DE2217558A1 - Stehender, trichterfoermiger klaerschlammfilter mit sich drehendem schlammverdichter wobei der filter dem schlammaustrag von klaeranlagen nachgeordnet ist - Google Patents

Stehender, trichterfoermiger klaerschlammfilter mit sich drehendem schlammverdichter wobei der filter dem schlammaustrag von klaeranlagen nachgeordnet ist

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Description

  • "Stehender, trichterförmiger Klärschlammfilter mit sich. drehendem Schlammverdichter, wobei der Filter dem Schlammaustrag von Kläranlagen nachgeordnet ist." Die Erfindung betrifft einen stehenden, trichterförmigen Klärschlammfilter mit sich drehendem Schlammverdichter, wobei der Filter dem Schlammaustrag von Kläranlagen nachgeordnet ist.
  • Diesem von Kläranlagen anfallenden Wasserschlammgemisch muß, um die Einleitung der üblichen Iiufttrocknung zu beschleunigen, ein Teil des Wassers entzogen werden, wobei im allgemeinen eine Reduzierung des Wasseranteiles um 20 % genügt, sodaß der zu trocknende Schlamm einen Feststoffanteil von ca. 20 V# aufweist. Für einen so vorbehandelten Schlamm ist die weitere Lufttrocknung lediglich noch durch die Kosten der beanspruchten Lagerfläche, abhängig von der Durchsatzleistung, und von dem Transportaufwaiid, belastet. Unabhängig von diesen relativ gering erscheinenden technischen Anforderungen sind die Kosten für die Schlammentwässerung ins Rahmen der genannten Werte bereits erheblich und durchschnittlich mit 2,5 bis 3,0 DM/to anzusetzen.
  • Die üblichen Filtrationsverfahren sehen den Einfluß von Druck- oder Saugkräften auf den sich auf den Filterflächen ansammelnden Schlamm, wirkend in Richtung der Entwässerungsrichtung, teilweise auch in Förderrichtung des sich verdichtenden Schlammes, vor, wobei diese Kräfte sowohl durch den umgebenden Gasdruck als auch durch Schwerkraft oder durch mechanische Mittel erzeugt werden können.
  • Der Zusatz von Flockungsmitteln, obwohl dieser im wesentlichen mit kostenbestimmend ist, läßt sich zumindest bei der Klärschlammaufbereitung in diesem Bereich des Verfahrens nicht vermeiden. Es sind also neben der Auswahl der Filterstoffe, den charakteristischen Eigenschaften des Schlammes, bzw. des sich bildenden Filterkuchens, letztlich die auf das Feststoffwassergelqisch ein'6#rkeTden positiven oder negativen Druckkräfte in Anpassung an die jeweilige Durchlaufphase für die Wirksamkeit eines Filters entscheidend.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Filter darzustellen, bei dem für jeden Bereich des Stoffdurchflusses ein weitgehend optimaler Betriebszustand gegeben ist. So muß, die Notwendigkeit eines relativ großen in den Filterraum überführenden Flockungsraumes berücksichtigt, die tIöglichkeit der raschen Abführung des Spitzen-Wasseranteiles über eine relativ große Filterfläche, sowie der der kontinuierlichen Überführung des Wasserfeststoffgemenges in einem zum Austrag und Filtermantel hin sich stetig st#Igenden Druckzustand gegeben sein. Weiter ist die vorteilhafte Wirkung eines leichten Unterdrucks zu berücksichtigen.
  • Der erfindungsgemäße Filter wird den Bedingungen dieser Aufgabenstellung gerecht und zeichnet sich dadurch aus, daß in bzw. an einem aus Haube und Unterteil bestehendem Behälter auf dessen Haube die Wassersehlammzuführung einschließlich Flockungsmittelzugabe, die Spülwasserzugabe sowie der Antrieb für den Schlammverdichter und an bzw. in dessen Unterteil der Austrag für den eingedickten Schlamm, ein Anschluß zur Absaugung des abgeschiedenen Wassers und der gleichzeitigen Herstellung eines Unterdruckes, sowie ein hohlkegelförmiger, mit Schlammaustrag verbundener Filter angeordnet ist und daß in diesem Filter an der Triehterinnenseite ein mit mindestens einem Schraubengang versehener Kegelkörper als Schlammverdichter,drch einen stumpfen, mit Einzugs- und Verteilungselementen versehenen zweiten Kegel nach oben verschlossen ist, anliegt und daß dieser Kegelkörper mit dem auf der Haube des Behälters angeordneten Antrieb verbunden ist.
  • Betrachtet man einen nach diesen Prinzipien erstellten Filter, so kann man im wesentlichen folgende Funktionsmerkmale für die einzelnen Zonen oder Bereiche ableiten.
  • a) Einzugs- und Flockungsraum. tlier wirken sich die Druckverhältnisse noch nicht wesentlich aus. Durch die Drehbewegung des mit Einzugs- und Verteilungselementen ausgerüsteten Hohlkegels wird jedoch die Sedimentation der Fest stoffe begünstigt und das Wasser-Feststoffgemenge kontinuierlich dem Schraubengang zugeführt.
  • b) In der zweiten Zone, d.h. im Bereich des nicht in das abgetrennte Wasser eingetauchten Filters, werden vorrangig die durch Unterdruck und Schwerkraft unterstützten Zentrifugalkräfte auf dem zur Filterspitze durch den Schraubengang geführte Schlamm wirksam.
  • Diese Kräfte beseitigen den Spitzen-Wasseranteil des Schlammes. Mit kontinuierlich abnehmender Umfangsge schwindigkeit und zunehmender Entwässerung beginnt sich der Schlamm langsam zu verdichten.
  • c) In der Folgezone, d.h. im Eintauchbereich der Filterspitze in das ausgetragene Wasser sind nur28rch den sich verjüngenden Schneckengang hervorgerufenen Druckkräfte radial und in Richtung zur Filterspitze zu berücksichtigen.
  • Die Schwerkraft und der Gegendruck des Umgebunswassers sind gemessen an diesen Kräften von so geringem Einfluß, daß sie bei dieser Betrachtung vollständig außer Acht gelassen werden können.
  • Die Entwässerung ist in diesem Bereich des höchstdruckes nicht mehr so effektiv zu werten, wie beim Durchlauf durch die ersten Phasen, da das noch verbliebene Wasser als im wesentlichen strukturgebunden zu betrachten ist. Umgekehrt kann der vorhandene Druck zur Weiterfcrderung des Schlammes voll genutzt werden, wobei die Leistung des Antriebes entsprechend zu berücksichtigen ist.
  • Im Rahmen der Aufgabenstellungen des Umweltschutzes ist es weiterhin vorteilhaft, das Filter beheizbar auszubilden, um Schlamm und abgetrenntes Wasser in erforderlichem bzw. gewünschtem Umfang keimfrei zu machen, Auf die unterstützende Wirkung eines leichten Unterdruckes bei der Schlammentwässerung wurde bereits hingewiesenO Nach der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß der Be hält er in seinem unteren Bereich mit einem zweiten Be hälter über eine Rohrleitvmg mit zwischengeschalteter Wasserstrahlpumpe in Verbindung steht, daß die Wassers strahlpumpe mit einer auf dem Grund des zweiten Behalters angeordneten Zirkulationspumpe verbunden ist und dieser als Zirkulationsbehälter dienende Behälter mit einem Überlauf für das ausgefilterte Wasser ausgerüstet ist0 Durch diese relativ einfache Anordnung wird durch das kontinuierliche Umwälzen einer abgetrennten in ihrem Volumen konstanten Flüssigkeitsmenge über ein Wasserstrahlpumpensystem erreicht, daß sich im Filterraum ein Unterdruck einstellt, der die Entwässerung des Schlammes be günstigt und gleichzeitig die ableitung des abgeschiedenen Wassers über den Überlauf des Zirkulationsbehälters herbeiführt.
  • Es ist somit nur eine mit einem motorischen Antrieb versehene Pumpe erforderlich, die, da praktisch unter gleichbleibenden Druckverhältnissen laufend, außerordentlIch verschleißstabil ist.
  • Für die Ausbildung des Filters als Wärmeaustauscher bietet sich der großflächige, sich drehende kegelförmige Schlammverdichter an. In diesem meist als Hohlkegel ausgebildeten Körper kann mit einfachen Mitteln beispielsweise ein gesteuerter Zwangsdurchlauf eines flüssigen Wärmeträgers hergestellt werden.
  • Das Verfahren zum Betrieb des Filters sieht vor, daß der noch nicht entwässerte Rohschlamm mit Flockungsmittel versetzt, durch die Finzugs- und Verteilungselemente dem Schraubengang bzw. den Schraubengängen zugeführt und von diesem(n) schneckenförmig, entsprechend der Kegelform, zur Spitze des Filters sich verdichtend, geführt und unterstützt durch den gleichzeitig mit der Inbetriebnahme sich aufbauenden Unterdruck in seinem Wasseranteil reduziert und durch d@ durch die Schneckenförderung bedingten Druck ausgetragen wird, wobei dieser Druck, bei sonst konstanten Betriebsverhältnissen, durch uerscnittsverndcrun des Schlammaustrittes beeinflußbar ist und daß der abgeschiedene Wasseranteil, bedingt durch die sich einstellenden Druckverhaltnisse im Filterbehälter, in den Zirkulationsbehälter geförer und diesen über den Überlauf verläßt.
  • Das Verfahren zum beheizten Betrieb sieht vor, daß dem Kegeiftörper über eine iieizvorrichtung Wärme in einem olchen Umfang zugeführt wird, daß der Inhalt des Filters und Behälters während seiner Verweilzeit in diesen Teilen eine Temperatur zwischen 700 und 8000 erreicht.
  • Das erfindungsgemäße Filter und das Verfahren zu seinem Betrieb wird hinsichtlich Aufbau und Betriebsweise an Hand einer schematischen Darstellung beispielhaft erläutert.
  • Der Filterbehälter 1 bis 4 besteht aus dem Oberteil 1 mit Flanschring 3 und dem eigentlichen Aufnalimebehälter 2 mit einem zum Flanschring 3 des Oberteils 1 korrespondierenden Gegenflansch 4. Durch die Flansche 3/4 wird der eigentliche, trichterförmig ausgebildete, aus zwei Siebkörper mit zwischengespannter Filtereinlage bestehende Filterkörper 6, der in seinem oberen Teil in einem Zwischenflansch 5 endet, dadurch fixiert, daß dieser 7wischenflansch 5 beidseitig mit auf der Zeichnung nicht dargestellten Dichtungen versehen, zwischen die Flansche3/4 gespannt wird.
  • Die Trichterspitze wird 2unachst durch einen bearbeiteten Stahl- oder Gußkegelstumpf 7 abdichtend umfaßt, wobei dieser Kegelstumpf durch ein ebenfalls korrespondierendes Zentrierstück 8, das mit dem Boden des Aufnahmebehalters 2 fest verbunden ist, und das in die Schlammaustragleitung 9 überführt, gegen den Aufnahmebehälter 2 abgedichtet. Der freie Querschnitt der Schlammaustragsleitung 9 wird durch einen Schieber 10 einstellbar beherrscht.
  • Dem Filterkörper 6 lagert ein kegelförmiger Hohlkörper 11 mit einem ihn umschließenden, zur Kegelspitze führenden Schrauben- bzw. Schneckengang 12, vorzugsweise aus elastischem Material wie Gummi oder dgl., dichtend und drehbar an. Dem nach oben durch einen stumpfen Hohlkegel verschlossenen Hohlkörper 11 sind die ebenfalls hohl ausgebildete Antriebswelle 13, sowie die Einzugs- und Verteilungselemente 14 für die weitere Aktivierung des Flockungsmittels und die Zuführung des Wasserschlamuigemenges zu dem Schraubengang 12, angeschlossen.
  • Die Antriebswelle 13 wird durch das Oberteil 1 des Filterbehllters 1/4 geführt, wobei dieser durch einen verschwei ßt en Flanschring la verstärkt, die Laternen-Tragkonstruktion 15 mit liadial- und Axiallagern 16 bis 18 und Druck- und Distanzringen 19/20 für die Wellenführung und -fixierung, aufnimmt.
  • Die Antriebswelle 13 ist mit dem Zahnrad 21 verbunden, das durch das mit Motor 23 verbundene Ritzel 22 angetrieben wird. Der Antriebsmotor 23 ist auf einer mit dem Obertcil 1 verschweißten Konsole 24 befestigt, Dein Oberteil 1 ist weiter die durch Schieber 28 beherrschte Naßschammzufuhr 25 in die ebenfalls durch Schieber 29 regelbare Flockungsmittelzufuhr 26, sowie eine durch Ventil 30 absperrbare Spülwasserzufuhr 27 angeschlossen.
  • Die Abführung des abgeschiedenen Wassers erfolgt tiber die Rohrleitung 31, wobei diese einem Wasserstnahlpumpensystem 32 angeschlossen ist. Die Wasserstrahlpumpe 32 wird durch einen, in einem einen konstanten Wasserdruck aufweisenden Behälter 33 mit Überlauf 34 und Tauchpumpe 35 erzeugten Waserzirkulationsstrom betrieben.
  • Die Inbetriebnahme und Funktion des Filters geschieht nun, wie nachstehend dar gestellt.
  • 1. airl ulationspumpe 35 einschalten, hierbei erfolgt langsamer Druckabbau im Filterbehälter 1/2 und, sofern bereits bzw. noch vorhanden, eine Förderung des im Filterbehälter 1/2 sich befindenden Restwasseranteiles.
  • 2. Naßschlammzuführung 25 durch Öffnen voii Schieber 28, verbunden mit Zugabe von Flockungsmitteln über ~ Leitung 26 durch Öffnung von Schieber 29 zum Filterbehälter freigeben.
  • 3. Antrieb 23 des Hohlkegelschraubenträgers 11 bis 13 einschalten. Die Wirkung des Flockungsmittels wird durch die Verteilungselemente gefördert und der Naßschlamm im wesentlichen aus der Supension in ein Gemenge überführt und in diesem Zustand durch den Schraubengang 12 in den Raum zwischen Hohlkegel 11 und Filterkörper 6 eingzogen.
  • 4. Der Filter wird nun in dieser Betriebsstellung einige Minuten belassen. Während dieser Zeit stellen sich, wie in den Abschnitten a bis c geschildert, die für die einzelnen Bereiche erwünschten Betriebszustände ein.
  • 5. Mit Erreichung der optimalen Druckverhältnisse im Filterbehält er und bei Einstellung eines kontinuierlichen Überlaufes aus 34 des abgeschiedenen Wassers wird der Schlammaustragschieber 10 geöffnet und so eingestellt, daß im Gehäuse 1/2 ein konstanter Unterdruck erilalten bleibt.
  • Die Reiniun des Filters erfolgt bei geschlossener Schlammzufuhr 25 bis 28, zunächst geschlossenem Schlammaustrag 10 und bei eingeschalteter Zirkulationspumpe 35. Gegen Ende der Reinigung wird der Schlammaustrag kurzzeitig geöffnet.
  • Die zur partiellen Entkeimung des Gutdurchlaufes erforderliche Auf heizung von Schlamm und abgeschiedenem Wasser erfolgt, wie erwähnt, durch Beheizung des Hohlkörpers 11, wobei die relativ große Oberfläche dieses Körpers, seine zentrale Anordnung im System, sowie seine drehende Bewegung eine praktisch verlustlose Wärmeübertragung auf das Durchlaufgut während dessen Verweilzeit im Filterbehälter 1/2 ermöglichen. Die übertragene Wärmemenge wird durch die zur Entkeimung notwendige Endtemperatur des Gutes von 700 bis 80 0C bestimmt.
  • Bei der beispielsweisen Beheizung des Hohlkörpers 11 ist vorgesehen, daß durch diesen ein flüssiger Wärmeträger in Umlauf gefördert und die abgegebene Wärme durch einen ölbefeuerten Wärmeaustauscher 39 ersetzt wird. Als Wärmeträger kann sowohl Thcrmalöl als auch Wasser verwendet werden.
  • Das System wird über ein Ausdehnungsgefäß 36, Pumpe 38, Wärmeaustauscher 39, die durch die hohle Antriebswelle 13 geführte Strömungslanze mit Verteilerkopf 40 und die diese Teile verbindende Ringleitung 37 gefüllt, wobei die Ringleitung 37 und das Ausdehnungsgefäß 36 so verbunden sind, daß das Ausdehnungsgefäß 36 innerhalb des Systems die höchste Lage einnimmt.
  • Die Absaugung aus dem iiohlkörper 11 und damit die Herstellung des Kreislaufes erfolgt durch die Pumpe 38, die ebenfalls durch die Hohlwelle 13 geführte Absaugelanze 41 und die Rohrleitung 42.
  • Das Ausdehnungsgefäß 36 übernimmt nach herstellung des Kreislaufes des Wärmeträgers lediglich die Funktion des positiven oder negativen F1üss# gkei tsausgleiches.

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c ii
    Stehender trichterförmiger Klärschlammfilter mit sich drehendem Schlammverdichter, dadurch gekennzeichnet, d a ß in bzw. an einem aus Haube (1) und Unterteil (2) bestehendem Behälter auf dessen Haube (1) die Wasserschlammzuführung (25/28) einschließlich Flockungsmittelzugabe (26/29), die Spülwasserzugabe (27/30) sowie der Antrieb (13/21/22/23) für den Schlammverdichter (11/12) und an bzw. in dessen Unterteil (2) der Austrag (9/10) für den eingedickten Schlamm, ein Anschluß zur Absaugung des abgeschiedenen Wassers (31) und der gleichzeitigen Herstellung eines Unterdruckes sowie ein hohlkegelförmiger, mit Schlammaustrag (9/10) verbundener Filter (6) angeordnet ist und d a ß 4# diesem Filter an der Trichterinnenseite ein mit mindestens einem Schraubengang (12) versehener Kegelkörper (11) als Schlammverdichted5urch einen stumpfen, mit Einzugs- und Verteilungselementen (14) versehenen zweiten Kegel nach oben verschlossen ist, anliegt und d a ß dieser Kegelkörper (11) mit dem auf der Haube des Behälters angeordneten Antrieb (13/21/22/23) verbunden ist.
  2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a ß dieses beheizbar ausgebildet ist.
  3. 3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a ß der Behälter (1/2) in seinem unteren Bereich mit einem zweiten Behälter (33) über eine Rohrleitung(31) mit zwi chenze3chalteter Wasserstrahlpumpe (32) in Verbindung steht, und d a ß die Wasserstrlhlpumpe (32) mit einer auf dem Grund des zweiten Behälters angeordneten Zirkulationspumpe (35) verbunden ist und dieser als Zirkulationsbehälter dienende Behälter (33) mit einem Überlauf (34) für das ausgefilterte Wasser ausgerüstet ist.
  4. 4. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d a ß der kegelförmig ausgebildete Schlaminverdichter (11) beheizbar ist.
  5. 5. Verfahren zum Betrieb des Filters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a ß der noch nicht entwässerte Rohschlamm mit Plockungsmittel versetzt, durch die Einzugs- und Verteilungselemente (14) dem Schraubengang bzw.
    den Schraubengängen (12) zugeführt und von diesem(n) schneckenförmig, entsprechend der Kegelform, zur Spitze des Filters (6) sich verdichtend, geführt und untersetzt durch den gleichzeitig mit der Inbetricbnahme sich aufbauenden Unterdruck in seinem Wasseranteil reduziert und durch den durch die Schneckenförderung bedingten Druck ausgetragen wird, wobei dieser Druck, bei sonst konstanten Betriebsverhältnissen, durch Querschnittsveränderung des Schlammaustrittes (10) beeinflußbar ist und d a ß der abgeschiedene Wasseranteil, bedingt durch die sich einstellenden Druckverhältnisse im Filterbehälter, in den Zirkulationsbeh#jlter gefördert und diesen über den Überlauf (34) verläßt.
  6. 6. Verfahren zum beheizten Betrieb des Filters nach Anspruch 12 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, d a ß dem Kegelkörper (11) über eine Heizvorrichtung (39) Wärme in einem solchen Umfang zugeführt wird, daß der Inhalt des Filters (6) und Behälters (1/2) während seiner Verweilzeit in diesen Teilen eine Temperatur zwischen 700 und 80 ob erreicht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0057732A1 (de) * 1981-02-05 1982-08-18 Simon Moos Maskinfabrik ApS Verfahren und Vorrichtung zur Ausscheidung von Flüssigkeiten aus heterogenen Flüssigkeits-Massegefügen, zum Beispiel Entwässerungs- bzw. Eindickverfahren für kommunale oder industrielle Schlämme
NL1009609C2 (nl) * 1998-07-10 2000-01-11 Constructie En Systeembouw Ver Inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes uit een in hoofdzaak uit vloeistof bestaande substantie.

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