesetzten
schwer
sedimentierbaren Feststoffe von der Flüssigkeit über den
oberen Trommelrand gespült werden, kann der Durchmesser der Schleudertrommel am
oberen Austragende für die Flüssigkeit durch die Verstellvorrichtung entsprechend
der Stärke der Absetzschicht verkleinert werden, so daß der Schleuderbetrieb längere
Zeit aufrechterhalten werden kann.
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Durch diese Maßnahmen werden der angestrebte hohe Klärungsgrad der
Flüssigkeit sowie die weitgehende Entwässerung des Feststoffes gewährleistet. Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der Zentrifuge nach der Erfindung ist darin zu sehen,
daß diese nach dem Durchlaufverfahren arbeitet, d. h. daß der Schleudervorgang nur
während des verhältnismäßig selten vorkommenden kurzzeitigen Feststoffaustragens
unterbrochen werden muß. Die an organischen Stoffen reichen Feststoffe können entweder
unmittelbar als wertvolles Düngemittel verwendet werden oder auch dem zur Kompostherstellung
verwendeten Müll zugegeben werden, da diese Feststoffe nicht nur dem Müll den zur
Heißvergärung erforderlichen Feuchtigkeitsbedarf zuführen, sondern auch den pflanzlichen
Nährwert des Kompostes wesentlich erhöhen.
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Insbesondere ist von wesentlichem Vorteil, daß die über das offene
Trommelende überlaufende Flüssigkeit beim Abschleudern versprüht wird und dadurch
eine Oberflächenvergrößerung erfährt, so daß in dieser eine für die nachfolgende
biologische Nachklärung günstige Sauerstoffanreicherung eintritt.
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Die Zentrifuge nach der Erfindung zeichnet sich durch Einfachheit
und Zuverlässigkeit aus und kann vorteilhaft außer zum Klären von Frisch- und Faulschlamm
auch zum Trennen bzw. Reinigen anderer Suspensionen, wie sie in der Industrie und
im Bergbau anfallen, verwendet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im I;ängsmittelschnitt durch die Schleudertrommel schematisch dargestellt.
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Zum Trennen der Flüssigkeit vom Feststoff des Abwasserschlammes kommunaler
Entwässerungsanlagen ist eine Vollmantelzentrifuge mit einer stehend gelagerten,
langgestreckten zylindrischen Schleudertrommell vorgesehen. In dieser Trommel soll
die Flüssigkeit des Abwasserschlammes so weit geklärt werden, daß ihre Einleitung
in eine biologische Kläranlage möglich ist, wozu ein Feststoffgehalt von höchstens
1 % gefordert wird. Gleichzeitig erfolgt durch den Flüssigkeitsentzug des gesamtenFeststoffes
des Abwasserschlammes dessen weitgehende Entwässerung, so daß der Wärmebedarf zur
thermischen Trocknung bzw. der Platzbedarf der Trockenbeete bei natürlicher Trocknung
verringert wird. Die Schleudertrommel 1 ist im Durchmesser so bemessen bzw. mit
einer solchen Drehzahl angetrieben, daß eine etwa der 300fachen Schwerkraft entsprechende
Zentrifugalkraft entsteht. Hierzu kann die Schleudertrommel 1 als ein Bestandteil
des Ankers ihres elektromotorischen Antriebes ausgebildet werden, über dessen Umfang
die der angestrebten Drehzahl entsprechende Anzahl Pole angeordnet sind. Das Schleudergut
wird durch ein bis in den Bereich des Trommelbodens 2 reichendes Einlaufrohr 3 laufend
in die Schleudertrommel 1 eingetragen. Die Zentrifuge arbeitet somit bis zum Erreichen
der höchstzulässigen Absetzmenge des Schlammfeststoffes in der Schleudertrommel
1 nach dem Durchlaufverfahren. Hierauf wird der in der Schleudertrommel 1 abgesetzte
Feststoff des Abwasserschlammes bei laufender Trommel und unterbrochenem Schleuderguteinlauf
ausgeräumt und der Klärungsvorgang bei wiedereingeschaltetem Schleudergutzulauf
fortgesetzt. Zum Ausräumen des Gutfeststoffes kann eine Schubbodenausräumung angewendet
werden.
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Der in die laufende Schleudertrommel 1 eingetragene Abwasserschlamm
steigt unter der Wirkung der Zentrifugalkraft auf der Innenfläche 4 des Trommelmantels
5 hoch, wobei der Flüssigkeitsspiegel die Mantelform eines Paraboloides 6 annimmt.
Dieser Flüssigkeitsspiegel nähert sich mit zunehmender Höhe immer mehr dem Trommelmantel
5, so daß die Stärke der Schleudergutschicht im Bereich der Feinklärzone
7 des Bereiches des oberen Trommelendes 8 nur gering ist. Während sich die gröberen
Feststoffe des Abwasserschlammes im unteren Teil des Hyperboloides, somit in der
Grobklärzone 9 ansammeln, werden die feinen, schwer sedimentierbaren und in der
Flüssigkeit schwebenden Feststoffe von dieser in die Feinklärzone 7 mitgenommen.
Infolge des sehr kurzen Absetzweges in der Feinklärzone 7 kommen die in dem Flüssigkeitsfilm
schwebenden Feinstfeststoffe unter der Wirkung der Zentrifugalkraft schnell mit
der Innenfläche 4 des Trommelmantels 5 in Berührung und werden durch die Adhäsion
von dieser Fläche festgehalten, während die hierdurch geklärte Flüssigkeit über
das obere Trommelende 8 abfließt. Für das Absetzen dieser schwer sedimentierbaren
Feststoffe ist weiterhin von besonderer Bedeutung, daß die Fließgeschwindigkeit
und der durch die geringe Stärke der Flüssigkeitsschicht in. der Feinklärzone 7
erhaltene Flüssigkeitsdruck sowie der Schlupf des Flüssigkeitsfilms gegenüber der
Trommeldrehung sehr klein sind, so daß praktisch keine den Absetzvorgang störenden
Flüssigkeitswirbel in dieser Flüssigkeitsschicht auftreten können. Die durch das
Feststoffabsetzen auf der Innenfläche 4 des Trommelmantels 5 anwachsende Festgutschicht
verlangt eine ständige Verengung der Öffnung des oberen Trommelendes 8, um ein Herausspülen
der in der Feinklärzone 7 bereits abgesetzten Feinstfeststoffe durch die abfließende
Flüssigkeit zu vermeiden. Hierzu dient eine als Irisblende ausgebildete Verstellvorrichtung
10, die mit anwachsender Schichtstärke des Festgutes auf dem Trommelmantel 5 jeweils
so weit geschlossen werden muß, daß ein Wehr zum Zurückhalten gegebenenfalls vom
Trommelmantel abgelöster, schwer sedimentierbarer Feststoffe entsteht.