DE1809772C - Verfahren und Vorrichtung zum Abtren nen der Flüssigkeit aus einem gelartigen Flussigkeits Feststoff Gemisch - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum lage wählen. Im übrigen ist das dauernde Anwärmen

Abtrennen der Flüssigkeit aus einem gelartigen und Abkühlen des Behältermaterials sehr unwirt-

Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch, insbesondere zum schaftlich.

Entwässern von Vorklär- und Filterschlamm in Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zu-

Wasseraufbereitungswerken od. dgl., wobei durch 5 gründe, ein einfaches Verfahren zur Schlammentwäs-

Gefrieren des Schlamms das Wasser ausgefroren und serung zu schaffen, das nicht die Nachteile des be-

durch anschließendes Wiederauftauen von den Fest- kannten Verfahrens hierzu aufweist,

stoffen abgetrennt wird, unter Verwendung eines Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der

Kältekreislaufs. Sie betrifft außerdem eine Vorrich- Schlamm kontinuierlich durch den Verdampfer eines

tung zur Durchführung dieses Verfahrens, welches io Kältekreislaufs gefroren, anschließend weiterbeför-

sich grundsätzlich auch zum Abtrennen der Flüssig- dert und durch den Kondensator wieder aufgetaut

keit aus Abfallschlämmen chemischer und anderer wird.

Industriewerke eignet. Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Ver-

In Wasseraufbereitungswerken fallen gewöhnlich fahrens liegt darin, daß es kontinuierlich ist. Damit größere Mengen Schlamm an. Diese gelartigen 15 ist es sehr wirtschaftlich und sehr sicher. Der Schlamme werden normalerweise gestapelt und ge- Schlamm strömt sozusagen kontinuierlich am Vertrocknet. Die Hauptschwierigkeit liegt dabei in der dämpfer des Kältekreislaufs entlang, v/obei er geEntwässerung des Schlamms. Es ist bekannt, hierzu froren wird, und strömt anschließend kontinuierlich den Schlamm zu gefrieren und wiederaufzutauen, am Kondensator entlang, wobei er wieder aufgetaut Dabei wird seine Struktur derart zerstört, daß eine _ao wird.

Zerlegung in Wasser und absitzbare Feststoffe statt- Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung des

findet (vgl. P. W. Doe, B en η, L. R. Bays, Das erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schlamm

Eindicken von Schlamm durch Gefrieren, Zeitschrift auf einer als Verdampfer des Kältekreislaufs dienen-

»Die Wasserwirtschaft«, 8/1966, S. 259 bis 262). den Gefriertrommel gefroren und nach Entfernen

Bei dem bekannten Verfahren wird der Schlamm 35 von dieser auf einer als Kondensator des Kältekreisunter Verwendung eines Kompressionskältekreislaufs laufs dienenden Auftau-Wärmetauscherrutsche wiein großen BeHltern in dicken Schichten gefroren der aufgetaut. Zur Erzielung gleichmäßiger Schlamm- und anschließend wieder aufgetaut. Dabei strömt zu schichtdicken auf der Gefriertrommel kann dabei das verdampfendes flüssiges Kälter .iitel in Rohren durch Auftragen des Schlamms auf diese einerseits dadurch Behältei, in denen Schla.iim gefroren, und zu kon- 30 erfolgen, daß die Gefriertrommel selbst in eir densierender Kältemitteldampf Li Rohren durch Be- Schlammbad eingetaucht wird, wobei der überschüshälter, in denen bereits gefrorener Schlamm wieder sige Schlamm mittels eines Abstreifmessers in das aufgetaut werden soll. Nach Umsteuern des Kälte- Schlammbad zurückgeführt wird. Andererseits kann mittelkreislaufs beginnt jeweils ein neuer Zyklus. hierzu eine obere Aufgabevorrichtung dienen, die so

Dieses Verfahren ist also diskontinuierlich. Dabei 35 ausgebildet ist, daß ebenfalls nur eine gewünschte

wird jedoch zum Auftauen einer Behälterfüllung eine Schlammschichtdicke aufgefroren wird,

größere Zeitspanne benötigt als zum Gefrieren der Vorteilhafterweise wird der Schlamm in einer

Behälterfüllung. Dies ist bedingt durch die unter- dünnen Schicht auf der Gefriertrommel gefroren,

schiedliche Wärmeleitzahl von Wasser und Eis, d. h., wobei die Schichtdicke 3 bis 5 mm, vorzugsweise

der Wärmetransport vom zu kondensierenden Kälte- 40 4 mm, beträgt. Dadurch können ausreichend hohe

mitteldampf durch das Wasser hindurch zum schmel- Gefrier- und damit Arbeitsgeschwindigkeiten für das

zenden Gefriergut ist wesentlich schlechter als der erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden. Außer-

Wärmetransport vom zu gefrierenden Schlamm durch dem bleibt die zu übertragende Kälteleistung vom

den gefrorenen Schlamm hindurch zum zu verdamp- Verdampfer zum ungefrorenen Schlamm bei diesen

fenden flüssigen Kältemittel. Die somit längere Auf- 45 geringen Gefrierschichtdicken im wesentlichen immer

tauzeit bestimmt die Zyklusdauer. gleich, wodurch sich ein äußerst wirtschaftlicher und

Dadurch ist das bekannte Verfahren sehr unwirt- stabiler Verfahrensablauf ergibt,
schaftlich. Der bereits gefrorene Schlamm wird un- Zweckmäßigerweise wird der gefrorene Schlamm nötigerweise weiter abgekühlt, oder die überschüssige nach etwa 0,9 Umdrehungen der Gefriertrommel Kälte muß vernichtet werden, was in beiden Fällen 50 mittels eines mit sehr geringem Abstand von voreinen Energieverlust bedeutet. Weiterhin ergeben zugsweise 0,15 mm, von der Gefriertrommel angesich durch das Füllen und Leeren der Behälter Tot- ordneten, an seiner gesamten Schabekante gezahnten zeiten für die gesamte Anlage. Das Umsteuern der Abschabemessers von dieser als kleinvolumige Seher-Anlage, welches an sich bereits eine Quelle für Be- ben entfernt, wobei die maximale Scherbendicke triebsstörungen sein kann, bedingt einen großen 55 3 bis 5 mm beträgt. Damit werden alle Voraussetzun-Regel- und Steueraufwand. Die Behälter zum Oe- gen für ein sichsres, gleichmäßiges und sehr schnelles frieren bzw. Wiederauftauen des Schlamms müssen Wiederauftauen des gefrorenen Schlamms gezur Erzielung gleichmäßiger Schichtdicken in auf- . schaffen.

wendiger Weise mit geometrisch geordneten Ein- Mit Vorteil fallen die Scherben vom Abschabebauten versehen sein. Diese Behälter sind außerdem 60 messer auf die Wärmetauscherrutsche herab. Das den starken und unaufhörlichen Wechselbeanspru- von den auf dieser auftauenden Scherben ablaufende chutigen, die das ständige Gefrieren und Wieder- Wasser fließt mit Vorteil ständig von der Wttrmeauftauen mit sich bringt, ausgesetzt. Ihr Material ist tauscherrutsche, welche hierzu, vorzugsweise über also bezüglich Ermüdungserscheinungen ständig ge- ihre gesamte Fläche, Durchbrllche sehr geringer fährdet. Man wird daher grundsätzlich nur teure 65 Weite aufweist, in ein Auffangbecken ab. Dadurch Materialien für die Behälter sowie Überdies für die ergibt sich ein fast unmittelbarer Kontakt zwischen Rohrleitungen und sämtliche sonstigen dem stan- dem noch gefrorenen Schlamm und der Wärme· dieen Umsteuerprozeß unterliegenden Teile der An- tauscherrutsche.

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Die nach dem Auftauen der Scherben zurück- zu. In den im Vorratsbehälter 10 befindlichen bleibenden Feststoffe werden zweckmäßigerweise Schlamm ist die Gefriertrommel 6 eingetaucht, und auch kontinuierlich in das Auffangbecken befördert, bei ihrer Drehung wird der Schlamm in einer dünnen in welchem sie, vorzugsweise in einem in dessen Schicht kontinuierlich auf sie aufgetragen. Damit bei unteren Teil angeordneten Kiesbett, abgelagert wer- 5 der Schlammauftragung eine über die gesamte Geden. Sollte es einmal vorkommen, daß einzelne friertrommelbreite einstellbare, gleichmäßige Schicht-Scherben auf der Wärmetauscherrutsche nicht ganz dicke gewährleistet ist, wird unmittelbar nach dem aufgetaut werden, so wird dies durch Wärmeaus- Herausdrehen der Gefriertrommel 6 aus dem im Vortausch dieser Scherben mit dem im Auffangbecken ratsbehälter 10 befindlichen Schlammbad der überbefindlichen Wasser nachgeholt. io schüssige Schlamm mittels eines verstellbaren Ab-

Das in dem Auffangbecken befindliche Wasser Streifmessers 11 in den Vorratsbehälter 10 zurückkann auf einfache Weise durch mindestens eine per- geführt.

forierte Wandung hindurch kontinuierlich in ein Die auf der Gefriertrommel 6 verbleibende

Wasser-Sammelbecken abgeleitet werden. Dabei ist Schlammschicht wird dann auf dieser kontinuierlich

die perforierte Wandung mit Vorteil doppelwandig 15 im Verlauf von 0,9 Umdrehungen gefroren. Danach

ausgeführt, wobei sich in dem Zwischenraum Filter- wird die gefrorene dünne Schicht mittels eines an

material befindet. seiner gesamten Schabekante gezahnten Abschabe-

Um zu vermeiden, daß bei zu geringer der Wärme- messers 12 als kleine Scherben 13 abgeschabt, welche tauscherrutsche abverlangter Auftauleistung, insbe- auf die Wärmetauschern^ ehe 3 fallen und sich auf sondere bei Inbetriebsetzung der A^r lage, der Druck ao dieser gleichmäßig verteilen. 1 iuf der Wärmetauscherauf der Hochdruckseite des Kältekreislaufs einen rutsche 3 werden die Scherben 13 kontinuierlich maximalen Wert übersteigt, kann die Wärmetauscher- wieder aufgetaut. Das beim Auftauen entstehende rutsche zusätzlich gekühlt werden. Dies kann durch Wasser fließt dabei ständig durch über die gesamte Berieselung mit einer Kühlflüssigkeit erfolgen, wobei Fläche der Wärmetauscherrutsche 3 angeordnete die Kühlflüssigkeitsmenge durch ein vom Kältemittel- 35 Bohrungen ±4 sehr geringen Durchmessers in ein Aufdruck hinter der Wärmetauscherrutsche gesteuertes fangbecken 15. Die Feststoffe fallen nach ihrer weitest-Regelventil eingestellt wird. gehenden Befreiung vom Wasser ebenfalls in das Auf-Gemäß einer weiteren, ebenfalls sehr vorteilhaften fangbecken 15, in welchem sie in einem auf dessen Ausführungsform der Erfindung fallen die von der Grund angeordneten Kiesbett 16 abgelagert werden. Gefriertrommel entfernten Scherben direkt in das mit 30 Das in dem Auffangbecken 15 befindliche Wasser erwärmtem Kühlwasser, beispielsweise aus einem fließt kontinuierlich durch eine doppelwandig aus-Röhrenkessel-Kondensator, gespeiste Auffangbecken geführte perforierte Wandung 17, bei welcher in dem und werden unmittelbar in diesem wieder aufgetaut. Zwischenraum Filtermaterial 18 angeordnet ist, Als durch den Kondensator zu erwärmendes Kühl- einem Wasser-Sammelbecken 19 zu, aus. welchem es wasser kann dabei ein Teil des sich im Wasser- 35 durch eine Austrittsöffnung 20 in Richtung des Sammelbecken ansammelnden Wassers verwendet Pfeiles 21 ausfließen kann- Die Feststoffe werden werden, ebenfalls, beispielsweise durch Erneuern des Kies-

Es ist von Vorteil, die Warmwasser-Zulaufleitung bettes 16, aus dem Auffangbecken 15 entfernt, was

möglichst nahe an der Stelle anzuordnen, an der die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist.

Scherben in das Auffangbecken fallen. Dadurch 40 Oberhalb der Wärmetauscherrutsche 3 ist zu deren

erhält einerseits das im Auffangbecken befindliche zusätzlicher Kühlung im Normalbetrieb und ganz

Wasser an der Stelle, an der die Scherben in das besonders beim Inbetriebsetzen der gesamten Anlage

Becken fallen, eine gewisst, den Wärmeaustausch eine Kühlwasser-Berieselungseinrichtung 22 angeord-

zwischen den gefrorenen Scherben und dem Wasser net, welcher das zusätzliche Kühlwasser durch eine

verbessernde Turbulenz, und andererseits wird da- 45 Kühlwasserleitung23 zuströmt. Die Kühlwassermenge

durch vorteilhafterweise die Ablagerung der Fest- wird durch ein in der Kühlwasserleitung 23 angeord-

stoffe gerade an dieser Stelle weitgehend verhindert. netes Regelventil 24 in Abhängigkeit vom Kälte-

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungs- mitteldruck in der Kältemittel-Flüssigkeitsleitung 5 gemäßen Verfahrens erfordert geringe Investitions- zwischen WHrmetauscherrutsche 3 und Drosselkosten und hat einen geringen Platzbedarf. 30 ventil 4 eingestellt. Als zusätzliches Kühlwasser kann

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nach- beispielsweise ein Teil des aus der Austrittsöffnung stehend an Hand mehrerer in der Zeichnung sehe- 20 austretenden Wassers dienen,
matisch dargestellter Ausführungsbeispiele einer Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 it»t der Kon-Vorrichtung zu seiner Durchführung näher erläutert. densator des Kältekreislaufs als Röhrenkessel-Kon-

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist ein 55 densator 3a ausgeführt, welcher durch ei:<e Leitung

Kompressions-Kältekrcislauf einen Kompressor 1, 3/> mit Kühlwasser aus dem Wasser-Sammelbecken

einen mit diesem durch eine Kältemittel-Hochdruck- 19 versorgt wird. Das durch den Kondensator 3a

leitung 2 verbundenen, als Auftau-Wärmetauscher- erwärmte Kühlwasser fließt durclv eine Leitung 3 c

rutsche 3 ausgeführten Kondensator sowie einen mit dem Auffangbecken IS zu, in welches die von der

diesem durch eine mit einem Drosselventil 4 ver- 60 Gefriertrommel 6 entfernten Scherben 13 direkt

sehene Kältrmittel-Flüssigkeitsleitung 5 verbundenen, herabfalle» und in welchem diese wieder aufgetaut

als Gefriertrommel 6 ausgebildeten Verdampfer auf, werden.

welcher wiederum mit dem Kompressor 1 durch eine Sinngemäß wird hier entsprechend das durch die

Kältemittel-Niederdruckleitung 7 verbunden ist. Kühlwasserleitung 23 herangeführte zusätzliche KUhI-

Der zu entwässernde Schlamm strömt kontinuier- 63 wasser in die Leitung 3 b eingegeben, Im Übrigen ist

lieh, von einer geeigneten nicht dargestellten Dosier- die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfineinrichtung kommend, in Richtung des Pfeiles 8 dung grundsätzlich die gleiche wie die jener nach durch die Zuführleitung9 einem Vorratsbehälter 10 Fig. 1.

In Fig. 2 ist außerdem noch eine andere Art des Auftragens der Schlammschicht auf die Gefriertrommel 6 dargestellt. Es wird eine obere Aufgabevorrichtung 1Od verwendet. Dabei kann ebenfalls die aufzutragende Schlammschichtdicke dutch Verstellen eines den Abschluß der Aufgabevorrichtung 10a in Drehrichtung der Gefriertrommel 6 bildenden Abstreifmessers 11a genau eingestellt werden.

Claims (18)

Patentansprüche: IO

1. Verfahren zum Abtrennen der Flüssigkeit aus einem gelartigen Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch, insbesondere zum Entwässern von Vorklär- und Filterschlamm in Wasscraufbereitungs- werken od. dgl., wobei durch Gefrieren des Schlamms das Wasser ausgefroren und durch anschließendes Wiederauftauen von den Feststoffen abgetrennt wird, unter Verwendung eines Kältekreislaufs, dadurch gekennzeich- ao net, daß der Schlamm kontinuierlich durch den Verdampfer des Kältekreislaufs gefroren, anschließend weiterbefördert und durch den Kondensator wieder aufgetaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 kennzeichnet, daß der Schlamm auf einer als Verdampfer des Kältekreislaufs dienenden Gefriertrommel gefroren und nach Entfernen von dieser auf einer als Kondensator des Kältekreis- 'laufs dienenden Auftau-Wärmetauscherrutsche wieder aufgetaut wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen des Schlamms auf die Gefriertrommel durch ihr Eintauchen in ein Schlammbad erfolgt, wobei der überschüssige Schlamm mittels eines verstellbaren Abstreifmessers in das Schlammbad zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen des Schlamms auf die Gefriertrommel durch eine obere, mit einem verstellbaren Abstreifmesser versehene Aufgabevorrichtung erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in einer dünnen Schicht auf der Gefriertrommel gefroren wird, wobei die Schichtdicke 3 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm, beträgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gefrorene Schlamm als kleinvolumige Scherben von der Gefriertrommel entfernt wird, wobei die maximale Scherbendicke 3 bis 5 mm beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von den auftauenden Scherben ablaufende Wasser ständig von der Wärmetauscherrutsche in ein Auffangbecken abfließt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auftauen der Scherben die zurückbleibenden Feststoffe kontinuier- Hch in das Auffangbecken befördert werden, in welchem sie, vorzugsweise in einem in dessen unteren Teil angeordneten Kiesbett, abgelagert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Auffangbecken befindliche Wasser durch mindestens eine perforierte Wandung hindurch kontinuierlich in ein Wasser-Sammelbecken abgeleitet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrutsche, insbesondere bei Inbetriebsetzung der Anlage, zusätzlich geklihlt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kühlung durch Berieselung der Wärmetauscherrutsche mit einer Kühlflüssigkeit erfolgt, wobei die Kühlflüssigkeitsmenge durch ein vom Kältemitteldruck hinter der Wärmetauscherrutsche gesteuertes Regelventil eingestellt wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kontinuierlich betriebenen Kältekreislauf ft.·« Kondensator und Verdampfer, wobei der Verdampfer als Gefriertrommel (6) und der Kondensator als vorzugsweise in deren Nähe angeordnete Auftau-Wärmetauscherrutsche (3) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein mit sehr geringem Abstand von vorzugsweise 0,15 mm von der Gefriertrommel (6) angeordnetes, an seiner gesamten Schabekante gezahntes Abschabemesser (12).

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrutsche (3), vorzugsweise über ihre gesamte Fläche, Durchbrüche (14) sehr geringer Weite aufweist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Wärmetauscherrutsche (3) ein Wasser- und Feststoff-Auffangbecken (15) angeordnet ist, welches in seinem unteren Teil ein Kiesbett (16) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Auffangbeckens (15) durch mindestens eine perforierte Wandung (17) mit dem Innenraum eines Wasser-Sammelbeckens (19) in Verbindung steht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Wandung (17) doppelwandig ausgeführt ist, wobei sich in dem Zwischenraum Filtermaterial (18) befindet.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Wärmetauscherrutsche (3) eine Kühlflüssigkeits-Berieselungseinrichtung (22) angeordnet ist, wobei zwecks Einstellung der Kühlflüssigkeitsmenge ein vom Kältemitteldruck hinter der Wärmetauscherrutsche (3) gesteuertes Regelventil (24) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen