DE1584906C - Verfahren und Einrichtung zur Entwas serung von festen Schlammkonzentraten - Google Patents

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Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Ent- im wesentlichen trocken und öl- oder fettfrei sind. Wässerung von Schlammkonzentraten, bei dem diese Die Teilchengröße der Feststoffe in dem der Einmit einem verhältnismäßig nichtflüchtigen Öl zu richtung zugeführten Klärschlamm soll höchstens einer nach Abtrennung des Wassergehalts fließ- und etwa 6 mm betragen. Es kann aus diesen Gründen pumpfähig bleibenden Mischung vermischt werden, 5 erforderlich sein, einen Zerkleinerungsschritt vordie gebildete ölhaltige Mischung mehreren aufein- zuschalten, durch welchen die Teilchengröße der ananderfolgenden Entwässerungsstufen durch Wärme- fallenden Feststoffe so weit verringert wird, daß die verdampfung unterworfen wird, wobei jede Ent- nachfolgend gebildete Mischung oder Ölaufschlämwässerungsstufe bei fortschreitend höherer Tempe- mung ungehindert durch die Leitungen und Anratur unter Bildung zunehmend höher konzen- io Schlüsse der Einrichtung fließen kann,
inerter Ölhaltiger Mischungen durchgeführt wird, Der zu behandelnde Klärschlamm enthält übdie bei jeder Wärmeverdampfung entwickelten licherweise bereits einen beträchtlichen Ölanteil, der Dämpfe zur Deckung mindestens eines Teils des ganz unabhängig ist von dem Öl, das nach dem beWärmebedarfs bei der vorhergehenden Wärme- reits erwähnten Verfahrensschritt beigemischt wird, verdampfung verwendet werden, und zum Schluß 15 Dieser Ölanteil gelangt zusammen mit den Festeine nahezu wasserfreie Aufschlämmung von stoffen und dem beigemischten Öl durch die Ent-Schlammfeststoffen in Öl abgezogen wird. Wässerungsstufen und wird zusammen mit dem bei-

Das Hauptpatent betrifft weiter Einrichtungen zur gemischten Öl aus der wasserfreien Aufschlämmung

Durchführung dieses Verfahrens. ausgepreßt. Wenn die trockene oder im wesentlichen

Durch das Verfahren gemäß dem Hauptpatent 20 wasserfreie Aufschlämmung in ausreichendem Maße und den Einrichtungen zu ihrer Durchführung wird gepreßt wird, läßt es sich erreichen, daß die dadurch das Schlammkonzentrat nach dem Durchgang durch erhaltene Ölmenge gleich oder größer ist als die Ölzur Entwässerung dienende Verdampfungsstufen menge, welche dem Klärschlamm vorher beieiner mechanischen Behandlung unterworfen, durch gemischt worden ist. Es ist im allgemeinen anwelche ein großer Teil des beigefügten Öls dem 25 zustreben, daß durch das Pressen Öl in ausreichender Konzentrat wieder entzogen wird. Das entzogene Menge für die Beimischung erhalten wird, so daß Öl wird der Einrichtung wieder zugeführt und in sich das Verfahren in bezug auf seinen ölbedarf dieser mit frisch zugeführtem Schlammkonzentrat selbst erhält. In den meisten Fällen ist jedoch zu bevermischt, um dieses oder die darin enthaltenen obachten, daß durch das Pressen mehr Öl gewonnen Feststoffe nach der Entwässerung fließ- und pump- 30 wird, als zum Beimischen zwecks Erhaltung der fähig zu halten, und die bei der Ölausscheidung er- Pumpfähigkeit erforderlich ist, so daß bei dem Verhaltenen Feststoffe können als Brennstoff zur fahren Öl als Nettoprodukt anfällt.
Dampferzeugung für die Verdampfungsstufen dienen. Die nach dem Pressen zurückbleibenden Feststoffe Insbesondere erhält sich das Verfahren und die können als Düngemittel, gegebenenfalls als Futter-Einrichtung nach der Erfindung in bezug auf die 35 mittel und auch für andere Zwecke verwendet Erzeugung von Öl, beispielsweise Abwasseröl, zur werden, die nicht mit dem Verfahren zusammen-Erhaltung der Fließ- und Pumpfähigkeit, und von hängen, so daß diese ebenfalls ein Verfahrens-Abfallfeststoffen, die als Brennstoff zur Dampf- produkt darstellen. Diese Feststoffe sind brennbar erzeugung für die Verdampfer und zur Deckung des und lassen sich daher auch als Brennstoff für die Energiebedarfs dienen können, selbst. In manchen 40 Dampferzeugung verwenden. Mit diesem Dampf Fällen kann es jedoch wirtschaftlicher sein, diese können die Verdampfer für die Entwässerungsstufen Feststoffe als Düngemittel zu verkaufen, anstatt sie der Einrichtung und die Hilfsaggregate wie z. B. als Brennstoff zu verwenden. Pumpen betrieben werden. Im Falle von dampf-

Bei der Anwendung des Verfahrens nach dem betriebenen Pumpen können diese unmittelbar durch Hauptpatent auf Klärschlamm wird dem Klär- 45 den Dampf angetrieben werden, und im Falle von schlamm ein Öl beigemischt, so daß dieser nach elektrisch betriebenen Pumpen kann der Dampf zum praktisch vollständiger Abtrennung des Wasser- Antrieb des Turbo-Generators dienen, der den gehaltes fließ- und pumpfähig bleibt, und die sich Strom für die Pumpen erzeugt. Das Verfahren erergebende ölhaltige Mischung von Feststoffen und hält sich somit in bezug auf seinen Brennstoffbedarf Wasser mehreren aufeinanderfolgenden Entwässe- 50 selbst. Wenn das aus dem Klärschlamm gewonnene rungsschritten durch Verdampfung unterworfen, öl in einem Kreislauf zur Vermischung zurückwobei jeder der aufeinanderfolgenden Entwässe- geführt wird, die erhaltenen Feststoffe als Brennstoff rungsschritte bei fortschreitend niedrigerer Tempe- für das Verfahren dienen und das aus der Aufratur durchgeführt wird und wobei die dabei er- schlämmung durch Verdampfung erhaltene Wasser haltenen ölhaltigen Mischungen infolge der zu- 55 nach der Kondensation im gereinigten Zustand nehmenden Entwässerung eine zunehmend höhere einem natürlichen Gewässer zugeleitet wird, stellen Konzentration aufweisen. Die bei jedem Ver- das Verfahren und die Einrichtung nach der Erdampfungsschritt außer dem letzten entwickelten findung eine nützliche, zusammengefaßte und voll-Dämpfe liefern dabei einen beträchtlichen Teil der ständige Verwertungsmöglichkeit für die sämtlichen für die nachfolgenden Verdampfungsschritte er- 60 Bestandteile des Klärschlammes dar, wobei andererforderlichen Wärme. Abgezogen wird zum Schluß seits auch wirtschaftlich verwertbare Produkte, wie eine im wesentlichen wasserfreie Ölaufschlämmung z. B. die aus dem Klärschlamm gewonnenen Festdes Klärschlamms oder Feststoffe und Öl. Daran an- stoffe und Öle in der Form von Abfallölen herstellschließend wird auf diese wasserfreie ölaufschläm- bar sind und bei einer Verbrennung der ausgepreßten mung durch mechanische Vorrichtungen ein sta- 65 Feststoffe zum Zwecke der Dampferzeugung zu betischer oder dynamischer Druck oder beides aus- seitigende Asche anfällt.

geübt, um den größten Teil des Ölgehaltes aus- Analysen von Klärschlamm im Rahmen früherer

zupressen, so daß die zurückbleibenden Feststoffe Untersuchungen haben gezeigt, daß das nach dem

Verfahren der Erfindung zu behandelnde Schlammkonzentrat im allgemeinen zwischen 2 und 40 Gewichtsprozent und üblicherweise zwischen 3 und 30 Gewichtsprozent nichtfette Feststoffe, etwa 0,3 bis 15 Gewichtsprozent oder mehr Fettstoffe und Öle enthält und im übrigen überwiegend aus Wasser besteht. Die Teilchengröße soll, wie bereits erwähnt, höchstens etwa 6 mm betragen, was die normale Größenverteilung im Klärschlamm umfaßt. Größere Teilchen wie z. B. von Müll oder Kehricht müssen nach bekannten Verfahren zerkleinert werden, so daß das Verfahren auch auf Müll und Kehricht anwendbar ist. In gleicher Weise läßt sich das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung auch auf die Verwertung von Industrieabfällen verwenden.

Die öle, welche dem Abwasserschlamm zugemischt werden, sind inerte, verhältnismäßig nichtflüchtige Öle oder Fette oder andere ölartige Stoffe. Typisch für solche Stoffe sind Talg, andere tierische Fette und Pflanzenöle, die oft unmittelbar aus dem Verfahren gewonnen werden können, Fettsäuren, Petroleumöle, deren Fraktionen und Verbindungen einschließlich der Heizöle, Glyzerin, Glykole und Mischungen derselben, sowie verschiedene Abwässer von Industrieanlagen, die im allgemeinen organischer Natur sind. Zweckmäßigerweise verwendet man ein Öl, welches dem Abwasserprodukt einen zusätzlichen Wert verleihen kann, z. B. Abfallöle, wie sie normalerweise in Abwässern oder in Industrieabfällen vorkommen, oder Heizöle oder, wie bereits erwähnt, aus dem Verfahren gewonnene Öle, wodurch die Kosten auf einem Minimum gehalten werden. Die Ölmenge ist so bemessen, daß sie in dem System etwa 2 bis 20 Gewichtsteile ausmacht, bezogen auf die nichtfetten Feststoffe. Diese Angabe bezieht sich auf das Gesamtöl, d. h. auf das zugesetzte plus dem aus dem Verfahren zur Wiedergewinnung stammenden öl. Diese Ölmenge ergibt eine fließ- und pumpfähige Mischung, selbst bei Abwesenheit des Wasseranteils, die sogar erhöhte Fließ- und Pumpfähigkeit besitzt. Der Ausdruck »fließfähig« soll mit »flüssig« gleichwertig sein, d. h., die fließfähige Masse soll sich der Form des Behälters anpassen. Dieser Ausdruck umfaßt somit auch schwere, viskose Medien, die pumpfähig und noch für Wärmeübertragungszwecke geeignet sind.

Das Hauptpatent betrifft, wie bereits erwähnt, ein Verfahren zur Entwässerung von Schlammkonzentraten, bei dem diese mit einem verhältnismäßig nichtflüchtigen öl zu einer nach Abtrennung des Wassergehalts fließ- und pumpfähig bleibenden Mischung vermischt werden, die gebildete, ölhaltige Mischung mehreren aufeinanderfolgenden Entwässerungsstufen durch Wärmeverdampfung unterworfen wird, wobei jede Entwässerungsstufe bei fortschreitend höherer Temperatur unter Bildung zunehmend höher konzentrierter ölhaltiger Mischungen durchgeführt wird, die bei jeder Wärmeverdampfung entwickelten Dämpfe zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs bei der vorhergehenden Wärmeverdampfung verwendet werden, und zum Schluß eine nahezu wasserfreie Aufschlämmung von Schlammfeststoffen in Öl abgezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Einrichtungen zu seiner Durchführung nach dem Hauptpatent zu verbessern, d. h. insbesondere wirtschaftlicher und universeller anwendbar zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent jede Entwässerungsstufe nicht bei fortschreitend höherer Temperatur, sondern bei fortschreitend niedrigerer Temperatur durchgeführt wird und zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs der folgenden Entwässerungsstufen die bei jeder, außer der letzten, Entwässerungsstufe entwickelten Dämpfe dienen. ,..,....·.' /,/_./...„...'',,,;,"·'.■'

ίο Eine Einrichtung zur zweckmäßigen Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Verflüssigungsbehälter, in welchem zufließende, feste Schlammkonzentrate mit zugeführtem öl vermischt werden, eine Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt, in der das fließfähige Gemisch in gleichläufigem Betrieb vermittels Heizdampfes erhitzt und der Wassergehalt des Gemisches verdampft wird, mit einem ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten Verdampferstufe, durch den der in diesem Verdampfungsraum erhitzte, entwässerte und infolge seines ölanteils fließfähige Stoff abgezogen wird, und mit einem zweiten Auslaß in dem Verdampfungsraum, durch den das in dem Verdampfungsraum dieser letzten Stufe von dem Gemisch in der Form von Dampf abgegebene Wasser abgezogen wird, eine Leitung von dem Verflüssigungsbehälter zu der_Verdampfereinrichtung, durch welche ein Gemisch von Schlammkonzentraten und Öl zu dem Einlaß des Verdampfungsraumes der ersten Verdampferstufe gelangt, eine Preßvorrichtung, durch welche eine Trennung eines Gemisches von Schlammfeststoffen und Flüssigkeit in die festen und die flüssigen Bestandteile erfolgt, und durch eine Leitung von dem ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten Verdampferstufe der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt zu der Preßvorrichtung, durch welche eine im wesentlichen wasserfreie ölaufschlämmung von Schlammfeststoffen zu der Preßvorrichtung gelangt. ...

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen, wie weiter unten ausführlich erläutert ist, insbesondere darin, daß der Brennstoffbedarf des Verfahrens wesentlich herabgesetzt wird und daß die Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens mit Verdampfern geringerer Größe arbeiten können, was zu einer weiteren Kostenverringerung führt. · . .. , Als zur Durchführung des Verfahrens verwendbare Einrichtungen kommen bekannte Verdampfer mit Mehrfacheffekt in Frage. Der Verdampfer kann nach dem Kreislaufprinzip, dem Schnellverdampferprinzip, durch Druckabfall, mit einem einzigen Durchgang, mit einem durch Drehung abgewischten Film oder nach jedem anderen Prinzip arbeiten. Die Temperaturen, die Drücke und bis zu einem gewissen Grade die Konzentrationen in den Entwässerungsstufen sind weitgehend empirisch und hängen von den verwendeten Systemen und den zu behandelnden Ölen ab. Übliche Bearbeitungstemperaturen der Mischung aus Öl und Klärschlamm liegen zwischen 38 und 204° C, wobei die Temperaturen des dem Verdampfer zugeführten Dampfes entsprechend höher liegen. Die genauen Entwässerungstemperaturen für einen bestimmten Klärschlamm oder eine Mischung sind eine Funktion der für das Endprodukt angestrebten Qualität, den wirtschaftlichen Gesichtspunkten der Heizmittelausnutzung, der Bereitstellung von Kühlwasser, der Kapitalinvestition usw. Die verwendeten Drücke sind nicht kritisch und werden

zusammen mit den Temperaturen so gewählt, daß in einem verwendeten System die gewünschten Verdampfungsgeschwindigkeiten erhalten werden.

Im Hinblick auf die Verdampfer, in denen fließfähige Mischungen in mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten oder auch in einem einzigen Schritt entwässert werden, bezieht sich definitionsgemäß der Ausdruck »erste Stufe« auf denjenigen Teil des Verdampfers, in welchem die wäßrige Mischung oder der Klärschlamm dem ersten in der Reihe der aufeinanderfolgenden Entwässerungsschritte unterworfen wird und zwei, drei oder mehr Schritte ausgeführt werden, die der »zweiten Stufe«, »dritten Stufe« usw. entsprechen. Der Ausdruck »Effekt« dagegen, z. B. in »Mehrfacheffekt«, »erster Effekt«, »zweiter Effekt« usw. bezieht sich auf den Durchstrom und die Wirkung des Heizdampfes in der Verdampfereinrichtung. Wenn die stufenweise zu erhitzende und zu entwässernde Strömung des nassen Klärschlamms im Gegenstrom zu dem von Stufe zu Stufe oder von Effekt zu Effekt geleiteten Heizdampf erfolgt, wie es an dem Beispiel eines rückläufigen "Verdampfers in der genannten deutschen Patentschrift 1241381 beschrieben ist, stellt die erste Stufe eines Verdampfers mit Mehrfacheffekt dessen letzten Effekt dar. Wenn dagegen die Strömung des nassen Klärschlamms gleichläufig mit dem von Stufe zu Stufe oder Effekt zu Effekt geleiteten Heizdampf erfolgt, wie es in Verbindung mit' der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben und dargestellt ist, wobei es sich um einen »gleichläufigen« Verdampfer handelt, sind die erste Stufe und der erste Effekt das gleiche, wie sie es auch in einem einstufigen Verdampfer oder einem Verdampfer mit Einfacheffekt sind. Es hat wenig Sinn, einen einstufigen Verdampfer oder einen Verdampfer mit Einfacheffekt als »gleichläufig« oder »rückläufig« zu bezeichnen.

Bei gleichläufigem Betrieb eines zweistufigen Verdampfers oder eines Verdampfers mit Zweifacheffekt, dem zu entwässernde Stoffe mit einer Temperatur von etwa 27° C zugeführt werden, bewirken 0,5 kg Waserdampf die Verdampfung von etwa 0,65 bis 0,75 kg Wasser, wenn kein Kreislauf zur Wärmerückverdichtung vorhanden ist. Wenn ein solcher Kreislauf verwendet wird, bewirkt 0,5 kg Wasserdampf die Verdampfung von etwa 1 bis 1,1 kg Wasser, wie in der nachstehenden Beschreibung ausgeführt ist. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm verwendet wird, ist vorausgesetzt, daß auch ohne Wärmerückverdichtung der Gesamtheizwert der bei dem Verfahren anfallenden und als Brennstoff verwendeten Feststoffe ausreicht, um den gesamten Heizdampfbedarf des Verfahrens ununterbrochen zu erzeugen. Das Verfahren der Erfindung kann auch zur Erzeugung und Bearbeitung von festen Produkten aus anderen, in Wasserlösungen oder in wäßrigen Dispersionen befindlichen Stoffen angewendet werden, z. B. von Kohlepulver, Zementpulver, altem Kalk, Schlamm, Schwarzlauge aus der Papierindustrie usw., von Stoffen also, die in diesem Zustand auch unter der Bezeichnung von Schlammkonzentraten verstanden werden sollen und in diesem mit einem Öl unter Bildung einer Aufschlämmung vermischt werden.

Der Grad der Konzentration von Feststoffen in der wäßrigen Lösung oder der Dispersion und der Heiz- oder Kalorienwert der Feststoffe ist von Fall zu Fall verschieden. Es läßt sich in manchen Fällen mit Recht erwarten, daß der Gesamtheizwert der aus dem Verfahren gewonnenen Feststoffe bei deren Verwendung als Brennstoff beträchtlich über das Maß dessen hinausgeht, was zur Erzeugung des für eine ununterbrochene Entwässerung erforderlichen Wasserdampfes benötigt wird, mit dem Ergebnis, daß nur ein Teil der erhaltenen Feststoffe zur Dampferzeugung verbrannt zu werden braucht und

ίο größere Mengen als ein Nettoprodukt des Verfahrens zum Verkauf zur Verfügung stehen. Natürlich ergeben manche Schlammkonzentrate, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, kein Feststoffprodukt mit einem nennenswerten Heiz- oder Brennwert. Ein Beispiel dafür ist eine wäßrige Zementlösung. In einem solchen Fall würde das Verfahren einzig und allein aus dem Grunde durchgeführt werden, um die Feststoffe einer außerhalb des Verfahrens liegenden Ver- wendung zuzuführen und um das Wasser zu reinigen, in welchem sich diese Feststoffe in Dispersion oder Lösung befanden.

Im Vergleich zu dem Verfahren unter Verwendung eines Verdampfers mit Einfacheffekt besitzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit oder ohne Wärmerückverdichtung stets den Vorteii eines geringeren Brennstoffbedarfs, unabhängig davon, ob in einem gegebenen Fall durch das Verfahren brennbares Material als Brennstoff in mehr als ausreichender, gerade ausreichender, weniger als • ausreichender Menge oder überhaupt nicht gewonnen wird. Im Vergleich zu dem in der deutschen Patentschrift 1 241 381 beschriebenen Verfahren mit einem Mehrfacheffekt und rückläufigen Verdampfer ohne Wärmerückverdichtung verbraucht das vorliegende Verfahren ohne Wärmerückverdichtung etwa 20% mehr Brennstoff und mit Wärmerückverdichtung etwa 25 bis 35% weniger Brennstoff. Eine Öl aufschlämmung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, befindet sich auf der höchsten Verfahrenstemperatur in der ersten oder am meisten verdünnten Stufe des zweistufigen oder Mehrfacheffektverdampfers. Damit . unterscheidet sich das Verfahren von dem eines mehrstufigen Verdampfers im Gegenstrombetrieb, bei dem die Temperatur der Aufschlämmung und die Konzentration der Feststoffe von Stufe zu Stufe zunehmen. Somit erreicht eine im Gegenstrombetrieb behandelte Aufschlämmung ihre höchste Temperatur erst in der letzten oder der konzentriertesten Stufe. Das frühe Erreichen der Höchsttemperatur in einem Verdampfer mit Mehrfacheffekt, der mit gleichläufigem Betrieb arbeitet, hat im Vergleich zu dem späten Erreichen dieser Höchsttemperatur bei gegenläufigem Betrieb in Anbetracht dessen, daß bei ' beiden Betriebsarten die Masse der Aufschlämmung infolge Verdampfung des Wasseranteils abnimmt, zur Folge, daß zumindest das Verhältnis der Temperatur der Aufschlämmung zu deren Masse für den mehrstufigen oder Mehrfacheffekt-Verdampfer im gleichläufigen Betrieb größer ist als für mehrstufigen, rückläufigen Betrieb.

Diese höhere Durchschnittstemperatur bewirkt, daß die Wärmeableitungskoeffizienten des Verdampfers in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung allgemein höher sind als in dem in der deutschen Patentschrift 1 241 381 des zugehörigen Hauptpatents beschriebenen Verfahren. Höhere Wärmeableitungs-

koeffizienten setzen die für eine gegebene Verdunstungsmenge erforderliche Oberfläche für die Wärmeableitung herab, wodurch wiederum die Größe und die Kosten des für das hier beschriebene Verfahren benötigten Verdampfers im Vergleich zu dem für das Verfahren der genannten Patentschrift erforderlichen verringert werden können.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich in bezug auf seinen Dampf- oder Brennstoffbedarf wirtschaftlicher machen, indem eine Wärmerückverdichtungsstufe verwendet wird, welche den Wirkungsgrad des Verdampfers vergrößert. Zu diesem Zweck wird der zum Heizen der zweiten Stufe verwendete Wasserdampf in zwei Ströme geteilt. Ein Teil des Wasserdampfes wird kondensiert und in der üblichen Weise der Einrichtung zur Rückgewinnung des Kondensats zugeleitet. Der Rest des Wasserdampfes, möglicherweise der größte Teil des in der ersten Stufe erzeugten Heizdampfes, welcher der zweiten Stufe zum Heizen zugeführt wird, wird durch die Saugwirkung des in die gesamte Verdampfereinrichtung geleiteten Wasserdampfes noch im dampfförmigen Zustand in ein Venturirohr gesaugt. Innerhalb des Venturirohrs vermischt er sich nut dem zugeführten Wasserdampf, wobei seine Temperatur und sein Druck etwas erhöht werden. Der das Venturirohr verlassende Dampfstrom ist verhältnismäßig kalt und hat eine Temperatur, die näher an der Temperatur des von der zweiten Stufe abgezogenen Heizdampfes als an der des frisch zugeführten Wasserdampfes liegt. Vorzugsweise liegt die Temperatur des vermischten Dampfstromes nur wenige Grade über der Verdampfungstemperatur in der ersten Stufe.

Der von dem Venturirohr abgegebene Dampfstrom wirkt in diesem Zusammenhang als ein Wärmeverdichter, und dieser vermischte Dampfstrom wird zur ersten Stufe des Verdampfers geleitet, deren Wärmequelle er bildet. In der ersten Stufe befindet sich die Ölaufschlämmung in der am stärksten verdünnten Form innerhalb der ganzen Verdampfereinrichtung, d. h. daß für eine gegebene Feststoffmenge die größte Wassermenge vorhanden ist. Die Feststoffe, welche in bezug auf den Wassergehalt der Aufschlämmung als eine Verunreinigung anzusehen sind, haben somit in der ersten Stufe, in welcher ein Teil des Wassers verdampft wird, den geringsten Anteil an einer Erhöhung des Siedepunktes des Wassers, da sie sich in bezug auf das Wasser in einer sehr geringen Konzentration befinden. Aus diesem Grunde können in der ersten Verdampferstufe auf Grund eines verhältnismäßig kleinen Temperaturunterschiedes zwischen dem aus dem Wärmeverdichter kommenden Heizdampfstrom und der zur ersten Stufe gelangenden Aufschlämmung gegebenen Verdampfungstemperatur des Wasseranteils verhältnismäßig große Mengen von Wasser aus der Aufschlämmung verdampft werden. Um einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu erreichen, ist es erstrebenswert, daß die Wärmeübertragung an Stellen mit einem kleinen Temperaturunterschied stattfindet. Daher ist ein mehrstufiger oder Mehrfacheffekt-Verdampfer, der in gleichläufigem Betrieb verwendet wird und einen Kreislauf für Wärmerückverdichtung aufweist, mit einem sehr hohen Wirkungsgrad behaftet.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt ist, näher erläutert. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein vollständiges Flußdiagramm der Einrichtung und für das Verfahren der Erfindung, in einer Anwendung zur Entwässerung von Klärschlamm, in Verbindung mit einer dreistufigen, gleichläufigen Verdampfereinrichtung, Vorrichtungen zum Auspressen der Feststoffe und einer Verbrennungsanlage, und

. F i g. 2 ein Ausschnitt eines Flußdiagramms für eine Einrichtung und ein Verfahren, das im wesentliehen dem von F i g. 1 ähnlich ist, jedoch außerdem noch weitere Einrichtungen zeigt, durch welche ein Wärmeriickverdichtungskreislauf von der zweiten zurück zur ersten Stufe gebildet ist.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnungen wird der Klärschlamm durch die Leitung 1 in eine Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtung 2 geleitet. Typische Proben eines solchen Klärschlamms enthielten 7,2 °/o Feststoffe und Fette- und 92,8 Gewichtsprozent Wasser. Von den 7,2 % Feststoffen waren 1% Fett und das

ao andere nichtfette Feststoffe. Vom Zerkleinerer 2 gelangt der Klärschlamm, dessen Feststoffteilchen jetzt nur eine maximale Größe von etwa 6 mm aufweisen, durch die Leitung 3 in den Verflüssigungsbehälter 4. Etwa 50 Teile heißen Öls oder Fetts werden durch die Leitung 5 in den Verflüssigungsbehälter 4 eingeführt, um ein pump- oder fließfähiges System nach Verdampfung des Wassergehaltes zu erhalten. Das System wird in dem Verflüssigungsbehälter 4 vermittels eines Rührwerkes 6 gründlich vermischt und umgerührt und dann durch die Pumpe 7 aus dem Behälter abgepumpt.

Die Pumpe 7 liefert die Mischung aus Klärschlamm und Öl oder Fett durch die Leitung 8 zum Oberteil der ersten Stufe oder zu dem Verdampfer des ersten Effektes, der allgemein mit 9 bezeichnet ist und vom Kesselofen 11 über die Leitung 10 mit Dampf beschickt wird. Die Temperatur dieses Dampfes kann beispielsweise innerhalb des Bereiches von 102 bis 126° C liegen. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert worden ist, verläßt dieses den Verdampfer der ersten Stufe durch die Leitung 12 zum Kesselofen und wird durch die Speisepumpe 13 für den Kesselofen abgesaugt. Innerhalb des Verdampfers 9 der ersten Stufe wird etwa ein Drittel des gesamten Wassergehaltes der zugeführten Mischung aus Klärschlamm und Öl, die als eine nasse Aufschlämmung von Feststoffen in Öl bezeichnet werden soll, verdampft und verläßt die. Dampfkammer 14 des Verdampfers durch die Leitung 15, wobei die teilweise entwässerte Ölaufschlämmung in den unteren Teil des Verdampfers oder dessen Abstichtrog 16 gelangt. Die Temperatur des abgegebenen Wasserdampfes soll im Bereich von 85 bis 110° C und die Temperatur der nach unten wandernden ölaufschlämmung im Bereich von 88 bis 115° C liegen. Der Druck innerhalb des Verdampfers 9 der ersten Stufe ist ungefähr gleich dem atmosphärischen Luftdruck und schwankt von etwas weniger bis etwas mehr als der atmosphärische Druck.

Der Zufluß der nassen Aufschlämmung und Öl zu dem Verdampfer der ersten Stufe wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe 7 in der Leitung befindliche Drosselventil 17 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils erfolgt durch den Pegel-Standanzeiger 18 für die Ölaufschlämmung, der sich innerhalb des Abstichtroges 16 des Verdampfers 16 befindet und den Pegelstand der teilweise entwässerten Aufschlämmung aus Feststoffen, Wasser und Öl

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anzeigt. Bei sehr hohem Pegelstand wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Zufluß von nassem Klärschlamm zur ersten Stufe des Verdampfers entsprechend gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem Pegelstand das Ventil weiter geöffnet wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert wird.

Die teilweise entwässerte Aufschlämmung wird fortwährend aus dem Abstichtrog 16 des Verdampfers der ersten Stufe von der Pumpe 20 über die Leitung 19 abgezogen und wird von der Pumpe 20 zum Oberteil der zweiten Stufe oder zu dem Verdampfer des zweiten Effektes gepumpt, der allgemein mit 21 bezeichnet ist und von der Dampfkammer des Verdampfers 9 der ersten Stufe über die Leitung 15 mit Heizdampf beschickt wird. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert worden ist, verläßt dieses den Verdampfer der zweiten Stufe durch die Leitung 22 und wird durch die Pumpe 23 angesaugt und zusammen mit anderem Kondensat durch die Leitung 24 abgegeben. Es steht dann zur erneuten Verwendung in der Einrichtung zur Verfügung.

Innerhalb des Verdampfers 21 der zweiten Stufe wird etwa die Hälfte des Wassergehaltes der zugeführten, teilweise entwässerten Mischung aus Klärschlamm und Öl verdampft und verläßt die Dampfkammer 25 des Verdampfers durch die Leitung 26, wobei die noch stärker entwässerte Aufschlämmung in den unterhalb befindlichen Abstichtrog 27 des Verdampfers gelangt. Die Temperatur des abgegebenen Wasserdampfes liegt dann etwa im Bereich von 71 bis 96° C, während die Temperatur der nach unten wandernden Ölaufschlämmung etwa zwischen 77 und 102° C liegt. Der Druck innerhalb des Verdampfers 21 der zweiten Stufe ist niedriger als der Druck im Verdampfer 9 der ersten Stufe und liegt im allgemeinen erheblich unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes.

Der Zufluß der teilweise entwässerten Ölaufschlämmung zu dem Verdampfer der zweiten Stufe wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe 20 in der Leitung 19 befindliche Drosselventil 28 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils erfolgt durch den Pegelstandsanzeiger 29 für die Ölaufschlämmung, der sich innerhalb des Abstichtroges 27 des Verdampfers 21 befindet und den Pegelstand der noch stärker entwässerten Aufschlämmung aus Feststoffen, Wasser und Öl anzeigt: Bei sehr hohem Pegelstand wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Zufluß von teilweise entwässertem Klärschlamm zur zweiten Stufe des Verdampfers entsprechend gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem Pegelstand das Ventil weiter geöffnet wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert wird.

Die noch stärker entwässerte Aufschlämmung wird fortwährend aus dem Abstichtrog 27 des Verdampfers der zweiten Stufe von der Pumpe 31 über die Leitung 30 abgezogen und wird von der Pumpe 31 zum Oberteil der dritten Stufe oder zu dem Verdampfer des dritten Effektes gepumpt, der allgemein mit 32 bezeichnet ist und von der Dampfkammer des Verdampfers 21 der zweiten Stufe über die Leitung 26 mit Heizdampf beschickt wird. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert worden ist, verläßt dieses den Verdampfer der dritten Stufe durch die Leitung 33 und wird durch die Pumpe 34 angesaugt und zusammen mit anderem Kondensat durch die Leitung 24 abgegeben. Es steht dann zur erneuten Verwendung in der Einrichtung zur Verfügung.

Innerhalb des Verdampfers 32 der dritten Stufe wird im wesentlichen der ganze übriggebliebene Wassergehalt der zugeführten, noch stärker entwässerten Mischung aus Klärschlamm und öl bei einem Druck verdampft, der zwischen 10 bis 30 mm Hg absolut liegt. Dieser Wasserdampf verläßt die Dampfkammer 35 des Verdampfers durch die Leitung 36 und gelangt in einen Kondensator 37, in welchem vermittels einer Saugstrahlpumpe 38, der durch die Leitung 39 Dampf zugeführt wird, ein Unterdruck von etwa 5 bis 20 mm Hg absolut aufrechterhalten wird. Eine praktisch vollständig entwässerte Ölaufschlämmung, bestehend aus Feststoffen und Öl, mit einer Temperatur im Bereich von 57 bis 85° C wandert in dem dritten Verdampfer nach unten in dessen Abstichtrog 40.

Der durch die Leitung 36 in den Kondensator 37 eintretende Dampf vermischt sich mit Kühlwasser, das durch die Leitung 41 dem Kondensator zugeführt wird. Dabei wird der Dampf kondensiert, und ein Strom von verhältnismäßig warmem Wasser wird durch die Leitung 42 an den Warmwasserbehälter 43 abgegeben. In diesen Warmwasserbehälter gelangen auch Dampf und nichtkondensierbare Gase, welche von der Saugstrahlpumpe 38 durch die Leitung 44 abgegeben werden, wobei das in dem Behälter befindliche Wasser den Dampf kondensiert und die nichtkondensierbaren Gase an der Wasseroberfläche entweichen. Der Wannwasserbehälter steht über die Leitung 45 mit der Leitung 24 in Verbindung, und Wasser wird in einem stetigen Strom an die letztere abgegeben, so daß es zusammen mit anderem Kondensat oder rücklaufenden Wasserströmen zur erneuten Verwendung in der Einrichtung zur Verfügung steht.

In einer abgeänderten Ausführung könnten der von der Saugstrahlpumpe 38 abgegebene Dampf und die nichtkondensierbaren Gase zu den Brennstoffdüsen oder der Brennereinrichtung des Kesselofens 11 geleitet werden und dazu dienen, flüssigen Brennstoff zu zerstäuben, wenn solcher verwendet wird. Die nichtkondensierbaren Gase sind mit einem starken Geruch behaftet und wenigstens teilweise brennbar, sie würden somit zur Erhöhung des Heizwertes beitragen, wenn sie an der Verbrennung innerhalb des Kesselofens beteiligt sind.

Der Zufluß der noch stärker entwässerten Ölaufschlämmung zu dem Verdampfer der dritten Stufe wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe 31 in der Leitung 30 befindliche Drosselventil 46 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils erfolgt durch den Pegelstandsanzeiger 47 für die Ölaufschlämmung, der sich innerhalb des Abstichtroges 40 des Verdampfers 32 befindet und den Pegelstand der praktisch vollständig entwässerten Ölaufschlämmung anzeigt. Bei sehr hohem Pegelstand wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Zufluß von noch stärker entwässerter Aufschlämmung zur dritten Stufe des Verdampfers entsprechend gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem Pegelstand das Ventil weiter geöffnet wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert wird.

Die entwässerte ölaufschlämmung wird fortwährend aus dem Abstichtrog 40 des Verdampfers der dritten Stufe von der Pumpe 49 über die Leitung 48 abgezogen und wird von der Pumpe 49 zur Zentrifuge 50 gepmupt. Der Zufluß der trockenen Ölaufschlämmung, die noch Spuren von Wasser enthält,

zur Zentrifuge wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe 49 in der Leitung 48 befindliche Drosselventil 51 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils erfolgt wiederum durch einen Feuchtigkeitsanzeiger 52 im Abstichtrog 40 des Verdampfers. Bei einem sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt der im Abstichtrog des Verdampfers befindlichen Ölaufschlämmung wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Abfluß der trockenen oder entwässerten ölaufschlämmung entsprechend gedrosselt wird. Die übliche Zusammensetzung der trockenen Ölaufschlämmung, welche den Verdampfer durch die Leitung 48 verläßt, würde etwa aus 1 °/o Wasser, angenähert 15% nichtfetten Feststoffen und im übrigen aus flüssigem Fett oder öl bestehen.

Die Zentrifuge 50 zerteilt die entwässerte Ölaufschlämmung in zwei Ströme. Der eine Strom, welcher aus verhältnismäßig klarem Öl besteht, wird durch die Leitung 53 zum Ölbehälter 54 geleitet. Das im Behälter 54 befindliche öl wird durch die Pumpe 55 und die Leitung 5 zum Verflüssigungsbehälter 4 zurückgeführt. Wenn die Einrichtung mehr Öl erzeugt als zur Verflüssigung benötigt wird, kann dieses überschüssige öl als ein Nettoprodukt des Verfahrens durch die Leitung 56 vom Behälter 54 abgezogen werden, welche mit einem Absperrhahn 57 versehen ist. Der andere Strom, welcher von der Zentrifuge abgegeben wird, enthält im wesentlichen die ganzen Feststoffe und noch etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent öl. Dieser Strom wird durch die Leitung 58 an eine mechanische Preßvorrichtung 59 abgegeben, in der eine im wesentlichen vollständige Trennung von flüssigen und festen Bestandteilen einer Mischung aus Feststoffen und Flüssigkeiten erfolgen kann.

In der Zeichnung ist die Preßvorrichtung 59 vorschlagshalber als eine Art Kolbenpresse dargestellt, beispielsweise in der Form einer Kolbenpresse mit perforierter Walze oder perforiertem Käfig, wie sie in der USA.-Patentschrift 1135 309 von E. T. Meakin beschrieben ist, die am 13. April 1915 veröffentlicht wurde. Es kann sich in der Praxis um eine Presse in dieser Ausführung oder auch um eine Presse anderer Bauart handeln. Allgemein betrachtet läßt sich natürlich auch die Zentrifuge 50 als eine Preßvorrichtung zur Trennung fester und flüssiger Bestandteile bezeichnen, bei der die Drücke oder Trennkräfte nicht auf statische, sondern auf dynamische Weise erzeugt werden. Es liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung, daß manche Schlammkonzentrate, die nach diesem Verfahren behandelt werden können, nach dem Verlassen der dritten und letzten Verdampferstufe bereits in einem solchen Zustand sind, daß sie vermittels einer einzigen mechanischen Vorrichtung in wirtschaftlicher Weise und in ausreichendem Maße in die nichtfetten Feststoffe und die flüssigen Ölbestandteile getrennt werden können, indem entweder nur eine Zentrifuge oder nur eine Kolbenpresse mit perforierter Walze beispielsweise verwendet wird.

Die Preßvorrichtung 59 liefert zwei Ströme von Stoffen, die je nach der Wirkungsweise der Preßvorrichtung ständig oder in Intervallen abgegeben werden. Einer dieser beiden Ströme, ein Ölstrom, der von der Pumpe 61 über die Leitung 60 von der Vorrichtung abgezogen wird, stellt das öl dar, welches aus dem praktisch wasserfreien, aber noch ölhaltigen Stoff ausgepreßt wird, der der Preßvorrichtung durch die Leitung 58 von der Zentrifuge 50 zugeführt wird.

Die Leitung 60 und die Leitung 48 stehen an einem T-förmigen Verbindungsstück miteinander in Verbindung, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, so daß das in der Leitung 60 befindliche öl mit der entwässerten Ölaufschlämmung vermischt werden kann, welche von der dritten Verdampferstufe zur Zentrifuge geleitet wird, und diese weiter verflüssigt. Das von der Preßvorrichtung abgezogene Öl kann auch in anderer Weise verwendet werden. Beispielsweise kann dieses öl unmittelbar dem Ölbehälter 54 an der Zentrifuge zugeführt werden, um von dort aus sofort wieder zu dem Verflüssigungsbehälter 4 zu gelangen.

Wenn der zu behandelnde Klärschlamm bereits Öl enthält, bestimmt die Intensität des Preßvorganges in der Preßvorrichtung 59, ob die Einrichtung Öl als Nettoprodukt liefert, das durch die Leitung 56 abgezogen werden kann. Wenn der Preßvorgang nur so weit erfolgt, daß der ölanteil in den Feststoffen nach dem Auspressen dem ursprünglich vorhandenen Ölgehalt der Feststoffe entspricht, kann die Einrichtung ohne Zufuhr von Öl oder Fett betrieben werden, abgesehen von einer Menge, die zum Einleiten des Betriebes erforderlich ist. In diesem Falle kann allerdings auch kein öl als Nettoprodukt gewonnen werden. Wenn das Pressen jedoch nur so weit erfolgt, daß in den ausgepreßten Feststoffen mehr Öl enthalten ist als diese beim Einfließen des Klärschlamms durch die Leitung 1 in die Einrichtung enthielten, entfällt nicht nur die Möglichkeit einer Gewinnung von Öl als Nettoprodukt, sondern es muß der Einrichtung außerdem fortwährend Öl oder Fett zugeführt werden, um den Bedarf der Einrichtung zu decken.

Der andere Stoffstrom, welcher die Preßvorrichtung 59 verläßt, ist ein Strom von getrockneten, ausgepreßten Feststoffen, welche die Preßvorrichtung durch eine Leitung oder über ein Förderband 62 verlassen und zu einer Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtung 63 geführt werden. Diese Feststoffe, welche in kuchen- oder blockartiger Form von der Preßvorrichtung 59 ausgeworfen werden, enthalten noch etwas Öl oder Fett, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gewichtsprozent und am besten weniger als 15 Gewichtsprozent. In der Mahlvorrichtung 63 werden die ausgepreßten Feststoffe in einen körnigen oder sogar pulverisierten Zustand gebracht, wonach sie durch die Leitung 64 zu einem rotierbaren Schaltventil 65 gelangen, vermittels dessen sie entweder in die Leitung 66 oder in die Leitung 67 geleitet werden können. Die Leitung 66 führt zu einer Sammel- oder Verpackungseinrichtung, wodurch die Feststoffe einer späteren Verwendung als Düngemittel oder für andere Zwecke außerhalb der dargestellten Einrichtung verwendet werden. Die Leitung 67, welche in der Darstellung über das Schaltventil 65 angeschlossen ist, führt zur Ansaugseite eines Gebläses 68, welches die zerkleinerten Feststoffe als Brennstoff durch die Leitung 69 der Brennkammer des Kesselofens 11 zuführt. ^: -, ■·■■-■.■-.·;■·· ·.-.- · ,..-

Wenn das Verfahren der Erfindung zur Verwertung von Klärschlamm verwendet wird, ist vorausgesetzt, daß Brennstoffe in einer ausreichenden Menge erzeugt werden, um den ganzen Brennstoffbedarf für die Dampferzeugung zu decken, Wenn jedoch die aus dem Verfahren gewonnenen Feststoffe als ein Verfahrensprodukt durch die Leitung 66 abgezogen werden, muß der Brennstoff zur Beheizung des Kesselofens von einer anderen Quelle stammen. Dieser Fall

wird durch die Leitung 70 zum Kesselofen 11 angezeigt, durch welche diesem öl zugeführt werden kann. Selbstverständlich können zur Heizung an Stelle von Öl auch andere Brennstoffe oder Zusatzbrennstoffe verwendet werden, was von den gegebenen Liefermöglichkeiten und den entstehenden Kosten abhängig ist. Wenn die Feststoffe als Brennstoff für das Verfahren verbrannt werden, bleibt nach der Verbrennung noch etwas Asche oder nichtbrennbare mineralische Stoffe zurück. Diese Asche kann durch Zyklone und Staubsammler aufgefangen werden, und deren Beseitigung aus dem Kesselofen 11 ist durch die Leitung 71 angedeutet. Da diese Asche im allgemeinen mit Mineralien angereichert ist, kann sie gegebenenfalls auch als Düngemittel Verwendung finden. Obwohl die Verbrennungstemperaturen innerhalb des Kesselofens im Bereich von 871 bis 982° C liegen, wodurch organische Stoffe oder Geruchsstoffe vernichtet werden, liegen die Abgastemperaturen unterhalb von 238° C, was auf den hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von den Ofengasen auf und durch die Wärmeaustauschflächen des Kesselofens zurückzuführen ist. Diese niedrigen Abgastemperaturen haben zur Folge, daß nur ein sehr geringer Anteil von flüchtigen Aschebestandteilen, wie z. B. die wertbaren Phosphorpentoxyde, in die freie Atmosphäre gelangen.

Gemäß F i g. 2 der Zeichnungen wird die erste Stufe 109 eines Verdampfers mit Dreifacheffekt nach dem Verfahren der Erfindung bei Verwendung einer Stufe oder eines Kreislaufes der Wärmerückverdichtung von oben her durch die Leitung 108 mit nassem Klärschlamm oder einer Mischung aus Feststoffen, Wasser und Öl beschickt. Die teilweise entwässerte Aufschlämmung geht durch die Dampfkammer 114 der ersten Stufe nach unten zu deren Abstichtrog, der nicht dargestellt ist. Das von der ersten Stufe abgegebene Kondensat wird durch die Leitung 112 abgeleitet und gelangt teilweise zum Kesselofen zurück, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Die Gewichtsmenge des durch die Leitung 112 abgegebenen Kondensats ist größer als die des vom Kesselofen kommenden Heizdampfes, wie im weiteren Teil der Beschreibung im einzelnen erläutert werden soll. Die Menge des in der Leitung 112 befindlichen Kondensats, die über die zur Speisung des Kesselofens benötigte Menge hinausgeht, steht zusammen mit anderem Kondensat und rückläufigen Strömen zur Wiederverwendung in der Einrichtung zur Verfügung. Heizdampf aus der ersten Stufe strömt durch die Leitung 115 zur zweiten Stufe 121. Die teilweise entwässerte Aufschlämmung vom Abstichtrog des Verdampfers der ersten Stufe wird durch die Leitung 119 dem Oberteil der zweiten Stufe zugeführt und gelangt durch die Dampfkammer 125 der zweiten Stufe nach unten zu deren Abstichtrog, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Das von der zweiten Stufe abgegebene Kondensat wird durch die Leitung 122 abgeführt und mit anderem Kondensat und rückläufigen Strömen für eine Wiederverwendung innerhalb der Einrichtung vereinigt. Heizdampf aus der Dampfkammer der zweiten Stufe strömt durch die Leitung 126 zur dritten Stufe, die nicht dargestellt ist.

Der Verdampfer oder die Verdampfereinrichtung erhält vom Kesselofen kommenden Heizdampf durch die Leitung 110, der zunächst zu einem Venturirohr oder einer konvergierend-divergierend ausgebildeten Düse 172 geleitet wird. Der Heizdampf verläßt diese Düse durch die Leitung 174, welche mit dem Verdampfungsraum des Verdampfers 109 der ersten Stufe verbunden ist. Der Verdampfungsraum der zweiten Stufe 121 ist durch eine Leitung 173 mit der Einschnürung oder dem Niederdruckbereich des Venturirohrs 172 verbunden. Das Venturirohr ist in bezug auf die Verdampfereinrichtung so ausgebildet, daß bei normalem Dampfdruck, Temperatur und Durchflußmenge durch die Leitung 110 und der für

ίο das System üblichen Beschickungsmenge von nasser Aufschlämmung durch die Leitung 108 der Druck in der Einschnürung des Venturirohrs niedriger ist als der Druck im Verdampfungsraum auf der Heizseite des Verdampfers 121 der zweiten Stufe. Unter diesen Umständen strömt Dampf vom Verdampfungsraum der zweiten Stufe durch die Leitung 173 zum Venturirohr, in welchem er sich mit dem durch die Leitung 110 zugeführten frischen Heizdampf vermischt, wobei sein Druck auf der Abgabeseite oder der Seite der Ausdehnung des Venturirohres erhöht wird. Im Hinblick auf den vom Verdampfer 121 der zweiten Stufe abgezogenen Dampf ist dessen Behandlung als Wärmerückverdichtung zu bezeichnen und das Venturirohr oder die konvergierend-divergierend ausgebildete Düse 172 als ein Wärmeverdichter. Die Mischung aus dem vom Kesselofen kommenden Heizdampf und dem durch die Leitung 173 von der zweiten Verdampferstufe abgezogenen Dampf stellt die Wärmequelle für den Verdampfer 109 der ersten Stufe dar und wird durch die Leitung 174 in diesen eingeleitet. Das Gewicht des die erste Stufe durch die Leitung 112 pro Zeiteinheit verlassenden Kondensats ist infolge des durch die Leitung 173 zugeführten Wasserdampfes größer als das Gewicht des durch die Leitung 110 zugeführten Heizdampfes.

Das Gewichtsverhältnis des aus dem Verdampfer der zweiten Stufe 121 abgezogenen und durch die Leitung 173 in das Venturirohr 172 eintretenden Dampfes zu dem durch die Leitung 110 zu dem Venturirohr fließenden Dampf beträgt etwa 2:1 oder mehr. Unter Berücksichtigung der durch das Venturirohr stattfindenden Verdichtung wird das Verdichtungsverhältnis in jedem Fall so gewählt, daß die Temperatur des durch die Leitung 174 zur Heizseite des Verdampfers 109 der ersten Stufe strömenden Dampfes oder Dampfgemisches nicht viel höher ist und möglicherweise nur 5 bis 6⁰C über der angestrebten Verdampfungstemperatur der nassen Aufschlämmung liegt, welche dieser Stufe durch die Leirung 108 zugeführt wird. Dieser aus Gründen der Wärmeübertragung kleine Temperaturunterschied zwischen dem zur Heizung dienenden Dampf und dem in der ersten Stufe zu erhitzenden und zu entwässernden Stoff gibt dieser Stufe in Anbetracht der thermodynamischen Gesetze einen hohen Wärmewirkungsgrad. Es ist möglich, diesen kleinen Temperaturunterschied aufrechtzuerhalten, weil der Siedepunkt des stark verdünnten, nassen Klärschlamms, welcher der ersten Stufe zugeführt wird, sich in dieser Stufe nicht wesentlich erhöht, auch wenn große Wassermengen in dieser Stufe verdunstet werden, die doppelt so groß oder vielfach größer sind als die Heizdampfmengen, die durch die Leitung 110 zugeführt werden.

Wenn in einem richtig dimensionierten und betriebenen System, wie es allgemein in F i g. 2 dargestellt ist, Wärmerückverdichtung angewendet wird, kann in der ersten Stufe wesentlich mehr Wasser zur Ver-

dampfung gebracht v/erden als in irgendeiner der folgenden Stufen, vielleicht doppelt soviel oder mehr. Da der für den Wärmeübergang in der ersten Stufe zur Verfügung stehende Temperaturunterschied, wie bereits erwähnt, nur gering ist, folgt daraus, daß die für den Wärmeübergang in der ersten Stufe zur Verfügung stehende Gesamtoberfläche wesentlich größer sein muß als die in den anschließenden Stufen. Das wird in Fig. 2 ganz allgemein dadurch angedeutet, daß der Durchmesser von Heiz- und Verdampfungsraum in dem Verdampfer 109 der ersten Stufe erheblich größer als der des Verdampfers 121 der zweiten Stufe eingezeichnet ist. Insgesamt gesehen sind die Vorteile der Wärmerückverdichtung, wenn diese in geeigneter Weise anwendbar ist, beträchtlich. Wie beispielsweise bereits erwähnt worden ist, kann der Brennstoffverbrauch bei einem Verfahren mit einem mehrstufigen oder Mehrfacheffektverdampfer im gleichläufigen Betrieb zur Entwässerung von festen Schlammkonzentraten unter Verwendung von Wärmerückdichtung etwa 25 bis 35 °/o weniger betragen als bei einem Verfahren mit Mehrfacheffektverdampfer im Gegenstrombetrieb für die gleiche Behandlung gemäß Hauptpatent 1 241 381.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entwässerung von festen Schlammkonzentraten, bei dem diese mit einem verhältnismäßig nichtflüchtigen öl zu einer nach Abtrennung des Wassergehaltes fließ- und pumpfähig bleibenden Mischung vermischt werden, die gebildete ölhaltige Mischung mehreren aufeinanderfolgenden Entwässerungsstufen durch Wärmeverdampfung unterworfen wird, wobei jede Entwässerungsstufe bei einer anderen Temperatur unter Bildung zunehmend höher konzentrierter ölhaltiger Mischungen durchgeführt wird, die bei der Wärmeverdampfung entwickelten Dämpfe zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs bei der vorhergehenden Wärmeverdampfung verwendet werden und zum Schluß eine nahezu wasserfreie Aufschlämmung von Schlammfeststoffen in Öl abgezogen wird, nach Patent 1241381, dadurch gekennzeichnet, daß jede Entwässerungsstufe bei fortschreitend niedrigerer Temperatur durchgeführt wird und zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs der folgenden Entwässerungsstufen die bei jeder, außer der letzten, Entwässerungsstufe entwickelten Dämpfe dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus festen Schlammkonzentraten und Öl in den Entwässerungsstufen bei Temperaturen zwischen 204 und 38° C behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der festen Schlammkonzentrate durch Sammeln und Kondensieren des von dem Gemisch von Schlammfeststoffen und Öl in den Entwässerungsstufen abgegebenen Wasserdampfes zurückgewonnen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend wenigstens ein Teil der in der ersten Entwässerungsstufe entwickelten Dämpfe abgezogen wird, nachdem diese Dämpfe einen Teil des Wärmebedarfs der zweiten Entwässerungsstufe gedeckt haben, und bevor diese Dämpfe kondensiert werden, und daß die abgezogenen Dämpfe fortlaufend mit frisch zugeführtem Heizdampf für die Entwässerung vermischt und durch diesen verdichtet werden und dieses Dampfgemisch dazu verwendet wird, einen großen Teil des Wärmebedarfes der ersten Entwässerungsstufe zu decken. - '

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Teil der in der ersten Entwässerungsstufe entwickelten Dämpfe durch Saugwirkung von frisch zugeführtem Heizdampf in einem Strömungsverfahren abgezogen und dabei mit frischem Heizdampf vermischt und durch diesen verdichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von abgezogenen Dämpfen zu frischem Heizdampf wenigstens bei etwa 2:1 liegt. '

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Verflüssigungsbehälter (4), in welchem zufließende, feste Schlammkonzentrate mit zugeführtem Öl vermischt werden, eine Verdampfereinrichtung (9, 21, 32, 109, 121) mit Mehrfacheffekt, in der das fließfähige Gemisch in gleichläufigem Betrieb vermittels Heizdampf erhitzt und der Wassergehalt des Gemisches verdampft wird, mit einem ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten Verdampferstufe (32), durch den der in diesem Verdampfungsraum erhitzte, entwässerte und infolge seines Ölanteils fließfähige Stoff abgezogen wird, und mit einem zweiten Auslaß (33) in dem Verdampfungsraum, durch den das in dem Verdampfungsraum dieser letzten Stufe von dem Gemisch in der Form von Dampf abgegebene Wasser abgezogen wird, eine Leitung (7, 8) von dem Veflüssigungsbehälter zu der Verdampfereinrichtung, durch welche ein Gemisch von Schlammkonzentraten und Öl zu dem Einlaß des Verdampferraums der ersten Verdampferstufe (9) gelangt, eine Preßvorrichtung (50, 59), durch welche eine Trennung eines Gemisches von Schlammfeststoffen und Flüssigkeit in die festen und die flüssigen Bestandteile erfolgt, und durch eine Leitung (48) von dem ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten Verdampferstufe der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt zu der Preßvorrichtung, durch welche eine im wesentlichen wasserfreie Ölaufschlämmung von Schlammfeststoffen zu der Preßvorrichtung gelangt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Kondensator (37) und eine Leitung (36) von dem zweiten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten Verdampferstufe zu dem Kondensator, durch welche das in der Form von Wasserdampf aus dem Gemisch von Schlammkonzentraten und Öl in der letzten Verdampferstufe abgegebene Wasser zu dem Kondensator strömt, um in diesem wieder zu Wasser kondensiert zu werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Leitung (5, 53) von der Preßvorrichtung zu dem Verflüssigungsbehälter, durch die das von der Preßvorrichtung ausgeschiedene

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flüssige Öl zu dem Verflüssigungsbehälter zurückgeführt wird, um in diesem mit frisch zufließenden Schlammkonzentraten vermischt zu werden.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Verbrennungseinrichtung (11) zur Beschickung der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt mit der für die Entwässerung erforderlichen Wärmemenge und Vorrichtungen (63, 65, 68) für die Abgabe der von der Preßvorrichtung abgetrennten Feststoffe an die Verbrennungseinrichtung, wobei diese so beschaffen ist, daß sie diese Feststoffe aufnehmen und als Brennstoff verbrennen kann, um wenigstens einen Teil der für die Entwässerung in der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt erforderlichen Wärmemenge zu erzeugen.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Kesselofen (11) für die Erzeugung von Heizdampf für die Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt und eine Leitung (10) von dem Kesselofen zu. der Verdampfer-

einrichtung, durch welche der erzeugte Heizdampf vom Kesselofen zu der Verdampfereinrichtung strömt.

12. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Heizdampfkreislauf, durch welchen der Heizdampf für die Erhitzung des zu entwässernden Gemisches von dem zweiten Effekt der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt durch Einwirkung von frisch erzeugtem Heizdampf abgezogen, verdichtet und mit diesem Heizdampf vermischt wird und einen Heizdampfstrom bildet, der dem ersten Effekt der Verdampfereinrichtung zugeführt wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampfkreislauf ein Venturirohr (172) aufweist, durch welches von dem zweiten Effekt der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt Heizdampf durch die Saugwirkung einer Strömung von frisch erzeugtem Heizdampf abgezogen, durch den frischen Heizdampf verdichtet und mit diesem vermischt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen