DE19860181C1 - Vorrichtung zum Verdunsten von Wasser - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Verdunsten von Wasser, insbesondere zur Trocknung von mit Schadstoffen belasteten Substraten, die Wasser enthalten, werden dadurch eine hohe Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht, dass ein zumindest im Bereich seines Bodens mit einer Heizeinrichtung (4) versehenes Absetzbecken (1) vorgesehen ist, das nach oben durch eine semipermeable Membrane (6) verschließbar ist, wobei im Bereich eines zwischen der Membrane (6) und der Oberfläche des eingebrachten Substrats (11) vorgesehenen Luftraums (12) durch Luftzufuhr von außen ein Überdruck erzeugbar ist und wobei die Temperatur des Substrats (11) unter der Siedetemperatur von Wasser gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdunsten von Wasser, insbesondere zur Trocknung von mit Fremd- und/oder Schadstoffen belasteten Substraten, die Wasser enthalten.

Bei der Entsorgung von Wasser enthaltenden, mit Fremdstoffen bzw. Schadstoffen belasteten Substraten durch Ablagerung auf einer Deponie wird in der Regel nach Tonnage abgerechnet. Dies bedeutet, dass die Deponierungskosten um so höher sind, je mehr Wasser das angelieferte Gut enthält. Man versucht daher durch Auspressen des angelieferten Guts den Wassergehalt zu senken. Dabei kann der Wassergehalt jedoch trotz der Verwendung von Presshilfsmitteln, wie z. B. Kalk, nicht im erwünschten Maße abgesenkt werden.

Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, Substrate oben genannter Art zu trocknen. Ein derartiger Vorschlag ist in der DE 43 15 321 C2 enthalten. Dabei wird ein in einem mit einer Be- und Entlüftungseinrichtung versehenen Glashaus angeordnetes Absetzbecken vorgeschlagen, das mit einem Sickerboden versehen ist. Die in das Innere des Glashauses gelangende Solarstrahlung soll dabei zu einer Verdunstung des Wassers führen, das mit der Luft abgeführt wird.

Die Beheizung des Substrats durch Solarstrahlung ist nicht kalkulierbar. Je nach Sonnenschein ergeben sich daher Unterschiedliche Temperaturen und dementsprechend auch unterschiedliche Gesamttrocknungszeiten. Sofern bei starker Sonneneinstrahlung die Temperatur die Siedetemperatur übersteigt, besteht die Gefahr, dass Schadstoffe verdampfen und auf diese Weise ausgetragen werden. In Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung ist mit äußerst langen Gesamttrocknungszeiten zu rechnen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, dass die Wärmeeinstrahlung nur von oben kommt, was sich ebenfalls ungünstig auf den Zeitbedarf auswirkt. Außerdem ist zu befürchten, dass sich der Sickerboden nach einer bestimmten Zeit zugesetzt hat und ausgetauscht werden muss, was nicht nur zu einem hohen Aufwand führt, sondern auch zur Entstehung von Abfall. Die bekannte Anordnung erweist sich dementsprechend als nicht wartungsfreundlich, zuverlässig und wirtschaftlich genug.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen eine Vorrichtung oben erwähnter Art zu schaffen, die auf einfache Weise nicht nur einen hohen Durchsatz ermöglicht, sondern auch eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die dem Anspruch 1 zugrundeliegende Kombination gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält dementsprechend mindestens ein zumindest im Bereich seines Bodens mit einer Heizeinrichtung versehenes Absetzbecken, das nach oben durch eine semipermeable Membrane verschließbar ist, wobei im Bereich eines zwischen der Membrane und der Oberfläche des eingebrachten Substrats vorgesehenen Luftraums durch Luftzufuhr von außen ein Überdruck erzeugbar ist und wobei die Temperatur des Substrats unter der Siedetemperatur des Wassers gehalten wird.

Mit diesen Maßnahmen lassen sich die eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Anordnung vollständig vermeiden. Die semipermeable Membrane lässt zwar einen Luftstrom von innen nach außen zu, verhindert aber das Eindringen von Regenwasser etc. von außen nach innen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher ohne Einhausung im Freien plaziert werden, was nicht nur den erforderlichen Investitionsaufwand klein hält, sondern auch die Be- und Entladung etc. vereinfacht, was sich vorteilhaft auf die Absenkung der laufenden Kosten auswirkt. Da keine Einhausung in Form eines Glashauses etc. notwendig ist, ergibt sich in vorteilhafter Weise auch ein vergleichsweise kleines Luftvolumen, das umgewälzt werden muss, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Absenkung der laufenden Kosten auswirkt. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, dass die Heizeinrichtung und damit die Energiezufuhr zum zu trocknenden Substrat auf einfache Weise so eingestellt werden können, dass einerseits die Trocknungszeit so kurz wie möglich gehalten wird und andererseits aber eine Verdampfung und damit ein Schadstoffaustrag über den Dampf zuverlässig unterbunden wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann die semipermeable Membrane zweckmäßig mit einer Wärmeisolierung versehen sein. Hierdurch werden Wärmeverluste über die Membrane verhindert, was eine kontrollierte Prozessführung erleichtert.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass den Seitenkanten der semipermeablen Membrane eine im Bereich des oberen Rands des Absetzbeckens vorgesehene Klemmeinrichtung zugeordnet ist und dass die Membrane zumindest in einer Richtung mit Gefälle angeordnet ist. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass auftreffendes Regenwasser zuverlässig abläuft und verhindern damit eine sogenannte Sackbildung.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann dem Ventilator eine Regeleinrichtung zugeordnet sein, die zumindest Eingänge für die relative Luftfeuchtigkeit inner- und außerhalb des Absetzbeckens, vorzugsweise auch für die Temperatur im Luftraum innerhalb des Absetzbeckens, enthält. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass eine unerwünschte Feuchtigkeitszufuhr von außen nach innen unterbleibt und dass eine Optimierung der Wasser-Aufnahmefähigkeit der Luft innerhalb des Luftraums erreichbar ist.

Vorteilhaft kann das Absetzbecken als mit einer Rampe versehenes, befahrbares Flachbettsilo ausgebildet sein. Dies erleichtert die Be- und Entladung durch Ladefahrzeuge wie Radlader etc.

Bei Vorrichtungen zum Trocknen von Schlämmen oder dergleichen ist vorteilhaft eine Umsetzeinrichtung vorgesehen, die zweckmäßig als auf seitlichen Führungsschienen in Längsrichtung des Absetzbeckens verfahrbare Fräswalze ausgebildet sein kann. Eine in zeitlichen Abständen von vorzugsweise einem Tag erfolgende Umsetzung des angetrockneten Schlamms etc. führt in vorteilhafter Weise zu einer Abkürzung der Gesamttrocknungszeit.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann die Heizeinrichtung mit Abfallenergie und/oder mit aus Abfallstoffen gewinnbarer Energie, vorteilhaft mit der Abwärme eines mit Deponiegas betreibbaren Motors, beaufschlagbar sein. Hierbei handelt es sich um praktisch kostenlose Heizenergie, die bei Anlagen, wie Deponien anfällt, in deren Nachbarschaft die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßig stationiert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Umsetzeinrichtung und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer bevorzugten Variante einer der Membrane zugeordneten Klemmeinrichtung.

Die den Fig. 1 und 2 zugrundeliegende Vorrichtung enthält ein nach Art eines Flachbettsilos ausgebildetes Absetzbecken 1, das, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, im Bereich eines Endes mit einer Ein- und Ausfahrrampe 2 versehen ist. Das Absetzbecken 1 ist dementsprechend mit einem Ladefahrzeug, beispielsweise mit einem Radlader befahrbar. Zweckmäßig wird das Absetzbecken 1 daher als im Freien plazierte Betonwanne hergestellt. Das Absetzbecken 1 kann zweckmäßig mit einer äußeren, im dargestellten Beispiel lediglich bodenseitig vorgesehenen Wärmeisolierung 3 versehen sein.

Zweckmäßig können, wie in Fig. 1 angedeutet ist, mehrere Absetzbecken 1 nebeneinander angeordnet sein. Die Plazierung erfolgt zweckmäßig in enger Nachbarschaft zu einer Deponie, auf der die getrockneten Rückstände endgültig abgelagert werden können.

Im Bereich des Bodens des Absetzbeckens 1 ist eine durch Heizschleifen etc. gebildete Fußbodenheizeinrichtung 4 vorgesehen. Diese wird zweckmäßig mit aus Abfallstoffen gewinnbarer Energie beaufschlagt. Im dargestellten Beispiel wird die Fußbodenheizeinrichtung 4 mit der Abwärme eines Motors 5 beaufschlagt, der mit Deponiegasen betreibbar sein und einen Generator zur Stromerzeugung antreiben soll. Selbstverständlich wäre auch eine Beheizung mit anderer kostenloser Energie, beispielsweise der Abwärme von wärmetechnischen Anlagen, möglich.

Der Innenraum des Absetzbeckens 1 ist nach oben durch eine semipermeable Membrane 6 verschließbar. Hierbei kann es sich um ein textiles Gewebe handeln, das einen von innen nach außen gerichteten, durch einen Pfeil 7 angedeuteten Luftstrom zuläßt und außen auftreffendes, durch einen Pfeil 8 angedeutetes Regenwasser nicht nach innen durchläßt. Die Seitenkanten der semipermiablen Membrane werden durch eine jeweils zugeordnete, im Bereich des oberen Rands des Absetzbeckens 1 angeordnete Klemmeinrichtung 9 gehalten. Die Membrane 6 kann daher so gespannt werden, dass auch bei starken Niederschlägen eine Sackbildung unterbleibt. Zur Versteifung kann die Membrane 6 mit über ihre Länge verteilten, zweckmäßig in Taschen eingenähten Stützleisten 10 versehen sein. Um einen zuverlässigen Ablauf des auftreffenden Regenwassers zu gewährleisten ist der obere Rand des Absetzbeckens 1, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, zumindest in einer Richtung geneigt, wodurch sich ein entsprechendes Gefälle der Membrane 6 ergibt. Die Membrane 6 kann zweckmäßig auch mit einer Wärmeisolierung versehen sein, um Wärmeverluste über die Membrane 6 zu vermeiden.

Der Innenraum des Absetzbeckens 1 besitzt eine vergleichsweise geringe lichte Höhe in der Größenordnung von beispielsweise 100 cm. Der Innenraum des Absetzbeckens 1 wird nicht ganz, sondern etwa bis maximal zur Hälfte, vorzugsweise bis zu einem Drittel, mit einem zu trocknenden Substrat, z. B. mit einem mit Schadstoffen und/oder Fremdstoffen belasteten, noch vergleichsweise viel Wasser enthaltendem Schlamm etc. gefüllt. Dieser kann dabei in einem unbehandelten Zustand oder in einem vorteilhaft ohne Verwendung von Presshilfsmitteln vorgepressten Zustand eingebracht werden. Oberhalb des eingebrachten Substrats 11 ergibt sich daher ein Luftraum 12. Diesem wird, wie in Fig. 1 durch den Pfeil 13 angedeutet ist, von außen Luft zugeführt, so dass sich ein leichter Überdruck ergibt, der den durch den Pfeil 7 angedeuteten, die semipermiable Membrane durchsetzenden Luftstrom in Gang bringt. Hierzu ist, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, eine in den oberen Bereich des Absetzbeckens 1 einmündende, an einen Ventilator 14 angeschlossene Belüftungsleitung 15 vorgesehen. Aufgrund der mittels der Heizeinrichtung 4 bewirkten Heizung des Substrats 11 verliert dieses Wasser, das nach oben verdunstet, wie in Fig. 1 durch die Pfeile 16 angedeutet ist. Das verdunstende Wasser wird von der Luft im Luftraum 12 gelöst und entweicht mit dieser Luft über die semipermeable Membrane 6 nach außen, wie durch den Pfeil 7 in Fig. 1 angedeutet ist.

Die Heizeinrichtung 4 wird so gesteuert, dass die Temperatur innerhalb des Substrats 11 unterhalb des Siedepunkts von Wasser bleibt. Hierdurch ist sichergestellt, dass kein Wasser verdampft, sondern nur eine Verdunstung von Wasser stattfindet. Im dargestellten Beispiel ist hierzu, wie aus Fig. 2 entnehmbar ist, eine Regeleinrichtung 31 vorgesehen, die einen Eingang für einen im Substratbereich angeordneten Temperaturfühler 17 und einen Ausgang für ein der Heizeinrichtung 4 zugeordnetes Stellglied 18 enthält.

Der Ventilator 14 wird in Abhängigkeit von der Wasseraufnahmekapazität der Luft im Luftraum 12 aktiviert. Die Wasseraufnahmekapazität soll möglichst hoch sein, um möglichst viel abdunstende Feuchtigkeit abführen zu können. Hierzu ist dem Ventilator 14 zweckmäßig eine Regeleinrichtung zugeordnet, die Eingänge für innerhalb und außerhalb des Luftraums 12 angeordnete Sensoren 19, 20 zur Aufnahme der relativen Luftfeuchtigkeit und einen weiteren Eingang für einen im Bereich des Luftraums 12 vorgesehenen Temperaturfühler 21 sowie einen Ausgang für eine dem Ventilator 14 zugeordnete Schalteinrichtung 22 aufweist. Im dargestellten Beispiel sind die der Heizeinrichtung 4 und dem Ventilator 14 zugeordneten Regeleinrichtungen zur Regeleinrichtung 31 zusammengefasst, die dementsprechend mehrere Regelkreise enthält. Die Regelung des Ventilators 14 ist so, dass bei zu hoher äußerer relativer Luftfeuchtigkeit der Ventilator 14 passiviert wird und dass die Frischluftzufuhr möglichst in dem Maße erfolgt, dass die gesamte verdunstende Flüssigkeit gelöst werden kann.

Bei der Trocknung von Schlämmen wird das Substrat 11 zweckmäßig in bestimmten Abständen, beispielsweise täglich einmal, umgesetzt, das heißt gewendet. Hierzu ist eine in Fig. 2 angedeutete Umsetzeinrichtung 23 vorgesehen. Dabei handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um eine rotierbare Fräswalze, die auf seitlichen Führungen 24 in Längsrichtung des Absetzbeckens 1 verfahrbar ist. Die Umsetzeinrichtung 23 ist zweckmäßig so ausgebildet und angeordnet dass Kollisionen mit der in der Schließstellung sich befindenden Membrane 23 unterbleiben, wie aus Fig. 2 entnehmbar ist.

Die Klemmeinrichtung 9 besitzt, wie die Fig. 1 und 3 erkennen lassen, über die Länge der Membrane 6 durchgehende Klemmleisten 25, die durch geeignete Spannelemente gespannt werden. In Fig. 1 sind hierzu Knebelschrauben 26 angedeutet. Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist die Klemmeinrichtung 9 mit zwei einander benachbarte Klemmleisten 25 überbrückenden, wie die Knebelschrauben 26 über die Leistenlänge verteilt angeordneten Bügeln 27 versehen, die durch eine Spannfederanordnung 28 mit der Konstruktion des Beckenrands, hier mit einem im Beckenrand verankerten Ring 29 verbunden sind und die entgegen der Wirkung der Spannfederanordnung 28 von den zugeordneten Klemmleisten 25 abhebbar sind, wie durch einen Griff 30 angedeutet ist. Die Spannfederanordnung 28 kann in den Griff 30 integriert sein.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Verdunsten von Wasser, insbesondere zur Trocknung von mit Fremd- und/oder Schadstoffen belasteten Substraten, die Wasser enthalten, mit mindestens einem zumindest im Bereich seines Bodens mit einer Heizeinrichtung (4) versehenen Absetzbecken (1) das nach oben durch eine semipermeable Membrane (6) verschließbar ist, wobei im Bereich eines zwischen der Membrane (6) und der Oberfläche des eingebrachten Substrats (11) vorgesehenen Luftraums (12) durch Luftzufuhr von außen ein Überdruck erzeugbar ist und wobei die Temperatur des Substrats (11) unter der Siedetemperatur von Wasser gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membrane (6) als textiles Gewebe ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membrane (6) mit einer Wärmeisolierung versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membrane (6) durch Stützleisten (10) versteift ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den seitlichen Kanten der semipermeablen Membrane (6) eine im Bereich des oberen Rands des Absetzbeckens (1) vorgesehene Klemmeinrichtung (9) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermiable Membrane (6) zumindest in einer Richtung mit Gefälle angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftraum (12) mittels eines Ventilators (14) mit Außenluft beaufschlagbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilator (14) eine Regeleinrichtung (16) zugeordnet ist, die zumindest Eingänge für innerhalb und außerhalb des Luftraums (12) angeordnete Luftfeuchtigkeitsfühler (19, 20), vorzugsweise auch einen Eingang für einen im Bereich des Luftraums (12) angeordneten Temperaturfühler (21) und einen Ausgang für eine dem Ventilator (14) zugeordnete Schalteinrichtung (22) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung (4) eine Regeleinrichtung (16) zugeordnet ist, die zumindest einen Eingang für einen im Bereich des Substrats (11) angeordneten Temperaturfühler (17) und einen Ausgang für ein der Heizeinrichtung (4) zugeordnetes Stellglied (18) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken (1) zumindest teilweise mit einer äußeren Wärmeisolierung (3) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken (1) als mit einer Rampe (2) versehenes, befahrbares Flachbettsilo ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken (1) als Betonwanne ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander angeordnete Absetzbecken (1) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem mit Schlamm beaufschlagbaren Absetzbecken (1) eine Umsetzeinrichtung (23) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzeinrichtung (23) als Fräswalze ausgebildet ist, die auf seitlichen Führungsschienen (24) in Längsrichtung des Absetzbeckens (1) verfahrbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) mit Abfallenergie und/oder mit aus Abfallstoffen gewinnbarer Energie beaufschlagbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) mit der Abwärme eines mit Deponiegas betreibbaren Motors (5) beaufschlagbar ist.