DE19810866A1

DE19810866A1 - Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches

Info

Publication number: DE19810866A1
Application number: DE1998110866
Authority: DE
Inventors: Guenter Kupczik
Original assignee: KUPCZIK BORIS; KUPCZIK KORNELIUS
Current assignee: KUPCZIK BORIS; KUPCZIK KORNELIUS
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-16
Also published as: WO1999047280A3; AU3411799A; WO1999047280A9; WO1999047280A2

Abstract

Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen mit einem Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse, einem den Drehteller antreibenden Antriebsmotor, einer auf das Zentrum des Drehtellers gerichteten Zuführung für das Feinststoffgemisch, einem mit der Zuführung verbundenen Vorlagebehälter mit einer Einspeisung für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches und einer Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen eines aus von dem Drehteller abgeschleuderten Feinststoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Sediments und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichterfläche aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemi sches mit mineralischen organischen und wäßrigen Anteilen.

Verunreinigte Böden, Schlämme, Sedimente aus Flüssen und der Abwasserkanalisa tion, Straßenkehricht etc. sind hinsichtlich der Schadstoffanteile verstärkt nach inter nationalen Richtlinien zu bewerten. Maßnahmen zur Behandlung dieser Stoffe zum Schutz von Mensch und Umwelt sind entsprechend diesen Richtlinien vorzunehmen.

Oft sind die Verunreinigungen unsichtbar, haben jedoch höchst gefährliche Auswir kungen auf die Organismen von Mensch und Tier, insbesondere wenn sie über die Nahrungskette aufgenommen werden. So sind als gefährlich in Bereichen vom Milli- oder Nanogramm Metalle wie Cr, Hg, Cu, Zn oder organische Verbindungen wie PCB Nox etc. eingestuft worden.

Bekannt ist ferner, daß die als gefährlich einzustufenden Substanzen in einem Stoff gemisch frei vagabundieren, aber auch adsorptiv oder absorptiv an organische Sub stanzen gebunden sein können. Infolgedessen können die Schadstoffe zum Teil im Begleitwasser gelöst und zu einem weiteren Teil an Feststoffe angelagert sein, so daß letztlich eine Verteilung der Belastung auf Flüssigkeit und Feststoff zu betrachten ist. Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaft und Technik nach Wegen, die eine Abreiche rung der Schadstoffbelastung von Böden, Schlämmen etc. ermöglichen.

Ein Überblick über den Stand der Technik wurde 1993 in "Hamburger Berichte 6", Abfallwirtschaft, Technische Universität HH-Harburg, Prof Dr. Ing. Stegmann, Economica Verlag, ISBN 3-87081-752-6, veröffentlicht. In dieser Veröffentlichung wird unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten davon ausgegangen, daß Boden- Waschverfahren mit zunehmendem Feinstkornanteil (< 63 µm) nicht wirtschaftlich betreibbar sind. Als Grenze der massenmäßigen Belastung des Eingabematerials mit Feinstkorn werden 20 bis 25% angegeben. Dies wird auch von Rat der Sachverstän digen für Umweltfragen, 1990; Thomé-Kozmiensky, 1990; Neeße & Grohs, 1991, Seite 151, Hamburger Berichte Nr. 6, bestätigt.

Bodenwaschverfahren nach den Patenten DE 37 19 441, DE 37 20 994, DE 37 32 008, DE 39 12 517 und DE 41 24 212 ermöglichen unter Anwendung der Kavitation in so genannten "Wirbeltrennern" (auch "Kavitatoren" genannt) eine Trennung von Feinstkorn unterhalb der vom Fachmann für möglich gehaltenen Grenzwerte. So ist in der DE 37 32 008 C2 eine Bodenaufbereitungstechnik beschrieben, bei der das Aufbe reitungsgut zunächst in Grobstoffe und eine Suspension fraktioniert wird. Ein Grob suspensions-Wirbeltrenner fördert die Suspension in eine erste Abscheidestufe, aus der gereinigte Grobsande abgezogen werden. Die so entlastete Suspension wird von einem Feinsuspensions-Wirbeltrenner in einer zweiten Abscheidestufe nachbehandelt.

Die zweite Abscheidestufe kann - wie die erste - aus einem Hydrozyklon und einem Aufstromklassierer bestehen. Dieser scheidet ein Feinststoffgemisch und angerei chertes Prozeßwasser ab. Eine Teilmenge des Prozeßwassers wird mit Energie ange reichert und zur Lösung, Trennung und Suspensionsherstellung des kontaminierten und stichfesten Eingabematerials in einem Konverter verwendet. Das Feinststoffge misch aus der zweiten Abscheidestufe wurde zum damaligen Zeitpunkt als nicht be handelbar angesehen. Es kann hohe Anteile organischer und anorganischer Schad stoffe enthalten.

Erst mit der Erfindung des "Demineralisierungsverfahrens" gemäß deutschem Patent DE 43 15 033 C1 gelang es, durch Zerstäubung des Feinststoffgemisches die organi schen und metallischen Verunreinigungen von den Feinstsanden bzw. mineralischen Bestandteilen zu trennen. Damit wurde erstmalig eine wirtschaftliche Abreicherung des Feinstkorns im Bereich etwa von 100 µm bis 1 µm und darunter ermöglicht. Das Verfahren arbeitet, wie die in den o.g. Patenten, auf rein physikalischer Basis, also ohne chemische Zusätze. Bislang wurde das Demineralisierungsverfahren erst in Versuchsanlagen erfolgreich eingesetzt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen für die Nutzung des Demineralisierungsverfahrens in der Aufbereitung im technischen Maßstab zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, sowie durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 9. Vorteilhafte Ausge staltungen der Anlagen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mi neralischen, organischen und wäßrigen Anteilen hat

- eine Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse,
- einen den Drehteller antreibenden Antriebsmotor,
- eine auf das Zentrum des Drehtellers gerichtete Zuführung für das Feinststoffge misch,
- einen mit der Zuführung verbundenen Vorlagebehälter mit einer Einspeisung für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemi sches und
- eine Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen einer aus von dem Dreh teller abgeschleuderten Feinststoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Schüttung (nachfolgend Sediment genannt) und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichterfläche aufweist.

Somit ist am Eingang einer nach dem Demineralisierungsverfahren arbeitenden An lage ein Vorlagebehälter vorhanden, der Schwankungen des aufgegebenen Feinst stoffgemisches und des Betriebes der Demineralisierungsanlage kompensiert. Die Demineralisierungsanlage arbeitet nämlich aufgrund des Drehtellers nur in einem ver hältnismäßig engen Bereich der Feinststoffaufgabe optimal. Der Vorlagebehälter ho mogenisiert eine ungleichmäßige Feinststoffbelastung und bewirkt eine gleichmäßige Aufgabe des Feinstgutes durch die Zuführung auf dem Drehteller. Das ist besonders vorteilhaft, wenn die Demineralisierungsanlage mit einer Waschanlage zum Zerlegen von verunreinigten Böden, Schlämmen, Sedimentationen, Schlick und dgl. in Grobstoffe, Sande, Feinstoffe und Feinststoffe gekoppelt wird, wobei die Feinststoffe der Zuführung der Demineralisierungsanlage zugeführt werden. Die Feinststoffabgabe kann insbesondere in Abhängigkeit vom Aufgabegut der Waschanlage stark schwan ken. Das Feinststoffgemisch kann aber auch eine andere Herkunft haben, beispiels weise Erdöl mit hohen Feinststoffanteilen sein.

Zur Wirkung des Vorlagebehälters sei folgendes angemerkt: Der Mengendurchsatz durch die Zuführung leitet sich nach dem Gesetz von Bernoulli ab, wobei die Aus tragsgeschwindigkeit von der Höhe h der darüber angeordneten Flüssigkeitssäule ab hängig ist. Für den Mengendurchsatz gilt

Q = r²π v und
v = √2 g h

(mit r = Öffnungsradius der Zuführung, v = Austrittsgeschwindigkeit der Zuführung, g = Endbeschleunigung)

Bekanntermaßen gehen hydraulische Widerstände, also auch Widerstände einer an der Zuführung angeordneten Düse, über einen weiteren Faktor k in den korrigierten Durchsatz Q_korr ein:

Q_korr = k Q.

Somit ist die Abhängigkeit des Mengenzusatzes von der Höhe der Flüssigkeitssäule über eine Wurzelfunktion gegeben und bei großen Höhen der Flüssigkeitssäule nur gering ausgeprägt. Vorzugsweise ist deshalb der Vorlagenbehälter eine Art Standrohr, d. h. kolonnenförmig und vertikal ausgerichtet. Schwankungen des Zuflusses an Feinststoffgemisch bewirken somit nur geringe Änderungen des Abflusses aus der Zu führung auf den Drehteller. Auf diese Weise wird eine veränderliche Zuflußmenge auf den Drehteller in den zulässigen Grenzen gleichmäßig verteilt.

In dem Vorlagebehälter kann ein ungewollter Sedimentationsprozeß ablaufen, der zu Verstopfungen führen kann. Um dies zu verhindern, kann in den Vorlagebehälter ein Rührwerk integriert sein, das dessen Inhalt über die gesamte Höhe vergleichmäßigt. Ferner kann ein kolonnenförmiger, vertikal ausgerichteter Vorlagebehälter zur Ver meidung ungewollter Sedimentation seitlich eine Einspeiseleitung mit Gefälle aufwei sen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die vom Vorlagebehälter gespeiste Zufüh rung, die mit einer Düse ausgerüstet sein kann, verstopfüngsfrei arbeiten kann.

Ferner hat erfindungsgemäß eine Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organischen und wäßrigen Anteilen, die insbesondere die Merk male der vorerwähnten Anlage haben kann,

- einen Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse,
- einen den Drehteller antreibenden Antriebsmotor,
- eine auf das Zentrum des Drehtellers gerichtete Zuführung für Feinststoffgemisch,
- eine Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen eines aus abgeschleuderten Feinstpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Se diments und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichter fläche aufweist,
- eine haubenartige Abdeckung über Drehteller und Boden mit einer Aufhängeein richtung und
- eine an der Aufhängeeinrichtung angreifende Hebevorrichtung zum Hochziehen der Abdeckung und Zugänglichmachen des Bodens.

Die haubenartige Abdeckung ermöglicht, das Demineralisierungsverfahren in einem völlig geschlossenen, von Windeinflüssen, Thermik oder sonstigen Fremdenergieein flüssen freien Raum durchzuführen. Das ist vorteilhaft, da das Feinststoffgemisch durch die Zerstäubung auf Korngrößen reduziert ist, deren Massekräfte so gering sind, daß sie z. B. durch einen Fremdluftstrom verweht werden und damit dem gezielten Sedimentationsprozeß nicht zugeführt werden könnten. Außerdem verhindert die Haube, daß das Aerosol die Umwelt belastet. Dabei kann die Abdeckung als zeltarti ges Gebilde ausgeführt sein. Vorzugsweise ist sie eine Tragluftkonstruktion mit einer Hülle, die durch einen mit Hilfe eines Gebläses erzeugten konstanten Überdruck oder durch prall aufgepumpte luftdichte Gummirippen (Stützschlauchkonstruktion) aufge richtet, gestrafft und in ihrer Form gehalten wird. Dabei kann die Hülle Zwiebelform haben und kann ferner an ihrem Scheitelpunkt eine Öse zum Anhängen an eine Hebe vorrichtung haben, welche die Hülle zusätzlich aufrichten, straffen und in der Form halten kann. Die Hebevorrichtung dient überdies dem Hochziehen der Abdeckung und Zugänglichmachen des Bodens, damit das Sediment entfernt werden kann. Dafür kann beispielsweise eine Fräseinrichtung zum Einsatz kommen, wie sie auch im Bergbau Verwendung findet.

Die Größe des Raumes unterhalb der Abdeckung wird den physikalischen Notwen digkeiten des Demineralisierungsverfahrens angepaßt. Vorzugsweise ist der untere Rand der Abdeckung in der Nähe des unteren Randes des Bodens fixiert und/oder ab gedichtet. Hierdurch wird eine stabile Anordnung der Abdeckung erreicht und wird der Sedimentationsraum von Fremdenergieeinflüssen weiter abgeschirmt bzw. ein Austreten von Aerosol in die Umgebung verhindert. Eine ringförmige Schlauchdich tung am unteren Rand der Abdeckung kann mit Luft beschickt werden, so daß sie sich aufbläht und in einer Nut der Sammeleinrichtung festgehalten wird. Hierdurch wird ein nach allen Seiten geschlossener Raum geschaffen, der in seiner Form durch ein mit geringem Überdruck arbeitendes Gebläse stabilisiert werden kann.

Auch kann die Aufbereitung in der Demineralisierungsanlage dadurch gefördert wer den, daß der zwischen Abdeckung und Boden ausgebildete Raum unter Unterdruck steht und/oder mit einem anderen Gas als Luft gefüllt ist, insbesondere mit Inertgas oder chemischem Gas. Dafür kann eine Tragluftkonstruktion als Stützschlauchkon struktion ausgeführt sein.

Über dem Zentrum des Bodens befindet sich der motorisch angetriebene Drehteller, der im Schutz der Abdeckung die Zerstäubung (auch Aerosolbildung genannt) be wirkt. Der Sedimentationsprozeß läuft nun so ab, wie in der DE 43 15 033 C1 be schrieben. Unterhalb der Zerstäubungseinrichtung kann ein vertikal beweglicher Hohlzylinder angeordnet sein, durch den die ablaufende organische Substanz in einen darunterliegenden Behälter abfließen kann. Wenn die Abdeckung eine mit Überdruck arbeitende Tragluftkonstruktion ist (z. B. mit einem Überdruck von p = 20 mm WS), ist der darunterliegende Behälter mit entsprechenden Einrichtungen zur Druckstabili sierung ausgestattet.

Das eingedickte Substrat der Organik kann kontinuierlich aus dem Behälter abgezo gen und einer Restentwässerung zugeführt werden, die z. B. mittels Kammfilterpresse oder ähnlich geeignetem Instrumentarium durchgeführt wird.

Auch diese Anlage kann mit Feinststoffgemisch aus einer Waschanlage für Böden und dgl. gespeist sein. Sie ist aber auch für die Aufbereitung von Feinststoffgemischen an derer Herkunft geeignet, beispielsweise Erdöl mit hohen Feinststoffanteilen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage wird nachfolgend mit Bezug auf das anliegende Anlagenschema erläutert.

Das Aufgabegut 1 (Böden, Sedimente, Schlämme, Schlick oder dgl. Material) wird ei nem Konverter 2 der Anlage zugeführt. Dabei handelt es sich um einen Spülschüttbe hälter, der zwischen einer Horizontallage zum Befüllen und der in der Zeichnung dar gestellten Schräglage kippbar ist (siehe auch DE 37 20 994). In der Schräglage rutscht das Aufgabegut den Konverter 2 herab, wobei es über Düsen 3, 4 mit Aufspülmedium zu einer Suspension aufgespült wird und bereits eine gewisse Vortrennung erreicht wird.

Aus dem unteren, offenen Ende des Konverters 2 fällt die Suspension auf das Siebfil ter einer Spannwellensiebmaschine 5, deren Siebmatten Bewegungsabläufe wie ein Trampolin vollführen und das Material von den groben Inhaltsstoffen befreien. Grobstoffe mit Kantenlängen von z. B. 200 mal 200 mm, grobe Faserstoffe und allge mein Stoffe mit einer Korngröße von mehr als etwa 6 mm werden hier abgetrennt und fallen als Grobstoffe 6 in eine Grobstoffwanne 7.

Im übrigen wandert die Suspension in einen Suspensionstank 8, der sich unterhalb der Spannwellensiebmaschine 5 befindet. Aus dem Suspensionstank 8 kann ein Teil der Suspension mittels des Kavitators 9 abgezogen werden. Bei dem Kavitator 9, ebenso wie bei den nachfolgend noch angesprochenen Kavitatoren, handelt es sich um Strö mungsmaschinen, die so gestaltet sind bzw. betrieben werden, daß Kavitation eintritt und die zugleich eine Förderwirkung haben. Bei der Implosion der Dampfblasen wer den extreme Energien freigesetzt, die die zu behandelnde Suspension aufschließen.

Beispiele für solche Kavitatoren, die auch Wirbeltrenner genannt werden, sind in den Patenten DE 37 19 441 C2 und DE 39 12 517 C2 beschrieben.

Mittels des Kavitators 9 wird Suspension über die Düse 3 dem Aufgabegut 1 im Kon verter 2 als Aufspülmedium zugeführt. Da dieses Aufspülmedium ein Gemisch aus Flüssigkeit und Feststoffen ist, ist es - wie ein hydraulischer Sandstrahl - besonders zum Aufspülen von zähem Aufgabegut 1 geeignet. Bei anderem Aufgabegut muß diese Aufspültechnik jedoch nicht unbedingt zum Einsatz kommen. Hierzu wird im einzelnen auf das Patent DE 41 24 212 C1 verwiesen.

Aus dem Suspensionstank 8 wird Suspension einem weiteren Kavitator 10 zugeführt, der die Trennung der Feststoffe, insbesondere der organischen und anorganischen, voneinander bewirkt. Zudem fördert der Kavitator 10 die Suspension zu einem Hydrozyklon 11. Der Überstrom des Hydrozyklons 11, der eine Feinststoff-Suspen sion führt, wird einem Regelbehälter 12 zugeleitet. Der Unterstrom des Hydrozyklons 11, der im wesentlichen den Sandanteil des Aufgabegutes führt, wird von oben in ei nen Klassierer 13 gegeben.

Dem Klassierer 13 wird durch eine Wassereinspeisung 14 Prozeßwasser zugegeben. Dieses strömt mit einer relativ geringen Geschwindigkeit zu einem Überlauf 15. Folg lich wird im Klassierer 13 Sand ausgewaschen und sammelt sich als Bett auf dem Bo den des Klassierers. Dort wird er durch eine Austragseinrichtung 16 ausgetragen, die automatisch öffnet, wenn das Bett eine bestimmte Höhe erreicht. Der Sand 17 gelangt dann im Freifall in eine Sandfangwanne 18. Typischerweise hat er eine Kornband breite von etwa 100 µm bis 6 mm.

Aus dem Überlauf 15 gelangt das Klassierwasser ebenfalls in den Regelbehälter 12, der kolonnenförmig ist und eine Höhe von 5 bis 10 m haben kann. An den Ablauf am Boden des Regelbehälters 12 ist ein weiterer Kavitator 19 angeschlossen, der die in der Suspension enthaltenen Feinststoffe weiter aufschließt und die Suspension zu ei nem weiteren Hydrozyklon 20 fördert. Dabei stellt sich im Regelbehälter 12 ein Flüs sigkeitsspiegel in einer Regelhöhe h_r über dem Einlauf des Kavitators 19 ein. Der Vordruck des Kavitators 19 ist proportional zur Regelhöhe h_r, so daß dessen Durch satz entsprechend der Kennlinie mit zunehmender Regelhöhe zunimmt und mit ab nehmender Regelhöhe abnimmt. Folglich reagiert der Kavitator 19 auf einen erhöhten Suspensionsanfall mit einem erhöhten Durchsatz und ergibt das Zusammenspiel von Regelbehälter 12 und Kavitator 19 eine selbsttätige Regelung.

Der Überstrom des Hydrozyklons 20 wird einem Sammelbehälter 21 zugeführt, der ähnlich wie der Behälter 12 gestaltet ist. Der Überstrom ist weitgehend ohne Fest stoffanteile. An dem Boden des Sammelbehälters 21 ist ein weiterer Kavitator 22 an geschlossen, der das Wasser als Aufspülwasser über einen Dreiwegehahn 23 zur Düse 4 transportiert. Das Wasser aus dem Trennprozeß wird also als Energieträger zur Auf spülung des Aufgabegutes 1 im Konverter 2 eingesetzt. Dabei wird der Durchsatz über die Drehzahl n_r stufenlos geregelt, was bei einem Drehstromantrieb über eine Frequenzumformung erfolgen kann.

Aus dem Unterlauf des Hydrozyklons 20 gelangt eine im wesentlichen die Feinst stoffe des Aufgabegutes 1 enthaltene Suspension in eine Demineralisierungsanlage 23.

Diese hat einen Aufgabebehälter 24 für die Suspension, der über eine Einspeiseleitung 25 mit Gefälle mit einem kolonnenförmigen und senkrecht ausgerichteten Vorlagebe hälter 26 verbunden ist. In dem Vorlagebehälter 26 ist eine Rührwelle 27 angeordnet, die in verschiedenen Höhen Rührpropeller 28 trägt. Die Welle 27 ist abdichtend durch eine Deckwand des Vorlagebehälters 26 geführt und wird von einem darauf sitzenden Antriebsmotor 29 angetrieben. Unten ist der Vorlagebehälter 26 mit einer Zuführung 30 verbunden, die am unteren Ende eine Düse 31 hat.

Die Düse 31 ist auf das Zentrum eines Drehtellers 32 mit vertikaler Drehachse ausge richtet, die von einem gekapselten Motor 33, der unterhalb des Drehtellers 32 ange ordnet ist, angetrieben wird. Die Antriebsart ist beliebig. Auch ein hydraulischer An trieb ist in Betracht zu ziehen. Die Drehzahl ist stufenlos regelbar, um verschiedenen Trennproblemen Rechnung zu tragen.

Drehteller 32 und Antriebsmotor 33 sitzen zentral über einem Boden 34, der als Schürfrotor ausgestaltet, d. h. mittels eines weiteren Antriebes um eine Achse drehbar ist. Er kann einen Durchmesser von etwa 10 m haben.

Der Motor 29 trägt oben eine Öse 35, in die ein Transporthaken 36 eines Krans 37 eingreift, der ein Anheben, Absenken und Schwenken in einer horizontalen Ebene des Vorlagebehälters 26 ermöglicht.

Nahe dem oberen Ende des Vorlagebehälters 26 ist unterhalb der seitlichen Einmün dung der Einspeiseleitung 25 der Scheitel einer im Querschnitt zwiebelförmigen Ab deckung 38 fixiert. Diese ist als Hülle aus einem flexiblen Weichmaterial ausgeführt, wie es beispielsweise für Traglufthallen Verwendung findet. Oben ist an die Hülle 38 ein Gebläse 39 angeschlossen, mit dem die Hülle 38 aufgeblasen und in der Form sta bilisiert werden kann. Sie hat am unteren Rand einen kreisringförmig umlaufenden Schlauch 40, der in eine Nut 41 am Umfang des Bodens 34 eingesetzt ist und mittels eines - nicht gezeigten - weiteren Gebläses aufgeblasen werden kann, um als pneu matische Abdichtung in der Nut eingeklemmt zu werden.

Aus dem Unterlauf des Hydrozyklons 20 zugeführte Feinststoff-Suspension hat in der Einspeiseleitung 25 keine Gelegenheit zu einer Trennung. Im Vorlagebehälter 26 wird sie von den Rührpropellern 38 axial durchmischt, wodurch einer Sedimentation ent gegengewirkt wird und eine Vergleichmäßigung unterschiedlicher Zulaufkonzentra tionen erreicht wird. Außerdem wird durch die vom Niveau des Suspension im Auf fangbehälter 24 und der Öffnung der Düse 31 begrenzte Regelhöhe h_r eine Ver gleichmäßigung des Mengendurchsatzes der Düse 31 erreicht, wenn der aufgegebene Suspensionsmengenstrom schwankt. Hierdurch werden optimale Bedingungen für die Zerstäubung der Suspension durch den Drehteller 32 eingehalten.

Die Zerstäubung führt zum Aufbau eines Sediments aus Feinststoffpartikeln auf dem Boden 34, von deren trichterförmiger Oberfläche die Flüssigkeit unter Mitnahme or ganischer Verunreinigungen zum Zentrum des Bodens 34 abläuft. Die beim Zer stäuben mittels eines Drehtellers ablaufenden Trennvorgänge sind im einzelnen in dem Patent DE 43 15 033 C1 dargestellt. Dabei gewährleistet die Abdeckung 38, daß der Zerstäubungs-, Sedimentations- und Trennprozeß nicht durch Umgebungsein flüsse gestört wird.

Vom Zentrum des Bodens 34 aus wird die organisches Material enthaltende Flüssig keit mittels eines mit dem Abzug 42 verbundenen - nicht dargestellten - Überlaufroh res abgezogen, dessen Überlaufkante durch das untere Ende der Trichterfläche des Sedimentes einstellbar ist. Der das Sediment tragende Boden 34 kann eine Verzwei gung aufweisen, die die Ausbildung der Trichterfläche unterstützt. Das Gefällever hältnis des Bodens 34 beträgt etwa 1 : 100 und entsprechend bildet sich die Trichterflä che aus:

Von Zeit zu Zeit muß das auf dem Boden 34 aufgebaute Sediment entfernt werden. Dieses kann eine sehr feste, steinartige Konsistenz annehmen, so daß leistungsfähiges Arbeitsgerät erforderlich sein kann. Hierfür wird die Stützluft aus der Abdeckung 38 und der Schlauchdichtung 40 abgelassen. Dann wird der Vorlagebehälter 26 mit der daran befestigten Abdeckung 38 mittels des Kranes aus der gezeichneten Stellung ent fernt, so daß der Boden 34 von außen zugänglich ist. Danach kann beispielsweise ein Fräsgerät radial über den Schürfrotor 34 geführt werden, wobei dieser in Drehung versetzt wird, wodurch - ähnlich einer Drehbank - das Material des Sediments abge tragen wird. Das abgeschürfte Material kann beispielsweise über ein Förderband in ei nen Speicher gelenkt werden.

Nachfolgend wird die Aufbereitung der verschiedenen Flüssigkeiten und Schlämme erläutert, die in dem zuvor geschilderten Prozeß anfallen:

Die Grobstoffe 6 entwässern in der Grobstoffwanne 7 nach. Da die Grobstoffe 6 wie eine Art Filter wirken, ist dieses Wasser weitgehend von mechanischen Verunreini gungen befreit. Es wird über einen Abzug 43 einer Kaskade 44 mit Rührwerken zuge führt, und zwar einer ersten Kammer 45 der Kaskade.

Außerdem dräniert Wasser aus dem vom Klassierer 13 abgeschiedenen Sand 17 und wird durch einen Abzug 44a der Sandfangwanne 18 ebenfalls der ersten Kammer 45 zugeführt. Auch dieses Wasser ist verhältnismäßig sauber. In der ersten Kammer 45 wird das insgesamt zugeführte Wasser beruhigt, so daß die noch enthaltenen Restfest stoffe absinken und sich im kegelförmigen Boden sammeln. Von dort werden sie durch einen Schlammabzug 46 abgezogen und einer ersten Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt.

Aus der ersten Kammer 45 gelangt klares Überlaufwasser in eine zweite Kammer 48, die ebenfalls eine Beruhigungszone darstellt, in der Restfeststoffe sedimentieren kön nen, so daß sie sich am kegelförmigen Boden sammeln. Auch an diesen Boden ist ein Schlammabzug 49 angeschlossen, durch den der Schlamm in die Wasserreinigungs stufe 47 abgeführt wird. In der Kammer 48 mündet eine bogenförmige Leitung 50, durch die das weitestgehend mechanisch saubere Oberwasser abfließen kann und einer zweiten Wasserreinigungsstufe 51 zugeführt wird. Durch die bogenförmige Leitung 50 wird ein Mitreißen von auf dem Boden abgelagerten Sedimenten vermieden.

Aus der Kammer 48 kann überdies Wasser in eine dritte Kammer 52 überlaufen, die eine Schlammstufe bildet. Dieser wird nämlich der organische Schlamm aus dem Ab zug 42 zugeführt. Durch das überlaufende Wasser soll eine förderfähige Suspension des Schlammes erreicht werden. Dieser wird über einen weiteren Schlammabzug 53 der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt.

Die Rührwerke in der Rührwerkskaskade sind Propellerrührer, die dafür zu sorgen ha ben, daß der Schlamm über dem Boden nicht verstopft, die aber so langsam laufen, daß es nicht zu einer Aufwirbelung des Schlammes und einer Störung der Sedimenta tionsprozesse kommt.

Der organische Schlamm aus dem Abzug 42 kann über ein Dreiwegeventil 54 ganz oder teilweise einem HYDRASIEVEE (eingetragene Marke der Firma CE Bauer, The Bauer Bros. Co., Tochtergesellschaft der Combustion Engineering Inc., Springfield, Ohio - Brantford, Ontario - vgl. hierzu Patent DE 15 61 646) zugeführt werden. Dabei handelt es sich um eine Trenneinrichtung mit einer waschbrettartigen Aufgabefläche, über die Feststoffe der aufgegebenen Suspension bevorzugt abrutschen und durch die Flüssiganteile der Suspension bevorzugt hindurchtropfen. Das Hydrasieve 55 kann überdies vom Überlauf des Hydrozyklons 20 über ein Dreiwegeventil 56 gespeist werden. Die abgetrennten Feststoffe rutschen in einen Organikschlamm-Sammelbe hälter 56a. Das Drainwasser wird über den Drainwasserabzug 57 der Wasserreini gungsstufe 47 zugeführt. Die vom Hydrasieve 55 abgetrennte Flüssigkeit gelangt über einen Flüssigkeitsabzug 58 ebenfalls in die Kammer 52 der Kaskade 44. Der Feststoff aus dem Sammelbehälter 56a wird der Restentwässerung mittels der Filterbandpresse 61 zugeführt.

Der in den Wasserreinigungsstufen 47 und 51 abgetrennte Schlamm gelangt über Schlammabzüge 59 und 60 zu einer Filterbandpresse 61. Dort wird der Schlamm aus gepreßt, so daß dahinter ein weitgehend entfeuchteter Organikabfall 62 in einer Auf fangwanne 63 gesammelt werden kann und darunter in einer Auffangwanne 64 weit gehend reines Wasser gesammelt wird.

Das in den Wasserreinigungsstufen 47 und 51 abgetrennte Wasser wird über Abzugs leitungen 65, 66 einem Prozeßwassersammler 67 zugeführt. Diesem wird überdies über eine Pumpe 68 und ein Dreiwegeventil 69 das von der Filterbandpresse 61 abge trennte Wasser zugeführt. Letzteres kann aber mittels des Dreiwegeventils 69 auch zum Speicherbehälter 21 geleitet werden.

Aus dem Prozeßwassersammler 67 wird Prozeßwasser über eine Pumpe 70 der Was sereinspeisung 14 des Klassierers 13 zugeführt. Ein weiterer Teil des Prozeßwassers kann über einen belüfteten Überlauf 71 des Prozeßwassersammlers 67 in die Wasser reinigungsstufe 51 gelangen.

Das dort abgetrennte Wasser wird einer dritten Wasserreinigungsstufe 72 zugeführt, die eine Qualitäts-Reinigungsstufe ist. Darin wird das Prozeßwasser so gereinigt, daß es den gesetzlichen Vorschriften entsprechend über eine Pumpe 73 und einen Drei wegehahn 74 einer Vorflut 75 zugeführt werden kann. Andererseits kann es über den Dreiwegehahn 74 in einen Vorlagespeicher 76 geleitet werden, der dem Anfahrbetrieb der Anlage dient und etwa das doppelte Wasserfassungsvermögen wie die übrige Anlage haben kann. Der Vorlagespeicher 76 ist über eine Pumpe 78 mit dem Drei wegehahn 23 verbunden, der an die Aufspüldüse 4 angeschlossen ist.

Der von der Wasserreinigungsstufe 72 abgetrennte Schlamm wird über einen Schlammabzug 79 und eine Pumpe 80 der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt. Die Schlammabzüge 46, 49, 53, 57 und 79 können überdies über ein weiteres Hydrasieve an der mit 81 bezeichneten Stelle der Wasserreinigungsstufe 47 zugeführt sein, um eine vorherige Eindickung des Schlammes, wie beim Hydrasieve 55 be schrieben, zu erreichen.

Beim Anfahren der Anlage wird Wasser aus dem Vorlagespeicher 76 auf die Spüldüse 4 geschaltet, um das im Konverter 2 enthaltene Aufgabegut 1 aufzuspülen und/oder die Anlage mit Wasser zu befüllen. Die so gebildete Suspension gelangt auf die Spannwellensiebmaschine 5 und der darunter angeordnete Suspensionsbehälter 8 füllt sich allmählich mit Wasser. Dann kann der Kavitator 10 - und gegebenenfalls der Kavitator 9 - eingeschaltet werden, worauf über den Hydrozyklon 11 der Regelbe hälter 12 und der Klassierer 13 befällt werden. Dabei kann dem Klassierer 13 Wasser aus dem Prozeßwassersammler 67 zugeführt werden.

Über den Regelbehälter 12 und den Kavitator 19 sowie den Zyklon 20 werden dann der Vorlagebehälter 26 und der Sammelbehälter 21 gefüllt. Danach wird der Kreislauf über den Kavitator 22 geschlossen.

Danach stabilisiert sich allmählich die Arbeitsweise der Gesamtanlage im Leerlauf betrieb. Die Wasser- und Schlammabzüge werden der Wasser- und Schlammaufbe reitung zugeführt, die den Prozeßwassersammler 67 mit Prozeßwasser auffüllt und den Vorlagespeicher 76 mit Reinwasser. Da das Aufgabegut 1 regelmäßig einen ho hen Wasseranteil enthält, der zwischen 40 und 60% liegen kann, genügt letztendlich die über das Aufgabegut eingebrachte Wassermenge, um den Prozeß aufrecht zu er halten. Überschüssiges Wasser wird über den Dreiwegehahn 74 in die Vorflut 75 ab geleitet.

Ferner ist auf die einfache, betriebssichere Regelung der Anlage hinzuweisen, die im wesentlichen auf den mit h_r bezeichneten Regelhöhen und der mit n_r bezeichneten Drehzahlregelung beruht. Die Anlage kommt also ohne störungsanfällige Regelarma turen aus.

Schließlich ist noch anzumerken, daß die Anlage einen Entleerungsspeicher 82 auf weist, in den beim Stillegen oder Notstop der Anlage das insgesamt darin enthaltene beladene Wasser gesammelt werden kann, wodurch die Verstopfungsgefahr vermin dert wird. Infolge eines in der Anlage vorhandenen Gefälles kann die Entleerung in den Entleerungsspeicher selbsttätig und ohne Maschinenunterstützung erfolgen. Die ses kann dann aus dem Entleerungsspeicher 82 unabhängig von den entleerten Anla genteilen in der Wasseraufbereitung aufbereitet und - soweit für das Anfahren erfor derlich - im Vorlagespeicher 76 gespeichert werden. Hierdurch werden beispielsweise kurzfristige Eingriffe in die Anlage erleichtert.

Claims

1. Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organi schen und wäßrigen Anteilen mit

- einem Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse,
- einem den Drehteller antreibenden Antriebsmotor,
- einer auf das Zentrum des Drehtellers gerichteten Zuführung für das Feinststoff gemisch,
- einem mit der Zuführung verbundenen Vorlagebehälter mit einer Einspeisung für das Feinststoffgemisch zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoff gemisches und
- einer Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen eines aus von dem Drehteller abgeschleuderten Feinststoffpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Sediments und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichterfläche aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, bei der der Vorlagebehälter eine Höhe von mindestens 1 m, vorzugsweise von 2 bis 10 Metern, zum Ausgleich von Schwankungen des Feinststoffgemisches aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Vorlagebehälter kolonnenförmig und senkrecht ausgerichtet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Vorlagebehälter eine Rühreinrichtung für eine Durchmischung seines Inhaltes aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, bei der im Vorlagebehälter eine vertikale Rührwelle an geordnet ist, die mit einem auf der Oberseite des Vorlagebehälters angeordneten Antriebsmotor gekoppelt ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, bei der auf der Rührwelle mehrere Rührorgane in ver schiedener Höhe angeordnet sind.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der der kolonnenförmige Vorlage behälter seitlich eine Einspeiseleitung mit einem Gefälle aufweist.

8. Anlage nach Anspruch 7, bei der die Einspeiseleitung am oberen Ende einen nach oben offenen Aufgabebehälter für Feinststoffgemisch aufweist.

9. Anlage zur Aufbereitung eines Feinststoffgemisches mit mineralischen, organi schen und wäßrigen Anteilen, insbesondere nach einem der vorangegangenen An sprüche, mit

- einem Drehteller mit etwa vertikal ausgerichteter Drehachse,
- einem den Drehteller antreibenden Antriebsmotor,
- einer auf das Zentrum des Drehtellers gerichteten Zuführung für Feinststoffge misch,
- einer Sammeleinrichtung, die einen Boden zum Tragen eines aus abgeschleuderten Feinstpartikeln gebildeten, an der Oberseite eine Trichterfläche aufweisenden Se diments und einen Abzug im Zentrum des Bodens am unteren Ende der Trichter fläche aufweist,
- einer Abdeckung über Drehteller und Boden mit einer Aufhängeeinrichtung und
- einer an der Aufhängevorrichtung angreifenden Hebevorrichtung zum Hochziehen der Abdeckung und Zugänglichmachen des Bodens.

10. Anlage nach Anspruch 9, bei der die Abdeckung zeltartig ist.

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Abdeckung zwiebelförmig ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Abdeckung eine Hülle ist, die mittels Luft aus einem Gebläse in der Form gehalten ist.

13. Anlage nach Anspruch 12, bei der die Hülle von einem mittels eines Gebläses er zeugten Überdruck in der Form gehalten ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die Abdeckung am unteren Rand eine Fixierung und/oder Abdichtung am unteren Rand des Bodens aufweist.

15. Anlage nach Anspruch 14, bei der die Abdeckung am unteren Rand einen umlau fenden Schlauch aufweist, dem eine Nut zugeordnet ist, in der der Schlauch zwecks Fixierung und/oder Abdichtung des unteren Randes der Abdeckung am Rand des Bodens mittels eines Gebläses aufblasbar ist.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der die Abdeckung am Scheitel am Vorlagebehälter fixiert und/oder abgedichtet ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, bei der das obere Ende des kolonnenförmigen Vorla gebehälters aus der Abdeckung herausragt und der kolonnenförmige Vorlagebe hälter am unteren Ende die Zuführung aufweist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Hebevorrichtung eine ho rizontale Verlagerung der Abdeckung ermöglicht.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 18, bei der die Aufhängeeinrichtung eine Aufhängeöse am Scheitel der Abdeckung oder am oberen Ende des Vorlagebe hälters ist.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 19, bei der der zwischen Abdeckung und Boden ausgebildete Raum unter Unterdruck steht und/oder mit einem anderen Gas als Luft gefüllt ist, insbesondere mit Inertgas oder chemischem Gas.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 20, bei der der Sammeleinrichtung eine Fräseinrichtung zum Entfernen des Sediments vom Boden zugeordnet ist.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der die Zuführung eine auf das Zentrum der Drehscheibe gerichtete Düse aufweist.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der der Abzug eine Hülse im Zentrum des Bodens aufweist, deren oberer Rand auf die Höhe des unteren Endes der Trichterfläche der Schüttung einstellbar ist.

24. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 23, die eine Anlage zum Zerlegen von verunreinigten Böden, Schlämmen, Sedimenten, Schlick und dgl. in Grobstoffe, Sande, Feinstoffe und Feinststoffe umfaßt, aus der die Feinststoffe der Zuführung zum Drehteller zugeführt werden.

25. Anlage nach Anspruch 24, bei der die Anlage zum Zerlegen von verunreinigten Böden, Schlämmen, Sedimenten, Schlick und dgl. mindestens eine Trennstufe mit einem Wirbeltrenner, Hydrozyklon und/oder Aufstromklassierer aufweist.