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Die Erfindung betrifft einen Stoffänger für die Zellstoff-, Holzstoff-,
Papier- und Pappindustrie zum Sedimentieren von Feststoffen aus einer Suspension,
bestehend aus einem im wesentlichen trichterförmigen Behälter, dessen Öffnungswinkel
zwischen 40 und 80° liegt, und aus zu diesem Trichter koaxial umlaufenden Rührwerkzeugen.
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Ein solcher Trichterstoffänger gehört zu den ältesten in der Papierindustrie
bekanntgewordenen Abwasser-Kläreinrichtungen. Er kann z. B. eingesetzt werden zum
Rückgewinnen von Fasermaterial aus dem an der Papier- oder Kartonmaschine anfallenden
Überschußwasser, wobei sowohl die Fasern als auch das geklärte Wasser wieder verwendet
werden. Häufig wird der Triehterstoffänger aber auch zur Klärung des aus einer Anlage
abfließenden Restabwassers vor dessen Einleitung in den Vorfluter verwendet.
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Die wesentlichen Vorzüge des Trichterstoffängers sind seine durch
die Kegelform bedingte gute Klärwirkung, die sich in der kurzen Verweilzeit der
Suspension ausdrückt, sowie seine stetige Arbeitsweise, ferner die durch den einfachen
Aufbau bedingten, gegenüber anderen Systemen viel kleineren Anschaffungskosten.
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Die bekannten Trichterstoffänger haben jedoch den Nachteil, daß der
sedimentierte, in der Trichterspitze sich ansammelnde Stoff bei weitem nicht die
Stoffdichten erreicht, die mit anderen Klärsystemen erzielt werden. Kommt man bei
Flotationsstoffängern und Räumerbecken auf Stoffdichten von etwa 20 g je Liter und
bei Drehfiltern mit Walzenabnahme auf 80 bis 300 g je Liter, so belaufen sich die
Stoffdichten des sedimentierten Stoffes in den bisher verwendeten Bauarten von Trichterstoffängern
nur auf etwa 10 g je Liter.
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Bei einem bekannten Trichterstoffänger (deutsche Patentschrift 222
115) sind im Trichter in der Nähe der Innenwandung umlaufende Rührwerkzeuge vorgesehen.
Durch diese sollen im Stoffwasser Bewegungen zu dem Zweck hervorgerufen werden,
um die sich den Wandungen nähernden oder bereits darauf niedergesunkenen Sinkstoffe
wieder in den Flüssigkeitsraum zurückzudrängen. Diese Rührwerkzeuge sollen also
lediglich ein Hängenbleiben der Sinkstoffe an der Innenwandung verhindern; eine
Eindickung der Sinkstoffe können sie nicht bewirken.
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Bei den bekannten Trichterstoffängern enthält also der sedimentierte,
aus der Trichterspitze abgezogene Stoff noch sehr große Wassermengen. Dies hat -
z. B. im Falle des Einsatzes eines Trichterstofffängers zur Faserrückgewinnung aus
dem überschußwasser einer Papiermaschine - zur Fole, daß dem der Papiermaschine
zuströmenden frischen Stoff zusammen mit den rückgewonnenen Fasern große Wassermengen
zugegeben werden, die dem System nach dem Blattbildungsvorgang zusammen mit dem
übrigen überschußwasser entzogen und dem Trichterstoffänger wieder zugeführt werden
müssen. Der Trichterstoffänger wird also um so stärker belastet, je geringer die
Stoffdichte des sedimentierten Stoffes ist. Entsprechend groß müssen der Trichterstoffänger
und die dazu gehörenden Pumpen und Rohrleitungen dimensioniert werden. In vielen
Fällen ist deshalb die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Trichterstoffängern
für den genannten Zweck in Frage gestellt. Daran würde sich auch dann nichts ändern,
wenn man den sedimentierten Stoff schon innerhalb der Stoffaufbereitung dem frischen
Stoff beimischen würde.
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Aber auch bei Verwendung des Trichterstoffängers zur Restabwasserklärung
wirkt sich der geschilderte Nachteil sehr ungünstig aus; denn die sehr hohe Verdünnung
aufweisenden sedimentierten Stoffe verlangen zur weiteren Eindickung Entwässerungsmaschinen
mit entsprechend großer Kapazität. Darüber hinaus können gewisse Entwässerungsgeräte,
wie Vakuumfilter oder Filterpressen, die als einzige bei schlecht entwässerbaren
Stoffen einen genügend hohen Entstoffungswirkungsgrad aufweisen, für die großen
Mengen nicht mehr rationell eingesetzt werden.
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Um diese Nachteile der bekannten Trichterstofffänger zu beseitigen,
wird ein eingangs beschriebener Stoffänger vorgesehen, der gemäß der Erfindung durch
die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet ist: a) die Rührwerkzeuge
sind in an sich bekannter Weise als Stäbe ausgebildet, die sich im wesentlichen
in Absetzrichtung der Feststoffe erstrecken; b) die Stäbe sind derart zwischen Achse
und Wand des Trichters verteilt, daß sie beim Umlaufen den gesamten Trichterquerschnitt
erfassen; c) die Stäbe sind nur in der unteren Hälfte des Trichters angeordnet.
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Bei einem derart ausgebildeten Trichterstoffänger kann im oberen Behälterbereich
der Sedimentationsvorgang völlig ungestört verlaufen, während sich im untern Behälterbereich
eine erhebliche Eindickung des sedimentierten Stoffes vollzieht. Somit erzielt man
unter Beibehaltung der bekannten Vorzüge des Trichterstoffängers den großen Vorteil,
daß nun der sedimentierte, aus der Trichterspitze abgezogene Stoff viel kleinere
Wassermengen enthält, die - bei Verwendung des Trichterstoffängers zur Faserrückgewinnung
z. B. an der Papiermaschine - ohne betriebliche Nachteile dem frischen Stoff zusammen
mit den rückgewonnen Fasern vor der Papiermaschine zugegeben werden können. Die
Menge an Überschußwasser wird dabei gegenüber der Verwendung von bekannten Trichterstoffängern
wesentlich verringert und somit die Belastung des Trichterstoffängers fühlbar reduziert,
d. h., der Trichterstoffänger und die dazugehörenden Pumpen und Rohrleitungen können
kleiner dimensioniert werden. Auch bei Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten
Trichterstofffängers zur Restabwasserklärung wirkt sich die höhere Stoffdichte des
sedimentierten Stoffes sehr vorteilhaft aus; denn nun können in sehr wirtschaftlicher
Weise Vakuumfilter und Filterpressen dem Trichterstoffänger nachgeschaltet werden.
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Es ist zwar bei sehr flachen und mit angenähert ebenen Böden versehenen
Klärbecken für kommunale Abwässer bekannt, an der tiefsten Stelle des Klärbeckens
zum Beschleunigen der Schlammeindickung eine mit einem umlaufenden Stangenrost versehene
Schlammtasche vorzusehen, in die der Schlamm mittels einer Schaber- oder Räumeinrichtung
gefördert wird.
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Im Gegensatz zu diesen im wesentlichen horizontal durchströmten Klärbecken
hat der trichterförmige Behälter eines Trichterstoffängers für die Papierindustrie,
wie schon erwähnt, einen Öffnungswinkel
zwischen 40 und 80°. Auf
Grund dieser Form strömt hier das zu klärende Abwasser im wesentlichen vertikal
durch den Behälter. Dabei wandern die sich absetzenden Feststoffe von selbst zur
Trichterspitze und somit zur Abzugsöffnung, während das geklärte Wasser von der
Einlaßöffnung nach oben steigt. Eine Schaber- oder Räumereinrichtung ist also bei
Trichterstoffängern nicht erforderlich.
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Um die Eindickwirkung noch zu verstärken, ist gemäß einem weiteren
Gedanken der Erfindung zusätzlich ein an sich bekannter Schwingungserreger vorgesehen.
Dieser kann entweder am Trichter selbst oder am Rührer angeordnet werden.
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Zweckmäßig ist der Schwingungserreger, einem weiteren Gedanken der
Erfindung zufolge, bei einem durch eine Trennfuge in einen oberen, feststehenden
Teil und in einen unteren, beweglichen Teil unterteilten Behälter am unteren Teil
angeordnet, wobei die Trennfuge mit einer flexiblen Manschette abgedichtet und die
Abzugsleitung für den sedimentierten Stoff über ein flexibles Rohrstück am unteren
Teil angeschlossen ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 eine grundlegende Anordnung eines Trichterstoffängers
im Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt durch den Trichterstofffänger längs
der Linie 11-II der F i g. 1, F i g. 3 eine Ansicht auf die Rührwerkzeuge mit vertikaler
Anordnung der Stäbe, F i g. 4 einen Trichterstoffänger mit Schwingungserreger, teilweise
im Längsschnitt.
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Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Trichterstofffänger
1 hat einen Öffnungswinkel von etwa 60° und weist in seinem unteren Teil
koaxial umlaufende Rührwerkzeuge auf, welche aus Stäben 2 und einer Antriebswelle
3 gebildet sind. Die parallel zur Trichterwand verlaufenden Stäbe liegen in einerAxialebene.
Das zu klärende faserstoffhaltige Abwasser fließt durch eine Leitung 4 in den Trichter
ein; das geklärte Wasser steigt nach oben und fließt über einen überlauf 5 durch
eine Leitung 6 ab, während die Feststoffe nach unten absinken, dort durch langsames
Umlaufen der Stäbe 2 eingedickt und durch eine Leitung 7 mit Ventil 8 abgezogen
werden. Die in F i g. 3 dargestellten Rührwerkzeuge unterscheiden sich von denen
der F i g. 1 dadurch, daß die Stäbe 2 vertikal angeordnet sind.
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Abweichend von der Anordnung der Stäbe 2, 2 a in einer Axialebene
sind auch andere Anordnungen möglich. In jedem Falle kommt es aber darauf an, wie
aus der Zeichnung ersichtlich, daß sich die Stäbe 2, 2 a im wesentlichen in der
Richtung der Absinkbewegung der Feststoffe erstrecken und daß sie derart zwischen
Achse und Wand des Trichters 1 verteilt sind, daß sie beim Umlaufen den ganzen Trichterquerschnitt
erfassen. Die Wirkung der Stäbe beruht darauf, daß die Feststoffe in den beim langsamen
Umlaufen der Stäbe auf deren Rückseite entstehenden Kanälen leichter nach unten
gleiten können.
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Bei dem in F i g. 4 dargestellten Trichterstoffänger ist der Behälter
durch eine Trennfuge in einen oberen, feststehenden Teil 1 a und in einen unteren,
beweglichen Teil 1 b unterteilt. Der obere Teil 1 a ist auf Ständern abgestützt,
während der untere Teil 1 b über eine mit diesem fest verbundene Platte
12 und Federn 14 an den Ständern aufgehängt ist. Auf der Platte
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ist ein Schwingungserreger 13 befestigt, der den unteren Behälterteil 16
in Schwingung versetzt. Die Trennungsfuge ist durch eine flexible Manschette
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abgedichtet; die Abzugsleitung 7 für den sedimentierten Stoff ist über
ein flexibles Rohrstück 11 am unteren Behälterteil 1 b angeschlossen.