DE19505073A1

DE19505073A1 - Flachbodenhydrozyklon

Info

Publication number: DE19505073A1
Application number: DE1995105073
Authority: DE
Inventors: Peter Hochrein; Matthias Wild
Original assignee: RECYCLING ENERGIE ABFALL
Current assignee: RECYCLING ENERGIE ABFALL
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-22
Also published as: ITTO960023U1; IT239660Y1

Description

Die Erfindung betrifft einen Flachbodenhydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Abscheiden von weitgehend inerten Schwerstoffen aus einer Aufschlämmung von Abfallstoffen, die organische Bestandteile enthalten.

Die Verwendung von Hydrozyklonen zum Abtrennen von spezifisch schweren Bestandteilen aus Flüssigkeiten oder Aufschlämmungen ist seit langem bekannt.

Die Bandbreite des Einsatzgebietes reicht von der Anreicherung von feinstkörnigem Gold bis zur Rückgewinnung von Kunststoff granulaten aus Abwässern (H. Trawinski, Die Betriebspraxis des Hydrozyklons, TIZ-Fachberichte, Vol. 108, 1984, No. 9, Seite 564-567, No. 10, Seite 648-650 und No. 11, Seite 757- 759). Bei der Mineralaufbereitung und in der chemischen Ver fahrenstechnik hat sich der Hydrozyklon als unentbehrlich ge wordenes Verfahrenselement (engl. unit operation) durchge setzt.

Neben der überwiegend zum Einsatz kommenden Bauart des koni schen Hydrozyklons haben sich seit etwa 15 Jahren Hydrozyklone mit flachem Boden (Flachbodenhydrozyklone, engl. cylindrical hydrocyclones) bewährt.

Dabei bildet sich im Bodenbereich des Hydrozyklons ein Schlammbett aus, das die Anreicherung des Grobkorns be günstigt. (Ullmann′s encyclopedia of industrial chemistry, 5th completely rev. ed., Vol. B2: Unit operations I, VCH Verlags gesellschaft, Weinheim, 1988, Seite 11-22) Die Flachboden hydrozyklone eignen sich besonders für die Abtrennung von spe zifisch schweren Bestandteilen eines bestimmten Korngrößen bereichs aus einer Flüssigkeit. Ein vielversprechendes Ein satzgebiet für Flachbodenhydrozyklone wurde deshalb in der Aufbereitung von Abfallstoffen gesehen. Beispielsweise werden sie zum Rückgewinnen von Kupfer aus zerkleinerten, kunst stoffummantelten Kabeln oder zum Abtrennen von Aluminium aus zerkleinerten Polystyrolflaschen eingesetzt (H. Trawinski; Die Betriebspraxis des Hydrozyklons, TIZ-Fachberichte, Vol. 108, 1984, No. 10, Seite 650).

Die Trennwirkung eines derartigen Hydrozyklons kann aber nicht als befriedigend angesehen werden, wenn die Trennaufgabe darin besteht, die spezifisch schweren Bestandteile aus einer Auf schlämmung zu entfernen, die durch Auflösen von Abfallstoffen, die einen nennenswerten Anteil organischer Bestandteile ent halten, bereitet wurde. Die Herstellung einer derartigen Auf schlämmung ist beispielsweise in EP-A-0 286 100 beschrieben.

Bedingt durch die Herkunft des Ausgangsmaterials, das zum Bei spiel durch die getrennte Erfassung des sogenannten Biomülls oder aus der Entsorgung von Gewerbebetrieben stammen kann, ist neben organischen Stoffen, deren Dichte im Bereich von 1 kg/l liegt, mit dem Vorhandensein von spezifisch schwereren Be standteilen, die im folgenden als "Schwerstoffe" bezeichnet werden, zu rechnen. Es handelt sich dabei um Mineralien (Sand, Steine), Keramik oder Glas. Es können aber auch Metallpartikel sein. Da die organische-n Stoffe und die Schwerstoffe die gleiche Korngröße aufweisen, ist es nicht möglich, sie durch ein Sieb zurückzuhalten.

Diese Bestandteile sind bei eventuellen nachgeschalteten bio logischen Umsetzungsprozessen, wofür in EP-0-A 286 100 eine anaerobe Vergärung vorgeschlagen wird, unerwünscht. Die fei nen, oft auch harten Schwerstoffe sind die Ursache für einen erhöhten Verschleiß an den Rohrleitungen und Pumpen. Sie kön nen, wenn sie Gelegenheit bekommen, sich abzulagern, zu einer mechanischen Zerstörung der Pumpen führen.

Es ist bekannt, daß für die Abtrennung von Schwerstoffen aus Aufschlämmungen Hydrozyklone eingesetzt werden können. Der artige Hydrozyklone werden beispielsweise zum Entfernen von mineralischen Anteilen, Glassplittern, Metallteilen und der gleichen aus Papierpulpe bei der Verarbeitung von Altpapier eingesetzt.

Diese Hydrozyklone sind aber so ausgelegt, daß sie eine große Menge des Papierstoffs von einer verhältnismäßig kleinen Menge von Fremdstoffen befreien. Die ausgeschiedenen Fremdstoffe sind deshalb stets noch mit Papierfasern oder anderen organi schen Verunreinigungen behaftet. Sie müssen unter Umständen in weiteren Verfahrensstufen aufbereitet werden.

In der Offenlegungsschrift DE 43 06 929 wird beschrieben, wie derartige Aufschlämmungen, beispielsweise Sandfang-Sedimente, zu wiederverwertbarem Sand aufbereitet werden können. Zum Stand der Technik heißt es dort, daß derartige Aufschlämmungen in Deponien abgelagert werden, da keine technisch brauchbaren und kostengünstig arbeitenden Anlagen zur Aufbereitung zur Verfügung standen. In DE 43 06 929 wird unter anderem ein Hydrozyklon eingesetzt, der aber lediglich die Aufgabe hat, die Feststoffpartikel nach der Größe zu scheiden. Er ist auch nicht als Flachbodenzyklon ausgewiesen. Alle Teilchen, die unter einer bestimmten unteren Grenzkorngröße liegen, werden dann einem Wirbelschichtsortierer, dessen Bauweise und Funk tion als bekannt vorausgesetzt werden, zugeführt, in dem von den Feststoffen die anhaftenden organischen Verunreinigungen abgewaschen werden. Die organischen Verunreinigungen sollen einer Kläranlage zugeführt werden. Diese Einrichtung ist immer noch sehr aufwendig und kann nur in Verbindung mit einem Klär werk betrieben werden. Sie soll jedoch vorzugsweise zum Reini gen größerer Sandmengen, nicht zum Abscheiden von Sand aus Aufschlämmungen, Verwendung finden.

Die Verbringung von Stoffen, die mit einem nennenswerten An teil biologisch abbaubarer organischer Substanzen behaftet sind, auf eine Abfalldeponie wird nach Ablauf der derzeit noch gewährten Übergangsfristen nicht mehr möglich sein. Bei Ab falldeponien der Deponieklasse II wird künftig verlangt wer den, daß die Abfallstoffe nur noch einen Glühverlust von höch stens 5 Masse-% aufweisen. Für die Ablagerung auf einer Depo nie der Deponieklasse I (Inertstoffdeponie) wird sogar ein Wert von höchstens 3 Masse-% Glühverlust vorgeschrieben. Wegen der höheren Anforderungen an das abzulagernde Material sind die Betriebskosten der Inertstoffdeponie geringer, woraus sich geringere Kosten für die Entsorgung der Abfälle ergeben. Man wird für die Ablagerung von Abfällen, die zum überwiegenden Teil aus spezifisch schweren Stoffen, wie Steinen, Sand, Glas usw., bestehen, die Verbringung auf eine Deponie der Deponie klasse I anstreben, und danach trachten, sie so aufzubereiten, daß sie den geforderten Wert für den Glühverlust nicht über schreiten.

Die genannten Werte für den Glühverlust können beim heutigen Stand der- Technik und nach Ansicht der meisten Fachleute der Abfallwirtschaft nur durch thermische Verfahren, von denen an erster Stelle die Müllverbrennung zu nennen ist, eingehalten werden.

Es ist bekannt, daß thermische Verfahren sehr teuer sind und die Kosten für die thermische Behandlung zu den Kosten für die Ablagerung hinzugerechnet werden müssen. Die thermische Be handlung erweist sich auch als wenig geeignete Behandlungs methode, da die Schwerstoffe weder einen nennenswerten Heiz wert aufweisen, noch eine nennenswerte Volumenreduktion zu erwarten ist.

Der Zwang zur thermischen Behandlung eines bei der Aufbe reitung der Aufschlämmung der organischen Stoffe entstehenden Teilstroms würde das an sich kostengünstige Verfahren der Ver wertung der organischen Abfallstoffe durch ein biologisches Verfahren mit hohen zusätzlichen Kosten belasten. Diese können vermieden werden, wenn es gelingt, diese Schwerstoffe aus der Aufschlämmung in einem solchen Zustand abzuscheiden, daß sie direkt auf eine Deponie, vorzugsweise der Deponieklasse I, gebracht oder mit geringem Aufwand deponiefähig gemacht werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Flachbodenhydrozyklon zu schaffen, der es ermöglicht, aus einer Aufschlämmung von Ab fallstoffen, die organische Bestandteile enthalten, die Schwerstoffe so abzuscheiden, daß sie weitgehend frei von organischen Anhaftungen sind, wobei die Menge der dabei verwendeten Spül- oder Waschflüssigkeit möglichst gering ge halten werden soll.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit ein Flachbodenhydrozyklon mit einem zentrisch angeordneten Klassierrohr und einer Kammer zur Auf nahme der abgetrennten Schwerstoffe bereitgestellt, mit dem diese Schwerstoffe aus einer Aufschlämmung, die aus Ab fallstoffen, die organische Bestandteile enthalten, bereitet wurde, abgetrennt und von anhaftenden organischen Verun reinigungen befreit ausgeschleust werden können, ohne daß der Hydrozyklon entleert werden muß.

Durch die Kombination eines Flachbodenhydrozyklons mit einem am Boden zentrisch angebrachten Klassierrohr kann die Menge der zum Abwaschen der organischen Verunreinigungen benötigten Spülflüssigkeit gering gehalten werden.

Es können auch mehrere Flachbodenhydrozyklone mit mehreren Klassierrohren an eine gemeinsame Kammer angeschlossen werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abscheiden von weitgehend inerten Schwerstoffen aus einer Aufschlämmung von Abfallstoffen, die organische Be standteile enthält, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 8 näher gekenn zeichnete Verfahren gelöst.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

Bezugszeichenliste

(1) Flachbodenhydrozyklon
(2) Zulauf
(3) Schlammbett
(4) Oberlauf
(5) Austragsöffnung
(6) Klassierrohr
(7) Oberer Schieber
(8) Kammer
(9) Unterer Schieber
(10) Zuführung der Spülflüssigkeit
(11) Sandklassierer
(12) Behälter für die Schwerstoffe

Zum Abscheiden von weitgehend inerten Schwerstoffen aus der Aufschlämmung wird ein Flachbodenhydrozyklon 1 eingesetzt, in dessen unterem Bereich sich ein Schlammbett 3 aufbaut, in dem sich die Schwerstoffe anreichern. Die Schwerstoffe werden im Schlammbett 3 durch die am Boden radial nach innen gerichtete Strömung zur Austragsöffnung gespült, aus der sie durch die Wirkung der Schwerkraft ausgetragen werden. Die Schwerstoffe fallen im Klassierrohr 6 nach unten und sammeln sich in der nach unten dicht schließenden Kammer 8. Sie verdrängen dabei Flüssigkeit auf dem Klassierrohr 6 und der Kammer 8, wodurch anhaftende organische Verunreinigungen im Gegenstrom abgespült werden.

Die Schwerstoffe sammeln sich in der Kammer 8, die kurzzeitig mit dem oberen Schieber 7 verschlossen und durch Öffnen des unteren Schiebers 9 entleert werden kann, ohne daß der Flach bodenhydrozyklon 1 entleert werden muß.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens kön nen die Schwerstoffe ausgeschleust werden, ohne daß der Be trieb des Flachbodenhydrozyklons unterbrochen werden muß.

Die Deponiefähigkeit der Schwerstoffe kann durch einen Sand klassierer 11, in den die Schwerstoffe aus der Kammer 8 beim Öffnen des-unteren Schiebers 9 fallen, weiter verbessert wer den. Die Schwerstoffe werden nach Verminderung ihres Wasser gehalts aus dem Sandklassierer 11 in einen Transportcontainer 12 abgeworfen.

Die Reinigungswirkung des Klassierrohrs 6 wird weiter ge steigert, wenn durch die Zuleitung 10 eine Spülflüssigkeit gegen den im Hydrozyklon herrschenden Druck eingepreßt und zusammen mit der gereinigten Aufschlämmung über den Oberlauf 4 des Flachbodenhydrozyklons ausgetragen wird. Als Spülflüssig keit wird vorzugsweise Wasser in Form von Brauchwasser verwen det, da dies eine nachfolgende biologische Behandlung der organischen Bestandteile der Aufschlämmung nicht negativ be einflußt. In Abhängigkeit von der weiteren Behandlung der Auf schlämmung können auch andere Flüssigkeiten zum Spülen einge setzt werden. Da die Spülflüssigkeit gegen den im Flachboden hydrozyklon herrschenden Druck eingepreßt werden muß, kann es sich als notwendig erweisen, den Druck der Spülflüssigkeit mittels einer Pumpe auf den erforderlichen Wert zu erhöhen.

Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Flachbodenhydrozyklon zur Aufbereitung einer Aufschlämmung eingesetzt, die durch Auf lösen von getrennt gesammeltem Bioabfall, organischen Gewerbe abfällen, Marktabfällen und dergleichen in einem Auflöse behälter unter der Wirkung hydrodynamischer Kräfte erhalten wird. Auch nach dem Abziehen dieser Suspension aus dem Auf lösebehälter durch ein Lochsieb ist es kaum zu vermeiden, daß die Aufschlämmung neben organischen Bestandteile noch einen gewissen Anteil von Schwerstoffen enthält.

Der Flachbodenhydrozyklon wird dabei vorzugsweise so betrie ben, daß die Aufschlämmung nach dem Auflöseprozeß .in einen Lagerbehälter gepumpt wird, aus dem sie in einem kontinuier lichen und möglichst gleichmäßigen Strom dem Hydrozyklon zuge führt wird. Die gereinigte Aufschlämmung kann wieder in den Lagerbehälter zurückgeleitet werden. Die Aufschlämmung kann aber auch, wenn die Kapazität der anderen Verfahrensstufen dies gestattet, direkt und kontinuierlich durch den Flach bodenhydrozyklon diesen Verfahrensstufen zugeleitet werden, ohne daß dies die prinzipielle Funktion beeinträchtigen würde.

Die Erfindung offenbart somit einen Flachbodenhydrozyklon mit einem Klassierrohr und einer Kammer zur Aufnahme von Schwer stoffen, mit dessen Hilfe aus einer Aufschlämmung, die aus Abfallstoffen bereitet wurde, und die organische Bestandteile enthält, die Schwerstoffe abgetrennt und unter geringem Ein satz von Spülwasser von anhaftenden organischen Verun reinigungen befreit werden. Die Schwerstoffe können, ohne daß der Hydrozyklon entleert werden muß, abgetrennt und ausge schleust werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Hydrozyklon auch kontinuierlich betrieben werden. Die ausge schleusten Schwerstoffe sind soweit von organischen Verunrei nigungen befreit (inert), daß sie auf einer Deponie der Klasse I abgelagert werden können.

Claims

1. Flachbodenhydrozyklon zum Abscheiden-von weitgehend inerten Schwerstoffen aus einer Aufschlämmung von organische Bestandteile enthaltenden Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Flachbodenhydrozyklons (1) ein Klassierrohr (6) zur Befreiung der abgetrennten Schwerstoffe im Gegenstrom von anhaftenden organi schen Bestandteilen zentrisch angeordnet ist.

2. Flachbodenhydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kammer (8) zum Sammeln der Schwerstoffe aufweist.

3. Flachbodenhydrozyklon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Schleusensystem aufweist.

4. Flachbodenhydrozyklon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusensystem einen am oberen Teil der Kammer (8) angeordneten oberen Schieber (7) und ei nen am unteren Teil der Kammer (8) angeordneten un teren Schieber (9) aufweist.

5. Flachbodenhydrozyklon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klassierrohr (6) eine Zuleitung (10) zur Einführung von Flüssigkeiten aufweist.

6. Flachbodenhydrozyklon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Sandklassierer (11) zur Nachbehandlung der aus der Kammer (8) ausgeschleusten Schwerstoffe aufweist.

7. Flachbodenhydrozyklon nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flachbodenhydrozyklone mit mehreren Klassierrohren (6) an eine gemeinsame Kammer (8) angeschlossen sind.

8. Verfahren zum Abscheiden von weitgehend inerten Schwerstoffen aus einer Aufschlämmung von organi sche Bestandteile enthaltenden Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die weitgehend inerten Schwerstoffe in einem Flachbodenhydrozyklon (1) abgetrennt und durch ein am Boden des Flachbodenhydrozyklons (1) zentrisch angebrachtes Klassierrohr (6) im Gegenstrom von an haftenden organischen Verunreinigungen befreit wer den.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerstoffe in einer Kammer (8) gesammelt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerstoffe aus der Kammer (8) durch pe riodische Betätigung eines einen oberen Schieber (7) und einen unteren Schieber (9) aufweisenden Schleusensystems ausgetragen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragung der Schwerstoffe ohne Entleerung des Flachbodenhydrozyklons erfolgt.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Klassierrohrs (6) durch Ein pressen von Wasser, das zusammen mit der Aufschläm mung durch den Oberlauf (4) des Flachbodenhydro zyklons ausgetragen wird, durch eine Zuleitung (10) intensiviert wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragung der Schwerstoffe ohne Betriebs unterbrechung des Flachbodenhydrozyklons erfolgt.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschleusten Schwerstoffe in einem Sand klassierer (11) nachbehandelt werden.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Klassierrohrs Spülflüssig keit einpreßt und zusammen mit dem Oberlauf des Hydrozyklons ausgetragen wird.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einem Vorratsbehälter entnom men und nach Abtrennung der Schwerstoffe wieder in diesen zurückgeführt wird.

17. Verfahren, nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung aus dem Oberlauf (4) des Flachbodenhydrozyklons direkt weiteren Verfahrens stufen zugeführt wird.