DE19948115A1

DE19948115A1 - Centrifuge for separating solid-liquid mixtures

Info

Publication number: DE19948115A1
Application number: DE1999148115
Authority: DE
Inventors: Heinz Willi Solscheid; Bernward Feldkamp
Original assignee: Baker Hughes Deutschland GmbH
Current assignee: Baker Hughes Deutschland GmbH
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-12
Also published as: AU1022301A; WO2001024939A1

Abstract

In order to develop a centrifuge for the separation of mixtures of solid matter and fluids, in particular a spiral centrifuge, the operation of which is no longer hampered by coarse matter getting into the centrifuge, it is suggested according to the invention to position, at the solid matter discharge openings (15) that are located around cylinder circumference, solid matter sizing devices (18, 19) e.g. in the form of combs and to spin off the thickened solid matter product (21) and the coarse matter (23) separately from each other and to discharge them in separate chambers (25 and 26) of the centrifugal casing (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Schneckenzen trifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen mit einem drehbar gelagerten Trommelmantel und einer darin mit abweichender Drehzahl rotierbaren Förderschnecke und mit in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel angeordneten Flüssigkeits-Ablauföffnungen und mit Feststoff-Austragsöffnungen am anderen Ende der Zentrifugen trommel.The invention relates to a centrifuge, in particular screw screws trifuge for the separation of solid-liquid mixtures with a rotatable drum jacket and one with a different one Speed rotatable screw conveyor and in the front wall of the Centrifuge drum arranged liquid discharge openings and with solids discharge openings at the other end of the centrifuge drum.

Der in Abwasserkläranlagen in großen Mengen anfallende, meistens auch organische Bestandteile enthaltende Klärschlamm muß vor sei ner Verwertung in der Landwirtschaft, vor seiner Kompostierung, Ver brennung oder anderweitigen Entsorgung behandelt werden. Dabei spielen kontinuierlich arbeitende Zentrifugen, insbesondere Schnec kenzentrifugen zur Eindickung und Entwässerung der Schlämme eine große Rolle.The one that occurs in large quantities in wastewater treatment plants, mostly sewage sludge containing organic components must also be present recycling in agriculture, before its composting, ver incineration or other disposal. there play continuously working centrifuges, especially Schnec centrifuges to thicken and drain the sludge major role.

Solche Zentrifugen haben eine Einrichtung zum zentra len Zuführen des zu trennenden Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in die Zentrifugentrommel sowie Auslaßöffnungen für den Austrag der voneinander getrennten leichten und schweren Stoffe. Zum Ablauf der von den Feststoffen befreiten Flüssigkeit sind in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel mehrere um den Umfang verteilte Flüssigkeits- Ablauföffnungen angeordnet, und das andere, meist konisch verjüngte Trommelende weist an seiner Peripherie ebenfalls um den Umfang verteilte Austragsöffnungen auf, durch welche der von der Förder schnecke innerhalb der Trommel transportierte und von der Flüssig keit weitgehend befreite Feststoff in das Zentrifugengehäuse abge schleudert und durch eine Feststoffschurre ausgetragen wird.Such centrifuges have a facility for the center len supply of the solid-liquid mixture to be separated in the centrifuge drum and outlet openings for the discharge of the separate light and heavy fabrics. To the expiry of The liquid freed from the solids is in the front wall of the Centrifuge drum several liquid around the circumference Drainage openings arranged, and the other, mostly tapered The end of the drum also points around the circumference at its periphery distributed discharge openings through which the of the conveyor snail transported inside the drum and away from the liquid Abge largely freed solid in the centrifuge housing hurls and is discharged through a solid chute.

Obwohl den Eindickzentrifugen in der Regel Rechen vorgeschaltet sind, welche die Aufgabe haben, vom zulaufenden Schlamm grobe Fremdteile wie z. B. Steine, Holzteile, Metallklumpen etc. abzutren nen, kommt es immer wieder vor, daß solche Grobstoffe in die Schneckenzentrifuge und dort meistens in den Dickstoff gelangen, der mit hoher Umfangsgeschwindigkeit (bis ca. 100 m/s) radial abge schleudert wird. Es versteht sich, daß Schäden und Betriebsstörun gen verursacht werden können, wenn der abgeschleuderte Dickstoff derartige Grobstoffe enthält, dies um so mehr, wenn es sich bei der Schneckenzentrifuge um eine sogenannte Lysatzentrifuge handelt, bei welcher durch eine spezielle Einrichtung beim zentrifugal abge schleuderten Feststoff die biologisch aktiven Zellen insbesondere von anaerob zu faulendem Belebtschlamm zwecks Steigerung der Bio gasausbeute aufgebrochen werden sollen. Außerdem wird die Pumpfähigkeit des abgeschleuderten Dickstoffs beeinträchtigt, wenn dieser derartige Grobstoffe enthält.Although rakes are usually installed upstream of the thickening centrifuges are those who have the task of being coarse from the incoming mud Foreign parts such. B. stones, wooden parts, lumps of metal, etc. NEN, it happens again and again that such coarse substances in the Screw centrifuge and usually get into the thick matter, the radially abge with high peripheral speed (up to approx. 100 m / s) is hurled. It is understood that damage and breakdown can be caused when the spun off thick matter contains such coarse substances, all the more if it is in the Screw centrifuge is a so-called lysate centrifuge which by a special device during centrifugal solidly hurled the biologically active cells in particular from Activated sludge to be digested anaerobically to increase the bio gas yield should be broken up. In addition, the Pumpability of the spun off thick matter impaired when this contains such coarse materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Trennung von Fest stoff-Flüssigkeitsgemischen eine Zentrifuge, insbesondere Schnec kenzentrifuge zu schaffen, deren Betrieb durch in die Zentrifuge ge langende Grobstoffe nicht mehr gestört ist.The invention has for its object to separate from fixed substance-liquid mixtures a centrifuge, especially Schnec to create a centrifuge, the operation of which is carried out in the centrifuge long coarse material is no longer disturbed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a centrifuge the features of claim 1. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge an den um den Trommelumfang verteilten Feststoff-Austragsöffnungen Feststoff- Klassiereinrichtungen angeordnet sind, wie z. B. kammartige Rechen, Siebe oder andere Perforationskörper, können im Feststoffstrom etwa enthaltene Grobstoffe als Überlauf der Klassierung abgetrennt wer den, d. h. an den Feststoff-Austragsöffnungen werden die feinkörnige ren Feststoffe einerseits und die Grobstoffe andererseits voneinander getrennt abgeschleudert und voneinander getrennt aufgefangen, und zwar in zwei im Zentrifugengehäuse gebildeten getrennten Feststoff auffangkammern, nämlich in Strömungsrichtung der schweren Phase in der Trommel gesehen in einer Kammer zum Austrag der feinkörni geren Feststoffe als Klassierdurchgang und anschließend etwa am Trommelende in einer Kammer zum Austrag der Grobstoffe als Klas sierüberlauf. Auf diese Weise stören die separat aufgefangenen Grobstoffe, die kontinuierlich oder periodisch aus der eigenen Zen trifugen-Gehäusekammer ausgetragen werden können, den Zentrifu genbetrieb nicht mehr.The fact that in the centrifuge according to the invention Drum circumference distributed solids discharge openings Classifiers are arranged, such as. B. comb-like rakes, Sieves or other perforation bodies, for example, can be in the solid stream contained coarse substances separated as an overflow of the classification the, d. H. the fine-grained are at the solids discharge openings ren solids on the one hand and the coarse solids on the other hand from each other flung separately and collected separately, and in two separate solids formed in the centrifuge housing collecting chambers, namely in the direction of flow of the heavy phase seen in the drum in a chamber for the discharge of the fine grain solids as a classification pass and then approximately on Drum end in a chamber for the discharge of the coarse material as class sier overflow. In this way, the separately collected disturb Coarse matter that is continuously or periodically from your own Zen centrifuge housing chamber can be discharged operation no longer.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung können die an den Feststoff-Austragsöffnungen angeordneten Feststoff-Klassiereinrich tungen jeweils aus einem Rechen bestehen, dessen Kammstege etwa längs Trommelmantellinien verlaufen, wobei die Kammstege vor Er reichen der in Strömungsrichtung der schweren Phase gesehen hinte ren Berandung der Feststoff-Austragsöffnungen unter Freilassung eines vergrößerten Öffnungsquerschnittes enden, um Platz für den Durchtritt der Grobstoffe durch die Trommelwandung und zum unge hinderten Abschleudern der Grobstoffe zu schaffen. Dabei können sich die Längsschlitze zwischen den Kammstegen der Klassierrechen mit Vorteil in Strömungsrichtung der schweren Phase gesehen er weitern, damit Grobstoffe wie z. B. Steine etc. in den Längsschlitzen nicht stecken bleiben.According to a particular feature of the invention, the Solids discharge openings arranged solids classifier lines each consist of a rake, the comb webs of which run along the drum jacket lines, the ridges before Er range from the rear seen in the direction of flow of the heavy phase The edges of the solids discharge openings are released of an enlarged opening cross section to make room for the The coarse materials pass through the drum wall and to the bottom to prevent hurled coarse materials. You can the longitudinal slots between the ridges of the classifying rake seen advantageously in the direction of flow of the heavy phase continue, so that coarse materials such. B. stones etc. in the longitudinal slots don't get stuck.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden an hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei spiele näher erläutert. Es zeigt: The invention and its further features and advantages are disclosed hand of the exemplary embodiment shown schematically in the figures games explained. It shows:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schnecken zentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, Fig. 1 is a longitudinal section through a screw centrifuge for the separation of solid-liquid mixtures,

Fig. 2 die Schneckenzentrifuge der Fig. 1 mit sog. Lysateinrichtung, und Fig. 2 shows the screw centrifuge of Fig. 1 with so-called. Lysate device, and

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise die Draufsicht auf eine an den Feststoff-Austragsöffnungen angeordnete Klassierein richtung in Form eines kammartigen Rechens, im abgewickelten Zu stand. Fig. 3 in an enlarged representation of a partial top view of a arranged at the solid discharge openings Klassierein direction in the form of a comb-like rake, in the developed to stand.

Die Schneckenzentrifuge der Fig. 1 weist einen drehbar gelagerten Trommelmantel 10 auf, innerhalb dessen koaxial eine Förder schnecke 11 drehbar gelagert ist, die in der Trommel in gleicher Drehrichtung, aber mit von der Trommeldrehzahl abweichender Dreh zahl rotiert. Das einzudickende bzw. zu entwässernde Feststoff-Flüs sigkeitsgemisch wie z. B. Klärschlamm wird über das zentrale Zufüh rungsrohr 12 in die im Schneckentragkörper angeordnete Einlauf kammer 13 geleitet und gelangt von dort über Austrittsöffnungen in die Zentrifugentrommel 10. Beim Betrieb der Schneckenzentrifuge bildet sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb der Zentrifugentrommel 10 ein Flüssigkeitsring aus, wobei die schweren Stoffe mit Hilfe der Förderschnecke 11 nach rechts transportiert, vom konischen Trommelmantelteil aus der Suspensionsflüssigkeit ausge hoben und von der Schneckenwendel 14 zu den um den Trommel umfang verteilten Feststoff-Austragsöffnungen 15 gefördert werden, während die von den Feststoffen befreite Flüssigkeit (Zentrat) aus der Zentrifugentrommel 10 über Flüssigkeits-Ablauföffnungen 16 abläuft, die in der am linken Trommelende angebrachten Trommelstirnwan dung 17 gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind.The screw centrifuge of FIG. 1 has a rotatably mounted drum jacket 10 , within which a screw conveyor 11 is coaxially rotatably mounted, which rotates in the drum in the same direction of rotation, but with a different rotational speed from the drum speed. The thickening or dewatered solid-liquid mixture such. B. sewage sludge is fed through the central feed pipe 12 into the inlet chamber 13 arranged in the screw carrier body and from there passes through outlet openings into the centrifuge drum 10 . During operation of the screw centrifuge, a liquid ring forms under the action of the centrifugal force within the centrifuge drum 10 , the heavy substances being transported to the right with the aid of the screw conveyor 11 , lifted out of the suspension liquid by the conical drum shell part and from the screw spiral 14 to the drum around it circumferentially distributed solids discharge openings 15 are promoted, while the solids-free liquid (centrate) runs out of the centrifuge drum 10 via liquid drain openings 16 , which are arranged in the drum end wall 17 attached to the left end of the drum, evenly distributed around the circumference.

An den Feststoff-Austragsöffnungen 15 sind Feststoff-Klassierein richtungen angeordnet, und zwar in Form eines Rechens 18, dessen Kammstege etwa längs Mantellinien des konusförmigen Trommel endteils verlaufen, wobei diese Stege 19 vor Erreichen der in Strö mungsrichtung der schweren Phase in der Trommel gesehen hinteren Berandung der Feststoff-Austragsöffnung 15 unter Freilassung eines vergrößerten Öffnungsquerschnittes 20 enden. Während der feinkör nige Feststoff, z. B. der Dünnschlamm 21 durch die Schlitze 22 zwi schen den Stegen 19 des Rechens 18 hindurch abgeschleudert wird, werden im Klärschlamm enthaltene Grobstoffe 23 wie z. B. Steine, Holzteile, Metallklumpen oder dergl. als Überlauf von den Klassierre chen-Stegen 19 erfaßt und am Trommelende durch die freigelassenen vergrößerten Öffnungsquerschnitte 20 der Feststoff-Austragsöffnun gen getrennt vom Dünnschlamm 21 abgeschleudert. Radial außerhalb der Feststoff-Austragsöffnungen 15 sind im Zentrifugengehäuse 24 zwei getrennte Feststoffauffangkammern für die abgeschleuderten Feststoffe 21 und 23 gebildet, nämlich in Strömungsrichtung der schweren Phase gesehen zunächst eine Kammer 25 zum Austrag der feinkörnigeren Feststoffe 21 einerseits und anschließend eine Kam mer 26 zum Austrag der Grobstoffe 23 andererseits.At the solids discharge openings 15 solids-Klassierein directions are arranged, in the form of a rake 18 , the ridges of which run approximately along generatrices of the conical drum end part, these webs 19 seen before reaching the flow direction of the heavy phase in the drum rear Edges of the solids discharge opening 15 end leaving an enlarged opening cross section 20 . During the feinkör nige solid, for. B. the thin sludge 21 through the slots 22 between the webs 19 of the rake 18 is thrown through, contained in the sewage sludge 23 such as. B. stones, wooden parts, lumps of metal or the like. Detected as an overflow from the Klassierre chen webs 19 and at the drum end by the released enlarged opening cross-sections 20 of the solid discharge opening gene separated from the thin sludge 21 . Radially outside the solids discharge openings 15 , two separate solids collection chambers for the centrifuged solids 21 and 23 are formed in the centrifuge housing 24 , namely, seen in the direction of flow of the heavy phase, first a chamber 25 for discharging the finer-grained solids 21 on the one hand and then a chamber 26 for discharging the Coarse substances 23 on the other hand.

Fig. 3 zeigt den Klassier-Rechen 18 mit seinen Kammstegen 19 und Schlitzen 22 in abgewickelter, d. h. flachgelegter Gestalt. Zu erken nen ist, daß sich die Längsschlitze 22 zwischen den Kammstegen 19 in Strömungsrichtung der schweren Phase erweitern können, damit über die Stege 19 geförderte Grobstoffe 23 wie z. B. Steine in den Schlitzen nicht stecken bleiben können. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß das Zentrifugentrommelende mit den Feststoff-Austragsöffnungen 15 und den Rechen-Klassierern 18 über einen Flansch 27 mit der übri gen Zentrifugentrommel lösbar verbunden ist, so daß der Rechen- Klassierer 18 z. B. im Verschleißfalle einfach auswechselbar ist. Auf diese Weise sind bereits vorhandene Zentrifugen mit der Erfindung verhältnismäßig einfach auch nachzurüsten. Fig. 3 shows the classifying rake 18 with its comb webs 19 and slots 22 in a developed, ie laid flat shape. To erken NEN is that the longitudinal slots 22 between the ridges 19 can expand in the direction of flow of the heavy phase, so that over the webs 19 coarse 23 such. B. Stones cannot get stuck in the slots. From Fig. 1 it can be seen that the centrifuge drum end with the solids discharge openings 15 and the rake classifiers 18 is releasably connected via a flange 27 with the remaining centrifuge drum, so that the rake classifier 18 z. B. is easily replaceable in the event of wear. In this way, existing centrifuges are relatively easy to retrofit with the invention.

Jedenfalls werden die im Klärschlamm enthaltenen Grobstoffe 23 er findungsgemäß vom abgeschleuderten Schlamm 21 ferngehalten, so daß dieser z. B. mittels Exzenterschneckenpumpen pumpfähig bleibt. Die getrennt aufgefangenen abgeschleuderten Grobstoffe 23 werden getrennt behandelt und sie können nach ihrer Behandlung, Aufberei tung etc. mit dem Schlammprodukt ggf. wiedervereinigt werden.In any case, the coarse substances contained in the sewage sludge 23 , according to the invention, are kept away from the centrifuged sludge 21 , so that this z. B. remains pumpable by means of eccentric screw pumps. The separately collected coarse particles 23 are treated separately and they can be reunited with the sludge product after their treatment, treatment, etc., if necessary.

Von der Schneckenzentrifuge der Fig. 1 unterscheidet sich die Zen trifuge der Fig. 2 dadurch, daß bei dieser im Zentrifugengehäuse 24 in der Kammer 25 zum getrennten Auffangen und Austrag des aus den Feststoff-Austragsöffnungen abgeschleuderten, von Grobstoffen 23 befreiten Schlammprodukts 21 noch eine Lysateinrichtung 28 zum Aufbrechen der biologisch aktiven Zellen insbesondere bei anaerob zu faulendem Belebtschlamm zwecks Steigerung der Biogasausbeute angeordnet ist, wobei der Betrieb der Lysateinrichtung 28 durch die vorher abgetrennten Grobstoffe 23 nicht mehr gestört wird.From the screw centrifuge of FIG. 1, the Zen trifuge of FIG. 2 differs in that in this in the centrifuge housing 24 in the chamber 25 for separate collection and discharge of the sludge product 21 which has been thrown out of the solid discharge openings and freed of coarse substances 23 , a lysate device 28 for breaking up the biologically active cells, in particular in the case of activated sludge to be digested anaerobically, in order to increase the biogas yield, the operation of the lysate device 28 no longer being disturbed by the previously separated coarse substances 23 .

Auch im Anschluß an die Flüssigkeits-Ablauföffnungen 16 kann eine mit der Zentrifugentrommel 10 mitrotierende Klassiereinrichtung wie z. B. ein Rechen 29 angeordnet sein, der ähnlich wie der Rechen 18 am anderen Zentrifugenende ausgebildet ist und der im Zentrat ent haltene Grobstoffe 30 in die eine Zentrifugengehäuse-Kammer 31 austreten läßt, während getrennt von den Grobstoffen 30 das Zentrat 32 durch die Rechenzwischenräume in die benachbarte Zentrifugen gehäuse-Kammer 33 abgeschleudert wird.Also following the liquid discharge openings 16 , a classifying device which rotates with the centrifuge drum 10, such as, for. B. a rake 29 may be arranged, which is similar to the rake 18 at the other end of the centrifuge and the ent contained in the centrate 30 coarse material can escape into a centrifuge housing chamber 31 , while separated from the coarse material 30, the centrate 32 through the rake spaces in the adjacent centrifuge housing chamber 33 is flung.

Die Erfindung ist mit Vorteil auch bei Dekantierzentrifugen z. B. zur Olivenölgewinnung anwendbar, bei denen die Phasen Öl, Wasser und Grobstoffe im Fliehkraftfeld getrennt werden.The invention is also advantageous for decanting centrifuges e.g. B. for Olive oil production applicable, in which the phases oil, water and Coarse materials are separated in the centrifugal force field.

Claims

1. Centrifuge, in particular a screw centrifuge for separating solid-liquid mixtures with a rotatably mounted drum casing ( 10 ) and a screw conveyor ( 11 ) rotatable therein with a different speed and with liquid outlet openings ( 16 ) arranged in the end wall of the centrifuge drum and with solid -Austragsöffnungen (15) is characterized labeled in characterized at the other end of the centrifuge drum, that are connected to the distributed about the drum periphery solids discharge openings (15) solid-classifiers (18), and in that radially outside the solids discharge openings (15) Centrifuge housing ( 24 ) two separate solids collecting chambers are formed for the spun off solids, namely seen in the direction of flow of the heavy phase first a chamber ( 25 ) for the discharge of the finer-grained solids ( 21 ) on the one hand and then a chamber ( 26 ) for the discharge of the coarse substances ( 23 ) on the other hand.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the solid material discharge openings ( 15 ) arranged solid material classifying devices are each composed of a rake ( 18 ), the comb webs ( 19 ), which run approximately along drum lines, before reaching seen in the direction of flow of the heavy phase rear edge of the solids discharge openings with the release of an enlarged Publ cross section ( 20 ) end.

3. Centrifuge according to claim 2, characterized in that the longitudinal slots ( 22 ) between the ridges ( 19 ) of the re chen ( 18 ) expand in the direction of flow of the heavy phase.

4. Centrifuge according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the centrifuge drum end with the solid discharge openings distributed around the circumference ( 15 ) and the solid classification devices ( 18 ) via a flange ( 27 ) with the remaining centrifuge drum and interchangeably connected.

5. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the Solid classification devices consist of sieves, the Perforations or mesh sizes in the flow direction Heavy phase seen rear area in Ver are extended to the front area.

6. Centrifuge according to claim 1, characterized in that in the centrifuge housing ( 24 ) in the chamber ( 25 ) for separate collection and discharge of the thrown from the solid discharge openings, freed from coarse-grained solids, a lysate device ( 28 ) for breaking open the biological active cells are arranged in particular from activated sludge to be digested anaerobically in order to increase the biogas yield.