DE2261158A1

DE2261158A1 - Verfahren und einrichtung zum trennen und filtern der feststoff- und fluessigkeitsphase von schlaemmen und trueben

Info

Publication number: DE2261158A1
Application number: DE19722261158
Authority: DE
Inventors: Gyoergy Kalman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE2261158C3; HU166503B; CS161978B2; DE2261158B2; JPS492159A; GB1435521A; ES410537A1; DD102591A5

Description

VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUH TRENNEN UND FILTERN DER FESTSTOFF- UND FLÜSSIGKEITSPHASE VON SCHLAMMEN UND TRÜBEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die Einrichtung zur Trennung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase, sowie zur Fixierung von Schlämmen und Trüben, die zum wirksamen Filtrieren der bei Produktionsprozessen fallweise anfallenden, sowie der industriell odpr biologisch entstehenden, äußerst feinen, bzw. schwer zu entwässernden Schlämme und Trüben geeignet ist.

Zur Durchführung solch anspruchsvoller Filtrier-

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vorhaben sind beispielsweise solche Verfahr ι und Einrichtungen bekannt, bei denen die Entwässerung der Schlamme und Trüben mit Verwendung von FlOkuliermitteln und danach folgender Filtrierung gelöst ist.

Bei diesen Lösungen werden die technischen Anwendungsmöglichkeiten durch die durch Flokulierung erzielbare maximale Eindickung, ferner durch die Gegebenheiten des Eindickers und der Filtervorrichtung begrenzt, da die aus den Produktionsprozessen herrührenden Produkte und ihre die Filterleistung beeinflußenden Faktoren verschieden sind.

Darüber hinaus sind die hohen Kosten der zur Flokulation benützten Chemikalien, sowie die hohen Investitionskosten für die zur Chemikalienzugabe und Manipulation benötigten Einrichtungen als Nachteile besagter Verfahren zu verbuchen.

Bekannt sind auch solche Verfahren, bei welchen zur Erweiterung des technischen Filtrierbereichs als Filterhilfsmittel verschiedene fremde Feststoffe dem Filtergut zur Verbesserung der Filtrierbarkeit beigegeben werden. Der Nachteil solcher Verfahren besteht jedoch darin, daß die Möglichkeit fremde Substanzen als Filterhilfsmittel zu verwenden, technisch durchaus begrenzt ist. Diese Materialien müssen nämlich zur Verbrauchsstelle antransportiert, dort gelagert und dann mit den ausfiltrierten Peststoffen wieder wegbefördert werden. Jene Art dieser Lösung, bei welcher das Filterhilsinittel vor der Filterung durch sog. Aufschwemmen dem Filter aufgegeben wird, ist nur eine weitere Erschwernis der technischen Lösung und ihrer Durchführung. Das Aufschwemmen des Hilfsmittels kann nur in einem besondern, sehr sorgfältigen und heiklen Arbeitsvorgang durchgeführt werden. Durch Wiederholen des Verfahrens wird der Filtrierprozeß intermittierend. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, daß solche Filterhilfsmittel auf die durch Filtration erhaltenen, zu weiterer Verwendung

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gelangenden Produkte auch eine schädliche Wirkung ausüben können.

Durch das "Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden. Als neue Lösung^ geht die Erfindung von jener Abhängigkeit aus, die zwischen der Filtrierbarkeit, bzw. der Filtrierleistung und der Trübedichte besteht.

Durch die Erfindung wird diese funktionale BezMmng dadurch auf neuartige Weise praktisch verwendbar gemacht, daß zur Unterstützung der Trennung von Flüssigkeit und Feststoffphase die Arbeitstrübe und auch das erforderliche Hilfsmittel auf eine in jedem Fall vorher festgelegte Art und Weise auf die zum Filtrieren günstigste Trübedichte eingestellt wird. Dabei wird das Filterhilfsmittel aus dem Produktionsprozeß selbst, zweckmäßig aus dessen ansonst als Abfallprodukte behandelten Materien gebildet.

Mit dem selbst produzierten Filterhilfsmittel wird die Trübedichte auf die entsprechend gewählte Größe erhöht und mit einer Einrichtung in den Filterprozeß der endgültigen Trennung eingeführt, deren Raumbedarf kleiner als der der bekannten Filtriereinrichtungen ist, die Arbeitsweise und Bedienung aber an Einfachheit alle bekannten Aufgabe- und Mischeinrichtungen übertrifft.

Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren gemäß der Erfindung in solchen Fällen, bei welchen die Flüssigkeits- und Feststoffphase der zur Filtrierung gelangenden, am Prozeß beteiligten Schlämme und Trüben, oder nur deren Flüssigkeits- bzw. Feststoffphase am weiteren Produktionsprozeß teilnehmen. In solchen Fällen ist die gefährliche Möglichkeit der Zugabe sogenannter verunreinigender Substanzen von vornherein ausgeschlossen, so daß bei den Stoffen des Produktionsprozesses eine Qualitätsverschlechterung nicht eintreten kann. Ein solcher Fall Ii^t z.B. in der pharmazeutischen Industrie vor, wo die Trennung der Flüssigkeits- und Feststoffphase· in qualitativer Hinsicht mit Si-

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cherheit- unverändert aufrecht erhalten werden kann und der Produktionsprozeß des Medikamentes ohne die Gefahr einer vom Filtern herrührenden Verunreinigung steril durchgeführt wird. ·

Auch auf anderen industriellen Gebieten können vie-, le ähnliche Fälle für die vorteilhafte Anwendung der erfindung erwähnt werden, z.B. in den Kalisalz-Anreicherungsbetrieben bei der Trübefilrierung, wo die Flüssigkeitsphase der Arbeitstrübe aus gesättigter NaCl-Lösung besteht, die zur Flotation des Kalisalzes neu verwendet werden soll. Ein ähnlicher Bedarf zeigt sich in der Tonerdeerzeugung bei der Rückgewinnung der Natronlauge als Flüssigkeitsphase des dort anfallenden Rotschlammes. Hieran knüpft sich ein wichtiges ökonomisches Interesse, das unter bestimmten technischen Voraussetzungen effektiert werden kann.

Bei den biologisch behandelten Schlämmen ist die Anwendung der das Filtern fördernden FlOkuliermittel nicht erwünscht, da die Anreicherung der nur schwer zerlegbaren organischen Flokuliermittel die Wirksamkeit des biologischen Reinigungsprozesses verschlechtert. Dies kann durch Anwendung der Erfindung vermieden werden.

Durch die Erfindung wird die wirksame Trennung der Feststoff- und. Flü.s:'.ip;keitp.phaöe der Schlämme und Trüben durch die Änderung der Trübedichte mit ihrer zweckmäßig regulierten Erhöhung und Eine; bei lung auf einen günstigen Wert erzielt. Als Variante der Lösung wird die Erhöhung der Trübewichte in gewünschtem Ausmaß mit der aus dem eigenen, oder einem fremden Prozeß herrührenden, zweckmäßig schon entwässerten, bzv/. von Flüssigkeit befreiten und im kontinuierlichen Kreislauf des Verfahrens autogenen Feststoff phase, oder Filterkuchen mit Zwischenschaltung eines die Zusatzmenge separierenden, bzw. messenden Systems durchgeführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung, die Art und We isei seiner Kontinuisierung ist skizzenhaft in den Figuren 1

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bis 3 anschaulich dargestellt, und soll anhanädieser Zeichnungen, wie folgt, näher beschrieben werden:

In I¹Ig. 1 ist die Einrichtung zur Ausführung gener Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, bei welcher die Trübedichte dadurch reguliert bzw. eingestellt wird, daß ein Teil des im Eigenprozeß anfallenden Schlammkuchens im Filtrierkreislauf belassen wird; u. zw. in folgender Weise:

Um die Trübe in ihre Phasen zu trennen, wird sie über die Rohrleitung 1 in den Empfangsbehälter 2 eingeleitet, der zum Auffangen der eventuell stoßweise eintreffenden Trübte vorgesehen ist und mit ihrer gleichmäßigen Weitergabe als sog. Ausgleichstank arbeitet. Aus dem Behälter 2 fließt die Trübe in gleichmäßigen Mengen über die Rohrleitung 3 in den Mischbehälter 4-, und aus diesem in das Filter 5. Aus dem Filter 5 wird der Filterkuchen vom Förderband 6 in den Sammelbehälter 7 befördert, von wo das Förderband 8 den Filterkuchen über den Abwurfswagen 9 weiter transportiert, während ein gewisser Teil des Filterkuchens abgezweigt und über die Rohrleitung 3 in den Kreisprozeß zurückgeführt wird.

Hierdurch kann im· Mischbehälter 4 die zur optimalen leistung des Filters 5 erforderliche Trübedichte eingestellt werden« Die Flüssigkeitsphase des Filters wird über die Rohrleitung 10 der gewünschten Betriebsstelle zurückgeführte Der verbliebene Teil des Filterkuchens wird von Band 8 zum Haldenplatz 11 gefördert«,

Der Arbeitsprozeß nach Fig. 1 kann mit sehr gutem Erfolg z.B.- beim Filtern von Hot schlamm in der Tonerde-

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Industrie angewendet werden_o Ahalicb, gute Resultate lassen sich auch, duroli filtrierung zwecks Reinigung "bei Haushalt= und Industrie-Abwässern erzielen»

Fig. 2 zeigt das stammbaraaartige fließbild einer solchen Eontinuisierungsvariant© des Verfahrens, bei welchem ζ,B₅, die Erhöhung άβτ Trübedichte im Anpeicherungs-

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prozeß eines mit Flotation betriebenen Mineralaufbereitungswerkes, bzw. das Einstellen auf den günstigsten Dichtewert durch das als Filterhilfsmittel eingeführte Material, z.B. durch die Verwendung von Flotationshergen gesichert wird.

Die für die Phasentrennung vorgesehene Arbeitstrübe wird über die Rohrleitung 1 aufgegeben, und aus dem Empfangsbehälter 2 über die Rohrleitung 3 in gleichmäßigen Mengen weitergeleitet. Die Flotationsberge fließen über die Leitung 12 dem Filter 13 zu, von wo der Schlammkuchen über die Leitung 14- und den Speicherbehälter 15 auf den Gummi-Bandförderer 16 gelangt. Vom Gummiband 16 wird mit dem Abwurfwagen 9 eine Feststoffmenge entnommen, wie sie zur Sicherung der zur Filtrierbarkeit günstigsten Trübewichte als Filterhilfsmittel benötigt wird, während der Schlammkuchenrest auf dem Band verbleibt und auf den Haldenplatz 11 gelangt. Die über die Rohrleitung 3 zufließende Trübe, sowie der zwecks weiterer Verwendung vom Band 16 entnommene Schlammkuchenanteil gelangen in den Aufbereitungsbehälter 17· Dieser in Speζialausführung hergestellte Behälter 17 sorgt dafür, daß zur Trennung auf das Filter 19 über die Leitung 18 eine solche homogen verteilte Schlammtrübe gelangt, deren Feststoffphase den erwünschten Effekt gewährleistet·

Der vom Filter 19 abgehende Filterkuchen wird mit dem Bandförderer 20 auf den Haldenplatz 11 befördert· Hier gibt es auch die Ausführungsalternative, daß der Filterkuchen vom Bandförderer 20 auf das Band 16 abgeworfen wird. Die vom Filter abgeschiedene Flüssigkeit wird über die Leitung 21 zur gewünschten Betriebs- bzw. Verwendungsstelle geleitet. Aus dem Speicherbehälter 15 kann die Flüssigkeit über dessen Abflußleitung 22 zweckmäßig in die Rohrleitung oder an einen anderen Verbrauchsort abgehen.

Der Arbeitsvorgang nach Fig_# 2 kann sehr vorteilhaft z.B. beim Filtern der Kalisalzschlämme angewendet werden. Als Resultat hiervon war festzustellen, daß 'die mineralogische Trennung der in der gesättigten Natrium- ■

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chlorid-Lösung sehr fein verteilten körnigen Materie vor der Lösung gemäß der Erfindung kein zufriedenstellendes technisch-ökonomisches Ergebnis zeitigte. Zu dem in den Eindickern gesammelten Schlämmen mußte nämlich vor dem Zentrifugieren eine beträchtliche Menge Flockuliermittel zugegeben werden, um nach der Zentrifuge einen transportfähigen Schlammkuclien zu erzielen. Bisher hatte der von der Zentrifuge abgehende Schlammkuchen eine schmierenartige Konsistenz. Ihr Feuchtigkeitsgehalt, der aus Natriumchlorid bestand, betrug 55-40 %, so daß das Filtergut mit dem Bandförderer nicht transportierbar war. Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung aber kann der Feuchtigkeitsgehalt auf 14-16 % gesenkt werden, wodurch das liltergut gut transportierbar wird.

Der Unterschied im Feuchtigkeitsgehalt ergab eine Verminderung der Verluste an gesättigter Salzlösung, die für die Flotation des Kalisalzes benötigt wird. Ein bedeutendes Ergebnis des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß auf diese Weise ohne Flockuliermittel, bzw. ohne seine Kosten eine bessere technische Lösung erzielt werden kann.

In Fig. 3 ist die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehene Einrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel detaillierter zu sehen, wobei auch skizzenhaft einige der am Arbeitsprozeß beteiligten Geräte veranschaulicht sind.

■Über die Rohrleitung 1 trifft die zu filtrierende Rohtrübe ein, die wegen der rohstoffliehen und technologischen Schwankungen des Produktionsbetriebes wechselnde physikalisch-chemische Eigenschaften aufzuweisen hat. Die Trübe gelangt in den Ausgleichsbehälter 2, in welchem die häufig sich ändernde Schlammtrübe und ihre wechselnden Eigenschaften homogenisiert werden müssen. Die in das Ausflußrohr 3 des Ausgleichbehälters 2 eingebaute Schlammpumpe 23 befördert in konstanter Menge die homogenisierte

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Trübe weiter und drückt sie in die Rohrleitung 24. Die Trübewichte der durch die Leitung 24 fließenden Schlammtrübe wird -vom Fühler 25 getestet, und ihre kennzeichnenden Faktoren werden an das Vollzugsorgan 26 weitergegeben, welch letzteres dem Aufgebeband 27 das Koiilmando erteilt, der von der Schlammpumpe 23 geförderten Trübemenge, deren Dichte vom Fühler 25 ermittelt wurde, aus dem Feststoffbehälter 28 eine mit dem Fühler 29 gemessene Substanzmenge noch beizugeben. Der über die Leitung 24 eintreffende Trübe und der vom Aufgabegerät 27 zugeführte Feststoff gelangen in den Behälter 30. Dieser Behälter ist so ausgebildet, daß das aufgegebene Gut in den konisch ausgebildeten Trichter 31 fällt, aus dem der Schlamm und die aufgegebene Feststoffsubstanz von der auf der Welle 33 des Rührwerkantriebs 32 eingebauten Schnecke 34 in den konischen Teil 30a des Behälters 30 befördert wird. Hier wird von dem auf der Welle 33 befestigten Rührwerk, bzw. von dessen Rührarmen 35 der zur Filtrierung bestimmte Schlamm homogenisiert. Ist die gewünschte Dichte des Filtergutes erreicht, so erteilt der Fühler $S über das Vollzugsorgan 26 dem Absperrschieber 37 den Befehl, die Trübe in das Filter 53 abfließen zu lassen. Der vom Filter 38 abgehende Filterkuchen gelangt auf das Förderband 39i von dem der entwässerte Schlammkuchen auf die Halde 40 geworfen wird.

Bei mit Flotation arbeitenden Betrieben muß das im Behälter 28 gespeicherte Gut aus den über die Rohrleitung eintreffenden Flotatiqnsbergen mit Hilfe des Filters 42 hergestellt werden.

Ein Teil des vom Filter abgehenden Filterkuchens wird vom Abwurfwagen 43 in den mit den Niveauanzeigern 44 versehenen Bunker 28 gefüllt, während der Rest über das Förderband 45 auf den Haldenplatz 45 gelangt. Die Niveau-Anzeiger sichern die Bereitstellung einer entsprechenden Vorratsmenge, indem der untere Niveauanzeiger den Nachschub für den geschwundenen Vorrat anläßt, während der obere Niveauzeiger den

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Nachschub wieder abstoppt.

Sollte der im Behälter 28 gespeicherte Feststoffvorrat zur Durchführung der Filterung aus den sonstigen Produkten des Betriebes nicht ausreichen, so wird der vom Filter 38 auf dem Band 39 transportierte Schlammkuchen mit dem Abwurfwagen 46 über die Bandförderer 45 und 47 in den Behälter 28 zurücktransportiert.

Mit den beiden Alternativen kann auch jede beliebige Kombination verwirklicht werden. In diesem Falle ist · das Laufen des Bandförderers 45 in beiden Richtungen reversierbar vorzusehen, ferner der Einbau des Vollzugsorgans für das hierzu nötige Programm erforderlich, um die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu gewährleisten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1. j Verfahren zTir trennung und Filterung der Feststoff- una Flussigkeitsphase von Schlämmen und Trüben, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichte des zu behandelnden Schlammes, bzw. der zu behandelnden. Trübe durch Einführung in den Trennungskreislauf und/oder durch Bückzirkulation von aus dem Produktionsprozeß herrührendem, zweckmäßig schon entwässertem Material, bzw. Filterkuchen und damit durch Änderung des am Filtrierprozeß teilnehmenden Feststoffgehaltes auf einen für das Filtrieren günstigen Wert eingestellt, zur Sicherung der Kontinuität der Filtrierarbeit aber die Arbeitstrübe zumindest über Sammelbehälter, bzw. über Behälter für gleichmäßiges Weiterleiten und Homogenisieren, sowie über Behälter zur Einstellung der gewünschten Trübedichte geleitet wird, darnach aber die auf solche Weise vermischte Materien einem an sich bekannten Gerät zur Trennung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase, dem sog. Filter aufgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Behandlungsprozeß der in ihre Phasen zu trennenden Schlämme oder Trüben deren Trübedichte gemessen wird und auf Grund der Meßergebnisse zur Erhöhung der Trübedichte ein Teil des bereits ausfiltrierten Filterkuchens in den Arbeitsprozeß zurückgeführt, oder aus dem eigenen Produktionsbereich nach erfolgter Entwässerung eine durch Messung bestimmte Menge Feststoff dem Arbeitsprozeß zugegeben wird, nach Vermengung dieser Stoffe und zweckmäßig wiederholter Messung aber nötigenfalls noch weitere Feststoffmengen zugeführt, und vermischt werden, wonach dann die nunmehr auf den festgelegten ^ichtewert erhöhte Trübe nach entsprechender Homogenisierung dem Gerät für Trennung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase aufgegeben wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie nach Maßgabe des technologischen Arbeitsablaufs zur Ein-

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führung der Arbeitstrübe in einen die Kontinuität sichernden Behälter (2), zum Teilen des eigenbetrieblich anfallenden Filterkuchens und dessen Rückführung in den Arbeitsprozeß eine Fördereinrichtung (9)/ oder zur Einführung sonstigen Feststoffes die Filter (13, 42) die Fördervorrichtungen (16, 47), und zum Mischen der zu verarbeitenden Trübe, sowie ihrer Homogenisierung die Behälter (4, 17, 30) besitzt, ferner zur Ermittlung der Trübedichte mit einem Fühlgerät
(25), zur Bestimmung der zur Dichteerhöhung notwendigen
Feststoffmenge mit einer Fühl- und Meßvorrichtung(en) (29,
36), sowie einem mit diesen in funktionaler Verbindung stehenden Steuerorgan (6) ausgerüstet ist, welch letzteres die den Feststoff zubringenden und aufgebenden Geräte betätigt«

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch. g e - ·
kennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (2) für die Zuführung der Arbeitstrübe über die geschlossenen Rohrleitungen (3, 24) mit dem Behälter (30)für Einstellung der
Trübedichte verbunden ist, in dieser Rohrleitung aber zur
kontinuierlichen Flüssigkeitsförderung In konstanten Mengen und mit gleichem Druck eine Schlammpumpe (23) vorgesehen
ist, ferner Transporteinrichtungen (27, 28, 47, 42) vorhanden sind, mit welchen die Feststoffphase fortlaufend,, jedoch in wechselnden Mengen dem Behälter (30) für Einstellung der ; Dichte aufgegeben wird.

5· Einrichtung gemäß Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß in dem Behälter (30) für Einstellung der Trübedichte an der Welle eine Transportschnecke (34) und ein Gerät (35) für kontinuierliches Mischen und
Homogenisieren eingebaut ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß sie zur entsprechenden Aufbereitung des aus dem Produktionsprozeß zugeführten Feststoffes mit einem Filter (42) und einem Behälter (28) für

Feststoffspeicherung versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e -

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A.

kennzeichnet , daß sie, um von dem nach der Trennung der Flüssigkeitsphase verbliebenen Feststoff.die benötigte ^enge im Kreislauf behalten zu können, eine Einrichtung (6, 7i bzw. 39, 4-6, 4-5, 4-7) für den Rücktransport der zurückbehaltenen Feststoffmenge besitzt.

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß sie zur Einstellung der Trübedichte mit einem Dauermeßgerät (25) für Trübedichte, außerdem zur Zumischung von Festsubstanz mit einer an sich bekannten Dosiervorrichtung (27), und zu deren Betätigung mit einen Stenerautomaten (26) versehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß sie einen Behälter (30) besitzt, in welchem die zur Dosierung und Versorgung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, benötigte Feststoffmenge als Vorrat gespeichert, und dieser Feststoff fortlaufend zu- und abtransportiert werden kann, wobei in dem Behälter die an sich bekannten Niveau-Anzeigegeräte (44) zum Anlassen und Stillsetzen der Fördereinrichtung eingebaut sind.

Dipl.-Ing. P. E. Meissner

Batentanwalt

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