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Verfahren zum Entwässern von Abwasserschlämmen, insbesondere Schlämmen
kommunaler Herkunft.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Entwässern
von Abwasserschlämmen, insbesondere Schlämmen kommunaler Herkunft. Die Entwicklungen
und Versuche der letzten Zeit auf diesem stark forcierten Gebiet der Entwässerung
von Abwasserschlämmen, unter denen die Schlämme kommunaler Art zumeist den höchsten
Schwierigkeitsgrad darstellen, haben allgemein zu der Auffassung geführt. daß eine
sinnvolle, zweckmäßige und nicht zuletzt wirtschaftliche Lösung der problematischen
Aufgabenstellung nach dem derzeitigen Stand der Technik kaum möglich ist, Beobachtungen
der Erfinder führten zur Erkenntnis, daß sie an sich nur durch Filter erreicht werden
könnte.
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Unter den verschedenartigen Filter-Bauarten würde die selbsttätig
arbeitende Kammerfilterpresse t Rahmen einer rationellen Komposition der technischen
Möglichkeiten eindeutige Vorteile bieten, die besonders bei Anwendung des Schlamm-Asche-Verfahrens,
d.h. bei Zusatz von Asche oder anderen Arten von Filterhilfsmittel: zum Schlamm
vor der Filtration sehr Ausgeprägt sind Nun ermöglicht zwar der Zusatz von Asche
zum Schlamm die Filtratio des Mischsystems, verhindert aber nicht das Haften es
sich bei der Filtration - insbesondere von kommunalen Abwässern -ausbildenden Filterkuchens
am Filtermedium, t*B. Filtertuch, womit das Filtrationsverfahren vollkommen in Frage
gestellt ist Das Haften führt zu einer schnellen Verschmutzung und anschließenden
Verstopfung des Filtermediuma, ergibt eine verringerte Filterleistung und verhindert
einen selbittätigen Kuchenabwurf. Die Forderung eines automatisohen Verfahrensablaufes
d nicht erfüllt, die Pressen aUssen entleert werden, du Filtermedium muß häufig
gewaschen werden, und ftlr diese Maßnahmen ist eine unerwünschte manuelle Tätigkeit
erforderlich, die viel Personal vorlangt.
Die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens wird somit stark negativ beeinflußt, und der erhöhte Aufwand führt
zwangsläufig die Ökonomie des Verfahrens aus dem rationellen Bereich heraus.
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Bei Drehtiltern, vor allem bei Vakuum-Drehfiltern, ist es bekannt,
mit einer Filterhilfsschicht, einer sogenstnnten Precoat-Schicht, zu arbeiten, durch
die die vorgenannten Nachteile ausgeglichen würden, Jedoch ist hierbei das Entwässerungsresultat
unbefriedigend Bei Drehriltern ist der Einsatz einer Filterhilfsschicht relativ
einfach. Man speichert auf dem Filtermedium eine 6 - 8 cm starke Filterhilfsschicht,
die während der Filtration kontinuierlich in einer zweckmäßig dünnen Schichtstärke
mit dem sich ausgebildeten Filterkuchen allmählich entfernt wird Bei einer Filterpresse
jedoch liegen die Verhältnisse wesentlich anders, vor allem dadurch, daß die Speicherung
einer Filterhilfsschicht: auf dem Filtermedium theoretisoh unzweckmäßig und technisch
gar nicht möglich ist, Man mäßte die Filterhilfsschicht chargenweise allrbringen
und die Schichtstärke suf ein mögliches Minimum reduzieren. Daraus resultiert aber
die Forderung nach einer möglichst gLeichmäßigen dünnen Schichtstärke der Filterhilfsschicht,
die zudem im Hinblick auf die rationelle Filterleistung in einer möglichst kurzen
Zeit aufgebracht werden muß.
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Diese Art des Auftragens ist aber relativ schwierig. Da die bekannten
Filterhilfsmittel, z.B. Kieselgur, in ihrem spez. Gewicht im Bereich 2 bis 2,5 t/m3
liegen, begünstigen die Filterkammern die Sedimentation in die unteren Regionen.
Um dies zu vermeiden, wäre der Vorschlag aufzugreifen, die einzelnen Filterkammern
getrennt von unten im Geganstrom zur @edimentationsrichtung zu beschicken, um durch
die Aufwärtsstrbmung des Stromes den Absetztendenzen der Filterhilfsmtttel beim
Auftragen der Filterhilfsschicht entgegenzuwirken. Auf diese Weise käme man wohl
in die Lage, die Filtrationsbedingungen als solch im Rahmen der verfahrenstechnischen
Maßnahmen zu verbessern, nicht aber dazu, die Filterleistung wazentlich zu steigern
und das Verfahren zu rationslisieren. Der Vorgang des Aufbringens ist Ja kompliziert
und mit einem gewissen Zeitaufwand verbunden.
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Gemäß der Erfindung werden die Nachteile bei einem Verfahren zum Entwässern
von Abwasserschlämmen, insbesondere kommunaler Herkunft, mittels Filterpressen,
deren Filtermedium vor 3edem Schlammeintragen mit einer Filterhilrsschioht belegt
wird, dadurch beseitigt. daß das Filterhilfsmittel in einer Menge von 0,2 - 0,5
kg/m2 Filterfläche mit einer Trägerflüssigkeit vos ca.2-fachen des Kammervolumens
der Filterpresse und einer geringen Luftmenge mittels Turbulenzen hervorrufenden
Luftdruckes mit einer Strdmungsgeschwindigkeit, die einem Mehrfachen der Sedimentationsgesohnindig
keit des Filterhilfsmittels entspricht, auf das Filtermedium Aufgeschossen wird.
Um besondere Leitungen zu sparen und eine günstige Verteilung zu erreichen, erfolgt
die Zuleitung des Hilft mittels durch die Schlammzuführungsleitung der Filterpresse.
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Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäß der Erfindung
aus einem Druckwasserbehälter mit einer Dosiervorrichtung für die Filterhilfsmittel
in der Zulaufleitung, die mittels einer schwimmergesteuerten Verschlußklappe abschließbar
ist, einer Zuführungsleitung für die Trägerflüssigkeit, die im Oberteil des BehalÆers
mündet und deren Mündung auf die Verschlußklappe gerichtet ist, aus Druckluftmischdüsen
im Unterteil des DruakluRbbehälters, die an einen Druckluftspeicher angeschlossen
sind, aus einer Zuführungsleitung, aus dem Druckwasserbehälter zur Filterpresse
und aus Kommandogeräten, die vom Zustand des Druekwasserbehälters und dem Füllzustand
der Filterpresse die Vorbereitung der Filterhilfsschicht und den Fintrag der Filterhilfsschicht
in die Filterpresse steuern. Wie Versuche im technischen Maßstab bestätigten, lassen
dieses Verfahren und diese Apparatur eine wesentliche Verbesserung der Filtrationsbedlngungen
und der Filterleistung erreichen. Die Schichtstärke der Filterhilfsschicht läßt
sich im Rahmen der verfahrenstechnischenErfordernisse variieren, ohne daß die Gleichmäßigkeit
der Kornverteilung des Filterhilfsmittels wesentlich beeinflußt wird. Die Filterhilfsschicht
bildet damit eine Grenzschicht geringer Haftfähigkeit, die einen Kontakt zwischen
Filterkuchen und Filtermedium verhindert. Wesentlich ist insbesondere der Einsatz
von gespeicherter Druckluft und ihre Expansion von zum Beispiel 15 Atmosphären auf
4 - 5 atü Uberdru2k in einem Zeitraum von nur 2 Minuten. « Hierbei ist die Höhe
des Anfangsdruckes bei gegebener Filterpresse von wirtschaftlichen
Ablösens
der Filtarhilfsschicht beim anschließenden Einlassen des zu entwässernden Schlammes.
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Die Abbildung zeigt schematisch die Apparatur zum hydraulischpneumatischen
Aufschießen der Filterhilfsschicht.
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Der Druckwa@@erbe@@lte@ @s@ mit 3 bezeichnet, über ihm liegt der Bunker
2 zur die Filterhilfsmittel, z.B. Asche, und vor dem Ascheabgabestutzen 9 erne Zellenschleuse
1. Der Aschezugabestutzen 9 ist innerhalb des Behälters mittels einer Verschlußklappe
verschließbar, die durch die Schwimmer 10 am Schwenkarm der Verschlußklappe 8 auf
den Sitz gedrückt wird. An dem Oberteil des Druckwasserbehälters 3 ist die Leitung
6 mit dern RUckschlagventil 7 angeschlossen, die die TrgerflUssigkeit für die Filterhilfsmittel,
in diesem Falle den Filterablauf, aus dem Speicherbehälter 5 mittels der Pumpe 4
in den Druckwasserbehälter 3 fördert, Filtratwasser wird aus wirtschaftlichen Gründen
an Stelle von Fremdwasser gewählt. Der Austrittsstrahl ist auf die Abschlukklappe
8 gerichtet. Am oberen Ende des Druckwasserbehälters 3 ist über die Leitung 11 ein
Überlauf- und bzw. Entlüftungsventil 12 angeschlossen und hinter dienen ein Überlaufgefäß
15 wit einer Netzelektrode 13 und einem Überlaufrohr 14 mit einer Bohrung 16.
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Im unteren Teil des Druckwasserbehälters 3 sind Druckluftdüsen 19,
die über eine Leitung 20 und das Druckluftventil 17 an einen Druck luftapeicher
27 angeschlossen sind. 18 ist ein Druckluftventil in einer Direktleitung vom Speicherbehälter
27 zum Oberteil des Druckwasserbahälters 3, durch das Zusatzdruckluft von oben gegeben
werden kann. Aus dem Behälter 3 führt eine Leitung 23 mit dem Rückschlagventil 24
zur Falleitung 21 für Schlamm zur Filterpresse 22. Unterhalb der Filterpresse ist
die Auffangsammelrinne 2 für das Filtrat mit einer Zuleitung 26 zum Speicherbehälter
5.
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Der Verfahrensablauf ist folgender: Die Zellenschleuse 1 dosiert Asche
aus dem Aschebunker 2 dem, Druckwasserbehälter 3 zu. Gleichzeitig saugt eine Pumpe
4 Filtrat aus einem Speicherbehälter 5 ab und drückt dies über die Leitung 6 mit
Rückschlagventil 7 von oben in den Druckwasserbehälter 3.
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Der einlaufende Filtratstrahl ist auf die Verschlußklappe 8 gerichtet,
wo
er gebrochen wird0 Die Aschezugabe wird eine angemessene Zeit vor der Filtrataufgabe
beendet, damit die Verschlußklappe 8 von Ascheresten, die einen dichten ADschluß
des Aschezugabestutzens 9 verhindern könnten, befreit kird, Sobald der Flüssigkeitsstand
itr. Druckwasserbehälter 3 die Schwimmer 10 erreicht hat, beginnt nit zunehmendem
Füllungsgrad der Abschluß des Aschezugabestlltzens 9 durch die Verschlußklappe 8,
der beendet ist, sobald Uber Leitung 11 und das geöffnete Uberlaufventil 12 Filtrat
aus dem Druckwasserbehälter 3 austritt und im Uberlaufgefäß 15 den Kontakt zur Netzelektrode
13 herstellt, die die Kommandogabe für das Abschalten der Pumpe 4 und das Schließen
des Überlaufventiles 12 übernimmt. Die Vorbereitung der Filterhilfsschicht ist damit
beendet.
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Im Überlaufbehälter 15 ist zur Sicherheit ein Überlaufrohr 14 angeordnet.
In 14 ist eine Bohrung 16 angebracht, durch die nach dem Schließen des Ventiles
12 die restliche Kontaktflüssigkeit abläurt und die Netzelektrode 13 wieder freigibt.
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Die Vorbereitung der Filterhilfsschicht erfolgt während der Filtration
des aufzubereitenden Schlammes und wird selbsttätig im Zusammenhang mit der Arbeit
der Filterpresse gesteuert.
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Sobald ein Kontaktmanometer im Druckölkreis des hydraulischen Pressenverschlusses
bei Erreichen des Schließdruckes die Presse als "betrisbebereit" meldet, gibt ein
Kommandogsrät das Kommando für das Öffnen des Druckventils 17. Die in einem Druckluftbehälter
27 gespeicherte Druckluft von 15 atü tritt über die Leitung 20 und dl. Mischdüsen
19 in den Drückwasserbehälter 3 ein, wirbelt das aschewassergemisch auf und drückt
es über Leitung 23, das Rückschlagventil 24, die Fülleitung der Filter-Presse 21
augenblicklich in die Filterpresse. Zusatzdruokluft kann über das Ventil 18 gegeben
werden.
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Die Spontanität dieses Varganesa ermöglicht in einer äußerst kurzen
Zeit du gleichmäßîge Aufschwemmen der Filterhilfsschicht, die gewissermäßen auf
das Filtermedium "aufgeschossen" wird.
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Damit ergeben sich wesentliche und notwendige Voraussetzungen rur
bei Wirtschaftiichkeit des Filtrationsprozesses.
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Anschließend wird das Ventil lj druck- bzw. niveauabhängig geschlossen
und der Schlammzulauf zur Filterpresse eingeschaltet.
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Es ergibt sich somit vorteilhafterweise ein stoßfreier uebergang mit
einem kontinuierlichen Durchströmen des Filtermediums. Ein Ablösen der Filterschicht
wird auf diese Weise vermieden. Der aufDereitete Schlamm wird üDe die Leitung 21
in die Filterpresse 22 und das Rückschlagventil 28 gedrückt. Sobald die Kuchenbildung
beendet ist, wird die Filterpresse selbsttätig geöffnet, der Kuchen fällt ab, und
die Presse wird nach Öffnen der letzten Filterkammer selbsttätig wieder geschlossen.
Dann gibt das Kontaktmanometer im Druckölkreis des hydraulischen Pressenverschlusses
wieder das Kommando für das Aufschießen der Filterhilfsschicht, die während der
Filtration aufbereitet worden ist.
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Der Grad der Wichtigkeit von Einzelteilen der beschriebenen Apparatur
folgt aus den geforderten Funktionen. Für die Dichtheit aes Druckwasserbehälters
5 und damit die spontane Funktion des Belegens ist z.i3. die abspülbare Verschlußklappe
8 wichtig, für die Kontinuität des Belegungs- und Entwässerungsvorganges sind die
Rückschlagventile,bzw. hydraulisch, bzw. pneumatisoh betätigten Absperrventile 7,24
in den Leitungen 6 und 25 wichtig, für die Menge des Filterhilfsmittels die Dosiereinrichtung
1 usw., wie ohne weiteres erkennbar.