DE19523113C2 - Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Es ist aus einem Prospekt BORMET/SPIRAC vom Dez 1994 ein Flotatabscheider BORMET/SPIRAC Se­ rie SPIROVER bekannt. Dieser Flotatabscheider besteht aus einem nach oben konisch verlaufendem Auftriebs­ behälter und einer oben waagerecht angeordneten Schnecke.

Das Schwimmstoff-Wasser-Gemisch wird in den un­ teren Bereich des Auftriebsbehälters in bekannter Wei­ se aus einem Druckentspannungsbehälter eingeleitet. Die flotierbaren Bestandteile dieses Gemisches treiben zur Wasseroberfläche, werden von der Schnecke erfaßt und aus dem Behälter herausgefördert. Nahe am Behäl­ terboden ist eine Wasserabflußführung vorgesehen, in der das Wasser zu einem Wasserüberlauf geleitet wird. Mit steigendem Wasserspiegel im Auftriebsbehälter steigt das auszuleitende Wasser in der Wasserabfluß­ führung und fließt aus dem Wasserüberlauf ab. Im Be­ reich des Behälterbodens sind Belüftungsdüsen vorge­ sehen, die auf dem Boden abgesetzte Stoffe mit auftrei­ ben. Die waagerecht eingebaute Schnecke ist oberhalb des Wasserspiegels gelagert, so daß nur der untere Schneckenbereich die flotierbaren Bestandteile erfas­ sen und aus dem Auftriebsbehälter transportieren kann.

Bei diesem Flotatabscheider ist es besonders nachteil­ ig, daß durch den Eingriff nur des etwa unteren Drittels der Schnecke in den Behälterinhalt relativ wenig Flotat­ austragsmengen transportiert werden können. Es ist weiterhin nachteilig, daß der Flotationsaustrag eine re­ lativ große Feuchtigkeit behält. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Belüftung die abgesetzten Feststoffe aufgewirbelt werden und über die Wasserab­ flußführung ein erheblicher Anteil an Sedimenten mit dem abfließenden Wasser ausgetragen wird. Besonders nachteilig ist es, daß die Druckbegrenzung einen hohen technischen und ökonomischen Aufwand erfordert. Darüberhinaus ist es auch von Nachteil, daß bei der Verarbeitung von hochkonzentrierten Schlämmen es in den Druckbehältern und Leitungen zu Ablagerungen kommt, die zu gegebener Zeit abplatzen, wodurch diese Absplitterungen den Verfahrensablauf erheblich stören können.

Zum weiteren Stand der Technik gehören noch die Druckschriften DE 40 27 880 C2, DE 39 42 561 C1, DE 42 00 802 A1 und DE 41 35 999 A1.

Die DE 40 27 880 C2 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Bauschutt und geht ebenso wie DE 39 42 561 C1 und DE 41 35 999 A1 von sedimentierbaren Schlämmen oder Feststoffgemischen aus. Die erfinderische Lösung betrachtet jedoch schwimmende Schlämme. Für das Entwässern von Schwimmschlämmen bieten diese Druckschriften keine Ansätze.

Die DE 42 00 802 A1 beschreibt eine Vorrichtung für die Flockungsmittelmischung und Flotation, die davon ausgeht, daß Schlammgemisch, Luft und Flockungsmittel in einem Wendelgang mit Schikanen gemischt wird (analog Statikmischer). Diese Vorrichtung funktioniert bei dünnen Abwässern. Flotatschlamm wie z. B. von Dünngülle von ca. 2% TS führen aber auf Grund des hohen Feststoffanteiles zur schnellen Verstopfung der Wendelgänge. Eine gründliche Spülung bei Arbeitsende ist erforderlich. Die erfinderische Lösung im Patent geht jedoch davon aus, daß Flockungsmittel, Abwasser und Luft in einer Pumpe gemischt werden. Gleichzeitig erfolgt durch die Pumpe der notwendige Eintrag der Mischenergie. Die erfindungsgemäß vorgesehene Rohrschlange dient lediglich der Ausbildung der Flocke und des Einschlusses der Luftbläschen in die Flocke, damit sie sofort Auftrieb besitzt, wenn sie in den Flotationsbehälter gelangt. Eine glatte Rohrwandung beugt der Verstopfung vor.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vor­ richtung zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssig­ keiten zu schaffen, mit der bei relativ kleiner Schnec­ kendimensionierung ein großer Flotataustrag erfolgt, der relativ feuchtigkeitsarm die Vorrichtung verläßt. Außerdem soll das Ablaufwasser äußerst sedimentarm entweichen und das Schwimmstoff-Wassergemisch mit relativ geringem technischen und ökonomischen Auf­ wand zugeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird in einer in einem Gestell gela­ gerten Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten im oberen Bereich des Flotationsraumes eine schräg nach oben gerichtete Schnecke vorgesehen, deren Steigung nach oben steiler werdend ausgebildet ist und die auch zweigeteilt ausgeführt werden kann. Im Falle der Zweiteilung sind die Teilschnecken durch ein Gelenk miteinander verbunden. Das Gelenk muß in der Lage sein, Neigungsänderungen der oberen Teilschnec­ ke gewährleisten zu können. In den Gängen der Schnec­ ke, zumindest in der oberen Teilschnecke, sind Mitneh­ mer vorgesehen. Im Bereich des Flotationsraumes sind Leitbleche angeordnet, die der schrägen Lage der Schnecke entsprechend so angeordnet sind, daß durch sie der aufsteigende Flotatschaum in die Schneckengän­ ge gepreßt wird, wobei schon eine gewisse Teilentwäs­ serung erfolgt.

Der obere Bereich der Schnecke, im Falle der geteil­ ten Schnecke die obere Teilschnecke, die aus dem Flota­ tionsraum herausragt, ist von einer Kompressionszone umschlossen. In der Kompressionszone ist im Bereich unmittelbar unter der Schnecke ein siebähnliches Ele­ ment vorgesehen. Auf dieses wird durch die Mitnehmer der Schnecke bei jeder Umdrehung der herangeführte Flotatschaum mit den in ihm gebundenen festen Be­ standteilen abgelegt. Von den Mitnehmern des nächsten Ganges wird er wieder aufgenommen und wiederum auf das siebähnliche Element abgelegt. Dadurch erfolgt eine weitgehende Entwässerung des Flotatschaumes, dessen Rest durch die Schnecke außerhalb des Flota­ tionsraumes ausgestoßen wird. Bei Einsatz einer zwei­ geteilten Schnecke ist es vorteilhaft, die obere Teil­ schnecke gemeinsam mit der Kompressionszone schwenkbar zu gestalten um eine noch intensivere Ent­ wässerung zu erleichtern.

Im Flotationsraum ist der Boden schräg nach unten gerichtet ausgebildet, damit der Sinkschlamm zum tief­ gelegenen Sinkschlammstutzen gleiten kann. Weiterhin ist eine Trennwand vom Flotationsraum zur Abflußöff­ nung vorgesehen, die bis nahe an den Boden reicht und das feststoffangereicherte Wasser zurückhält. Damit kann weitgehend die gereinigte wäßrige Phase aus dem Flotationsraum über die in Höhe des Flüssigkeitsspie­ gels liegende Abflußöffnung abfließen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die Vorderansicht der Vorrichtung

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Zuführbe­ reiches zur Vorrichtung

Fig. 3 einen Schnitt durch Schnecke und Kompres­ sionszone

Fig. 4 einen Schnitt durch Schnecke und Leitbleche.

Einem Mischbehälter 1 werden über eine Zuführlei­ tung 2 verunreinigte Wässer und über die Flockungslei­ tung 3 Flockungsmittel zugeführt. Beim Durchlaufen des Mischbehälters 1 erfolgt die Vermischung und durch eine Pumpe 4 wird die Suspension abgezogen. Aus der Luftleitung 5 wird dabei noch Luft mit zugeführt und die so mit Luft durchsetzte Suspension wird über die Lei­ tung 6 abgepumpt und fließt in die als schlaufenförmiges Rohrsystem 7 gestaltete Flockenausbildungszone 8. Über den Eintragstutzen 9 wird die Suspension in den Flotationsraum 10 gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt ist sie mit stabiler Flockung, die mit Lufteinschlüssen versehen ist, durchsetzt.

Die Mischung mit Flockungsmitteln, die Begasung und das Verweilen kann auch in nur einem unterteilten Behälter durchgeführt werden. Nach dem Eintrag er­ folgt in dem Flotationsraum 10 eine Trennung. Die ge­ reinigte wäßrige Phase, das Flotat, kann über die Ab­ flußöffnung 11 aus dem Flotationsraum 10 ablaufen. Deshalb ist sie in Höhe des Flüssigkeitsspiegels ange­ ordnet. Der Flotatschaum wird nach oben gedrückt. Die obere Begrenzung des Flotationsraumes 10 besteht aus schräg angeordneten Leitblechen 12, an denen praktisch eine Kompression des Flotatschaumes und damit eine Teilentwässerung desselben erfolgt. Die Leitbleche 12 werden an ihrem oberen Ende durch eine schräg ange­ ordnete Schnecke 13 begrenzt. Die Schnecke 13 ist zweigeteilt und durch ein Gelenk 44 sind die Teile mit­ einander verbunden. Damit kann die Neigung des obe­ ren Schneckenteiles zum Austrag des Flotatrückstandes variiert werden. Die Steigung 15 der Schnecke 13 wird nach oben kontinuierlich steiler. Damit durchläuft der Flotatschaum während des Transportes durch die Schnecke 13 zwei Zonen. In der ersten Zone, in der die Schnecke 13 eine geringe Steigung 15 aufweist, erfolgt nur der Transport des Flotatschaumes an der Flüssig­ keitsoberfläche und eine erste Entwässerung. In der zweiten Zone, im Bereich der steileren Steigung, erfolgt eine weitere Entwässerung des Flotatschaumes. Zu die­ sem Zweck ist diese Zone als Kompressionszone 16 ausgebildet und mit einem Abfluß 17 für die abfließende Flüssigkeit versehen. In der Kompressionszone 16 ist unterhalb der Schnecke 13 ein siebähnliches Element 18 vorgesehen, in dem sich der verbleibende Flotatschaum mit den gebundenen Feststoffen sammelt und von den Mitnehmern 19 der Schnecke 13 immer wieder aufge­ griffen und auf das Sieb 18 abgelegt wird und dabei weitgehend entwässert wird. Der verbleibende Flotat­ schaumrest wird außerhalb des Flotationsraumes 10 von der Schnecke 13 über den Ausgabestutzen 20 abge­ legt und kann entsorgt oder weiter verwendet werden. Eventuell auftretende Sinkstoffe setzen sich auf dem Boden 21 ab und durch die schräg nach unten verlaufen­ de Neigung des Bodens 21 gleiten sie zum Sinkschaum­ stutzen 22 hinab. Von dort werden sie bei Bedarf nach außen geleitet.

Im Flotationsraum 10 gewährleistet eine bis nahe zum Boden 21 reichende Trennwand 23, daß das zur Abfluß­ öffnung 11 gelangende gereinigte Wasser weitgehend von der frisch in den Flotationsraum gedrückten Sus­ pension freigehalten wird. Die Vorrichtung gem. Fig. 1 ist in einem nicht dargestellten Gestell gelagert. Eben­ falls nicht dargestellt ist eine an sich bekannte zusätzli­ che Luftzufuhr in den Flotationsraum 10, die unterhalb des Eintragstutzens 9 angeordnet werden kann und un­ ter bestimmten Bedingungen erforderlich wird um eine bessere Durchwirbelung und Luftanreicherung zu errei­ chen.

Bezugszeichenliste

1

Mischbehälter

2

Zuführleitung

3

Flockungsleitung

4

Pumpe

5

Luftleitung

6

Leitung

7

schlaufenförmiges Rohrsystem

8

Flockenausbildungszone

9

Eintragsstutzen

10

Flotationsraum

11

Abflußöffnung

12

Leitbleche

13

Schnecke

14

Gelenk

15

Steigung

16

Kompressionszone

17

Abfluß

18

siebähnliches Element

19

Mitnehmer

20

Ausgabestutzen

21

Boden

22

Sinkschlammstutzen

23

Trennwand

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten mit einer im oberen Bereich der Vorrichtung liegenden Schnecke, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Flotationsraum (10) die Schnecke (13) schräg nach oben gerichtet angeordnet ist und das auf dieser Schnecke (13) Mitnehmer (19) vorgesehen sind, die den Flotatschaum ausheben, brechen und entwässern und die flüssige Phase in den Flotationsraum zurückgeleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (13) aus zwei Teilschnecken mit unterschiedlicher Steigung besteht und die beiden Teilschnecken durch ein Gelenk (14) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gängen der oberen Teilschnecke (13.1) Mitnehmer (19) vorgesehen sind und die obere Teilschnecke (13.1) von einer Kompressionszone (16) umschlossen ist, wobei in der Kompressionszone (16) unterhalb der Teilschnecke (13.1) ein siebähnliches Element (18) angeordnet ist und aus der Kompressionszone (16) ein Abfluß (17) zum Flotationsraum (10) führt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Teilschnecke (13.1) zusammen mit der Kompressionszone (16) schwenkbar ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Flotationsraum (10) zur Vorkompression schräg nach oben gerichtete Leitbleche (12) und zum Sinkschlammabfluß ein schräg nach unten gerichteter Boden (11) vorgesehen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Mischvorgang von Flockungsmittel und Abwasser durch eine ansaugende Pumpe (4) dieses Gemisch mit Luft (5) versetzt wird und das Flockungsmittel-Abwasser-Luft- Gemisch zur Ausbildung von mit fein verteilter Luft behafteten Flocken einer Flockenausbildungszone (8) zugeführt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionszuführung in den Flotationsraum (10) aus einer als schlaufenförmiges Rohrsystem (7) ausgebildeten Flockenausbildungszone (8) erfolgt.