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Verfahren zur Regelung des Trübeabzuges aus Eindickern Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Regelung des Trübeabzuges aus zwei oder mehreren Eindickern.
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Zur Eindickung von Trüben werden in der Aufbereitung vielfach sogenannte
Klärspitzen verwendet.
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Diese bestehen aus einem oder mehreren trichterförmigen Behältern,
in denen der Schwerstoffder Trübe nach unten sinkt, während Wasser über einen höher
gelegenen Abfluß abgezogen wird. Da meist mehrere Klärspitzen in einer Aufbereitungsanlage
in Betrieb sind, ist es schwierig, den Trübeabzug aus allen Klärspitzen derart einzustellen,
daß die Gesamtmenge der abgezogenen Trübe dem Bedarf der angeschlossenen Aufbereitungsmaschinen
entspricht und daß gleichzeitig eine Verstopfung der Abzugsleitungen einzelner Klärspitzen
infolge zu hoher Eindickung vermieden werden kann.
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Eine Steuerung von Hand erfordert den Einsatz von erfahrenem Bedienungspersonal
und wirkt sich auch deshalb nachteilig aus, weil eine sichere Beurteilung der Eindickung
der abgezogenen Trübe und ein Wichteausgleich zwischen den einzelnen Teilströmen
nicht möglich ist. Dadurch kann es vorkommen, daß die Abzugsleitungen einzelner
Eindicker verstopft werden.
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Es ist bereits vorgeschlagen, jedoch nicht vorveröffentlicht worden,
den Trübeabzug aus zwei oder mehreren Eindickern derart zu regeln, daß mit Hilfe
eines Differenzdruckmeßwerkes aus dem Meßwert für die Trübewichte eines Teilstromes
und dem Meßwert für die gesamte Trübemenge je ein Stellglied an jedem Eindicker
verändert wird. Die Regelung erfolgt demnach durch zwei miteinander verbundene Regelkreise.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung des Trübeabzuges
aus zwei oder mehreren Eindickern zu schaffen, mit dessen Hilfe der Trübeabzug auch
bei einer verhältnismäßig großen Anzahl von Eindickern in einfacher und vorteilhafter
Weise geregelt werden kann, wobei die Wichte aller abgezogenen Teilströme gleich
hoch ist und Wichteänderungen eines Teilstromes durch entsprechende Wichteänderungen
der anderen Teilströme ausgeglichen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß die Trübe aus jedem Eindicker in zwei voneinander getrennten Teilströmen abgezogen
wird wobei der Durchfluß (je Zeiteinheit gefördertes Volumen) des einen Teilstromes
in Abhängigkeit von seiner Wichte gesteuert und der Durchfluß des zweiten Teilstromes
in Abhängigkeit von der Summe des aus allen Eindickern abzuziehenden Durchflusses
geregelt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedem Eindicker
eine Wichtemeßeinrichtung zugeordnet, welche den Durchfluß des aus jedem Eindicker
abgezogenen ersten Teilstromes über Stellglieder steuert; ferner ist ein Behälter
vorgesehen, in welchen alle Teilströme der Eindicker münden, wobei in dem Behälter
eine Mengenmeßeinrichtung vorgesehen ist, welche den Durchfluß der aus den Eindickern
abgezogenen zweiten Teilströme über Stellglieder regelt.
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Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß der Regelkreis für
die Regelung des Trübevolumens und der Steuerkreis für die Trübewichte vollkommen
getrennt arbeiten. Die Rückwirkungen sind demgemäß um so geringer, je größer die
Anzahl der beteiligten Eindicker ist. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich daher
mit besonderem Vorteil bei einer großen Anzahl von Eindickern anwenden.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine Anordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Eindicken mit zwei Trübeabzugsstellen
je Eindicker, Fi F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für Eindicker, die nur
einen Trübeabzug je Eindicker besitzen.
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Der Trübeabzug aus beispielsweise drei Eindickern 1, 2 und 3 soll
auf die erfindungsgemäße Weise geregelt werden. Jeder der Eindicker 1 bis 3 ist
zu diesem Zweck mit zwei Abzugsstellen la, Ib, 2a, 2b, 3a, 3b versehen, welche die
Trübe über Rohrleitungen 4 bis 9 einem Sammelbehälter 10 zuleiten. Eine Pumpe 11,
deren Förderleistung dem Trübebedarf der nachgeschalteten Aufbereitungsmaschinen
angepaßt ist, fördert die Trübe aus dem Behälter 10 zu den Aufbereitungsmaschinen.
Unter jeder Abzugsstelle 1 a, 1 b, 2a, 2b, 3a, 3b ist je ein Stellglied 12 bis 17
angeordnet,
mit dessen Hilfe der Abzugsquerschnitt und somit das
abgezogene Trübevolumen verändert werden kann.
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Die Stellglieder bestehen im wesentlichen aus einem Ventil oder Schieber,
einem Steuerkopf und einem Motor zur Verstellung des Schiebers oder Ventils.
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Zwischen den Abzugsstellen la, 2 a, 3a und den Rohrleitungen 4, 5
und 6 ist je eine Wichtemeßeinrichtung 18, 19 und 20 vorgesehen, mit deren Hilfe
die Stellglieder 12, 14 und 16 betätigt werden können.
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Die Wichtemeßeinrichtungen 18, 19 und 20 bestehen beispielsweise aus
einer Meßstrecke, in die zwei von Druckluft durchströmte Tauchrohre verschieden
tief eintauchen. Der mit Hilfe der beiden Tauchrohre in jeder Wichtemeßeinrichtung
gebildete Differenzdruck stellt ein direktes Maß für die Trübewichte dar und wird
verstärkt den Stellgliedern 12, 14 und 16 zugleitet. Die Stellglieder 12, 14 und
16 sind dabei so eingestellt, daß sie bei Verringerung der Wichte der aus den Abzugsstellen
la, 2a und 3a abgezogenen Trübe den Durchfluß durch Herabsetzung des Strömungsquerschnittes
verringern. Dadurch tritt eine Erhöhung der Trübewichte ein, da der Trübe eine längere
Zeitdauer zur Eindickung zur Verfügung steht. Analog vergrößern die Stellglieder
12, 14, 16 den Querschnitt, wenn die Trübewichte steigt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht,
kann demgemäß die Wichte jedes Teilstromes la, 2a, 3a aus den Eindickern 1, 2 und
3 getrennt gesteuert werden.
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In dem Behälter 10 ist eine Mengenmeßeinrichtung21 vorgesehen, welche
den Trübestand in dem Behälter 10 und somit bei konstanter Förderleistung der Pumpe
11 den Gesamttrübefluß aus den Rohrleitungen 4 bis 9 mißt. Die Mengenmeßeinrichtung
21 besteht beispielsweise aus einem in den Behälter ragenden Tauchrohr, das von
Druckluft durchströmt wird. Der sich einstellende Druck ist ein Maß für den Gesamt-Trübezufluß
aus den Rohrleitungen 4 bis 9 und wird verstärkt den Stellgliedern 13, 15 und 17
zugeleitet. Die Stellglieder 13, 15 und 17 sind derart eingestellt, daß alle drei
bei Absinken des Trübespiegels in dem Behälter 10 um einen gleichen Betrag weiter
geöffnet werden. Bei zunehmendem Behälterstand werden die Stellglieder gemeinsam
um einen gleichen Betrag wieder geschlossen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wie folgt: Bei Inbetriebnahme
der mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ausgerüsteten Eindicker werden die
Stellgieder 12 bis 17 derart eingestellt, daß durch jedes Stellglied in den Behälter
10 etwa ein Sechstel des Trübevolumens V fließt, das von der Pumpe 11 gefördert
werden soll. Im Laufe des Betriebes kann die Regelanlage durch zwei Einflüsse gestört
werden: 1. Durch Änderung des Trübestandes in dem Behälter 10, die durch veränderte
Förderleistung der Pumpe 11 oder durch veränderte Trübezufuhr aus den Leitungen
4 bis 9 hervorgerufen sein kann. Nimmt die Trübezufuhr beispielsweise um einen Betrag
v zu, so spricht das Mengenmeßgerät 21, welches auf einen vorgegebenen Sollwert
eingestellt ist, an, und bewirkt eine Drosselung der Trübezufuhr um den Betrag v,
wobei jedes der Stellglieder 13, 15 und 17 entsprechend dem Betrag v/3 so lange
geschlossen wird, bis der am Mengen meßgerät 21 eingestellte Sollwert wiederum erreicht
ist. Bei einer Verringerung der Trübezufuhr verläuft der Regelvorgang sinngemäß
umgekehrt.
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2. Durch Änderung der Trübewichte in einem oder mehreren der Eindicker
1 bis 3. Ein Anstieg der Trübewichte, beispielsweise in dem Eindicker 1, wird von
dem Wichtemeßgerät 18 erfaßt. Das Wichtemeßgerät 18 bewirkt dann, daß das Stellglied
12 um einen Betrag u geöffnet wird, so daß die Trübewichte absinkt. Die erhöhte
Trübezufuhr durch die Rohrleitung 4 in den Behälter 10 bewirkt einen Trübeanstieg,
der von der Mengenmeßeinrichtung 21 erfaßt wird. Über die Mengenmeßeinrichtung 21
werden daraufhin die Stellglieder 13. 15 und 17 entsprechend dem Betrag u/3 geschlossen.
so daß das insgesamt zugeführte Trübevolumen konstant bleibt. Durch das Schließen
der Stellglieder 13, 15 und 17 erhöht sich die Wichte der aus allen Eindickern 1,
2 und 3 abgezogenen Teilströme gleichmäßig um einen bestimmten Betrag, wobei die
Wichte jedes einzelnen Teilstromes gleich hoch ist wie die Wichte der anderen beiden
Teilströme. Die Wichten der einzelnen Teilströme sind daher stets ausgeglichen.
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Bei einer Verringerung der Trübewichte verläuft der Regelvorgang
sinngemäß umgekehrt.
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Durch die beschriebenen Steuer- und Regelvorgänge wird also erreicht,
daß die Summe aller Teilströme (Q) konstant (c) bleibt. Dies läßt sich durch die
Gleichung darstellen.
Vor Inbetriebnahme der Anlage werden die Stellglieder 12 bis 17 derart eingestellt,
daß durch je zwei zu einem Eindicker gehörige Stellglieder ein Grunddurchfluß (Q0)
abgezogen wird, der gleich der Summe aller Teilströme Q geteilt durch die Anzahl
der Eindicker (n) ist:
Die Teilströme (Q) werden dann im Betrieb in Abhänigkeit von der Trübewichte um
einen Betrag AQw verändert nach der Gleichung Q = Qo ~ 2 Qrl (3) Der Trübeabzug
läuft bei Inbetriebnahme einer beliebigen Eindickerzahl (n) folgendermaßen ab: Qol
+ Qu H Qo3 ... Qoit Qon = C. (4) Eine Änderung der Trübewichte beispielsweise in
dem Eindicker 1 macht sich nun durch eine Veränderung des Trübedurchflusses um den
Betrag SQwl bemerkbar, da das Stellglied 12 den Abzugsquerschnitt im Eindicker 1
verändert hat. Die Gleichung (4) ist dann gestört: Qol l Q < Q0 + Qo3... Q Qon
Ü c.
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Um die durch die Größe JQw, hervorgerufene Störung zu beseitigen,
wird der Gesamtdurchfluß durch die Stellglieder 13, 15 und 17 nachgeregelt, so daß
er wieder konstant ist: Qol + #Qw1 # #Qw1 - Q02 # #Qw1 n n 03 2 Qzz l ci, Qwi Q03
eo - -- n . . . 71 (5) Wie aus Gleichung (5) hervorgeht, bleibt der Gesamtdurchfluß
v Q konstant; Wichteveränderungen
eines Teilstromes teilen sich
dabei gleichmäßig auf alle Teilströme auf.
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Die Stellglieder 12 bis 17 können mit Anschlägen versehen sein, die
ein vollständiges Schließen der Abzugsquerschnitte durch die Regelanlage verhindern.
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Dadurch bleibt stets ein Mindestdurchfluß durch die Stellglieder 12
bis 17 erhalten, so daß Verstopfungen der Rohrleitungen 4 bis 9 und der Abzugsstellen
la bis 3b wirksam vermieden werden können.
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Die Mengenmeßeinrichtung 21 kann überdies noch mit einem optischen
oder akustischen Signal verbunden sein, das bei unzulässig hohem Trübestand in dem
Behälter 10, beispielsweise durch Ausfall der Pumpe 11, anspricht.
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Wie F i g. 2 zeigt, läßt sich das erfindungsgemäße Regelverfahren
auch bei Eindickern anwenden, die nur eine Abzugsstelle besitzen. Es müssen jedoch
mindestens zwei Eindicker vorhanden sein. In diesem Falle braucht lediglich der
Trübeabzug aus jedem Eindicker durch ein Hosenrohr 22 in zwei Teilströme zerlegt
zu werden, die dann auf die oben beschriebene Weise geregelt werden können.
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Zur Steuerung des Wichteausgleiches ist dann der F i g. 1 entsprechend
ein Stellglied 23 und zur Regelung des gesamten Trübedurchflusses ein Stellglied
24 vorgesehen.
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Ausführungsbeispiel Die in Fig. 1 dargestellte Eindickeranlage wird
je Stunde mit 100 m3 Abwasser einer Kohlenwäsche beschickt, dessen Feststoffanteil
(Gemisch aus Kohle-und Bergeteilen) ein spezifisches Gewicht von 1,5 besitzt. Im
Normalfall beträgt der Gehalt des Abwassers an Feststoff 250 g/l, und dieser weist
folgenden Kornaufbau auf:
| Korngröße Anteil |
| in mm in Gewichtsprozent |
| unter 0,1 15 |
| 0,1 bis 0,5 35 |
| 0,5 bis 2,0 50 |
| 100 |
Der Feststoffgehalt des eingedickten Schlammes soll im Mittel 450 g/l betragen.
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Der Zulauf des Abwassers erfolgt in den Eindicker 1.
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Der Überlauf des Eindickers 1 geht in den Eindicker 2 und der Überlauf
dieses Eindickers in den Eindicker 3.
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Der Überlauf des Eindickers 3 besteht aus weitgehend geklärtem Wasser,
das im Kreislauf wieder in die Kohlenwäsche zurückgeführt wird. Bei dieser Hintereinanderschaltung
der Eindicker werden die Feststoffe in der Korngröße von 0,5 bis 2 mm vorwiegend
in dem Eindicker 1 abgeschieden, diejenigen in der Korngröße von 0,1 bis 0,5 mm
vorwiegend in dem Eindicker 2 und diejenigen unter 0,1 mm vorwiegend in demEindicker3.
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Entsprechend obigem Kornaufbau wird also der Feststoff so auf die
einzlenen Eindicker verteilt, daß in dem Eindicker 1 etwa 500/o, in dem Eindicker
2 etwa 35010 und in dem Eindicker 3 etwa 15°/o des Feststoffes anfallen.
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Bei dem genannten Feststoffgehalt des dem Eindickersystem im Normalfall
zufließenden Abwassers von 250 g/l und einem spezifischen Gewicht des Feststoffes
von 1,5 enthält das Abwasser je Liter 250: 1,5 = 167cm3 Feststoff und demgemäß 1000
- 167 = 833 cm3 Wasser. Bei Eindickung des Abwassers
auf den gewünschten Mittelwert
von 450 g Feststoffgehalt je Liter besitzt der anfallende Schlamm je Liter 450:
1,5 = 300 cm3 Feststoff und 1000 - 300 = cm3 Wasser. Dies bedeutet, daß je Liter
Abwasser 833 - 700 = 133 133 cm3 geklärtes Wasser über den Überlauf des Eindickers
3 abfließen. Bei einer stündlichen Zulaufmenge von 100 m3 Abwasser werden also je
Stunde 13,3 m3 Wasser und 100 bis 13,3 = 86,7 m3 eingedickter Schlamm gewonnen.
Auf diese Schlammenge entfallen entsprechend der obenerwähnten Feststoffverteilung
in den einzelnen Eindicken 500/o aus dem Eindicker 1, 350/, aus dem Eindicker 2
und 150/, aus dem Eindicker 3. Dementsprechend werden die Stellglieder der einzelnen
Abzugsspitzen der Eindicker 1 bis 3 bei der Inbetriebsetzung der Anlage so eingestellt,
daß aus dem Eindicker 1 je Stunde 0,5-86,7 43,35 aus aus dem Eindicker 2 0,35 86,7
= 30,35 m3 und aus dem Eindicker 3 0,15 86,7 = 13,00 m3 eingedickter Schlamm abgezogen
werden. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß aus allen Eindickern ein gleichmäßig
eingedickter Schlamm ausfließt. Dabei wird die in jedem Eindicker anfallende Schlammenge
durch entsprechende Einstellung der Stellglieder je zur Hälfte durch die Rohre 4,
7 bzw. 5, 8 bzw. 6, 9 in den Behälter 10 geleitet.
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Sobald der eingedickte Schlamm in dem Behälter 10 eine gewisse Niveauhöhe
(Sollhöhe) erreicht hat, wird die Pumpe 11 eingeschaltet. Diese ist so bemessen,
daß sie aus dem Behälter 10 die gleiche Schlammenge zu der Weiterverarbeitungsstelle
fördert, wie dem Behälter 10 aus den Röhren 4 bis 9 des Eindickersystems zuströmt
und demgemäß die Sollhöhe im Behälter erhalten bleibt.
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Im Laufe des Betriebes kann die Eindickeranlage durch zwei Einflüsse
gestört werden: 1. durch Schwankungen der im Behälter 10 befindlichen Schlammenge,
beispielsweise durch Änderungen des Schlammzulaufs und/oder der Förderleistung der
Pumpe 11, 2. durch Änderungen des Eindickungsgrades des Schlammes in einem oder
mehreren Eindickern infolge Änderungen des Feststoffgehaltes (g/l) des zu klärenden
Abwassers und/oder des Kornaufbaues des Feststoffes.
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Nimmt z. B. die im Behälter 10 anstehende Schlammmenge infolge einer
vergrößerten Zulaufmenge aus einem der Eindicker zu, so spricht das auf eine bestimmte
Niveauhöhe des Schlammes eingestellte Mengenmeßgerät 21 an, und dieses wirkt so
auf die Stellglieder 13, 15 und 17 ein, daß der Schlammdurchfluß durch jedes der
Rohre 7, 8 und 9 um den gleichen Betrag verringert wird. Dieser Zustand hält so
lange an, bis der Sollwert für das Niveau im Behälter 10 wieder erreicht ist. Beim
Absinken des Schlammes unter die Sollhöhe verläuft der Regelvorgang sinngemäß umgekehrt.
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Ändert sich der Feststoffanteil des zu klärenden Abwassers z. B.
in der Weise, daß die Menge des gröberen Kornes zunimmt, so steigt auch der Feststoffgehalt
und damit die Wichte des im Eindicker 1 anfallenden Schlammes an. Diese Wichteerhöhung
wird von dem Wichtemeßgerät 18 erfaßt. Übersteigt nun die Wichte einen bestimmten
maximalen Wert (z. B. entsprechend einem Feststoffgehalt des Schlammes von 500 g/l),
auf den das Wichtemeßgerät 18 eingestellt ist, so wirkt dieses in dem Sinne auf
das Stellglied
12 ein, daß der Schlammabzug durch das Rohr 4 vergrößert
und infolgedessen die Wichte des im Eindicker 1 anfallenden Schlammes absinkt. Der
vergrößerte Schlammabzug durch das Rohr 4 hat einen Niveauanstieg des im Behälter
10 aufgefangenen Schlammes zur Folge. Dieser Anstieg wird in der oben beschriebenen
Weise von dem Mengenmeßgerät 21 erfaßt, und dieses bewirkt über die Stellglieder
13, 15 und 17, daß der Schlammabzug durch jedes der Rohre 7, 8 und 9 gleichmäßig
gedrosselt wird. Auf diese Weise wird der erhöhte Schlammaustrag durch das Rohr
4 ausgeglichen, und die Gesamtmenge des dem Behälter 10 aus allen Eindickern zulaufenden
Schlammes auf die ursprüngliche Menge zurückgeführt. Da bei dem beschriebenen Regelvorgang
der Schlammabzug in jedem der Rohre 7, 8 und 9 um den gleichen Betrag gedrosselt
wird, steigt die hierdurch bedingte größere Eindickung in jedem Eindicker gleichmäßig
an, so daß aus jedem Eindicker wieder Schlamm von gleicher Wichte abgezogen wird.
Der erhöhte Schlammaustrag durch das Rohr 4 dauert so lange, bis die Eindickung
im Eindicker 1 wieder unter dem genannten Maximalwert der Schlammwichte entsprechend
einem Feststoffgehalt des Schlammes von 500 g/l abgesunken ist.
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Bei einer Verringerung der Wichte des in einem der Eindicker anfallenden
Schlammes unter einen Minimalwert (z. B. entsprechend einem Feststoffgehalt des
Schlammes von 400 g/l), auf den die Wichtemeßgeräte eingestellt sind, verläuft der
Regelvorgang sinngemäß umgekehrt.