DE2261158B2 - Verfahren und Einrichtung zur Trennung und Filterung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase von Schlämmen und Trüben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung und Filterung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase vor Schlämmen und Trüben sowie eine Einrichtung zui Durchführung des Verfahrens.

Es ist beispielsweise allgemein bekannt, die Entwäs seru.ng von Schlämmen und Trüben unter Verwendung von Flokuliermitteln und danach folgender Filtrierung durchzuführen.

Bei diesen Lösungen werden die technischen Anwen dungsmöglichkeiten durch die durch Flokulierung er zielbare maximale Eindickung, ferner durch die Gege benheiten des Eindickers und der Filtervorrichtung be grenzt, da die aus den Produktionsprozessen herrüh renden Produkte und ihre die Filterleistung beeinflus senden Faktoren verschieden sind.

Darüber hinaus sind die hohen Kosten der zur Floku lation benu» < Chemikalien sowie die hohen Investi tionskosU'i' '■-.· ><e zur Cheinikalienzugabe und Manipulation !>.·. ■'■· .<?*;:« Einrichtungen als Nachteile besagter Verfah; cu ■ ■ verbuchen.

Allgemein bekannt sind auch solche Verfahren, be welchen zur Erweiterung des technischen Filtrierbe reichs als Filterhilfsmittel verschiedene fremde Fest stoffe dem Filtergut zur Verbesserung der Filtrierbarkeit beigegeben werden. Der Nachteil solcher Verfah ren besteht jedoch darin, daß die Möglichkeit, fremd« Substanzen als Filterhilfsmittel zu verwenden, technisch durchaus begrenzt ist. Diese Materialien müsser nämlich zur Verbrauchsstelle antransportiert, dort gelagert und dann mit den ausfiltrierten Feststoffen wieder wegbefördert werden. Jene Art, bei welcher da! Filterhilfsmittel vor der Filterung durch sogenanntes Aufschwemmen dem Filter zugegeben wird, ist nur eine weitere Erschwernis der technischen Lösung und ihrei Durchführung. Das Aufschwemmen des Hilfsmittels kann nur in einem besonderen, sehr sorgfältigen unc heiklen Arbeitsvorgang durchgeführt werden. Durch

Wiederholen des Verfahrens wird der Fiitrierprozeß intermittierend. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, daß solche Filterhilfsmittel aui die durch Filtration erhaltenen, zu weiterer Verwendung gelangenden Produkte auch eine schädliche Wirkung ausüben kön-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, bei dem die im Produktionspiozeß anfallenden Feststoffe selbst als Filterhilfsmittel verwendet werden können, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Feststoffkonzentration des zu behandelnden Schlammes bzw. der zu behandelnden Trübe durch Einführung in den Trennungskreislauf und/oder durch Rückzirkulation von aus dem Produktionsprozeß herrührendem, zweckmäßig schon entwässertem Material auf einen für das Filtrieren günstigen Wert eingestellt und die Trübe gepuffert, homogenisiert und gefiltert wird.

Jie Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgeir.äßen Verfahrens mit Pufferbehälter, Fördereinrichtungen, Pumpen, Meß- und Steuervorrichtungen ist gekennzeichnet durch den Pufferbehälter für die Trübe zum Teilen des eigenbetrieblich anfallenden Filterkuchen zu dessen Rückführung in den Arbeitsprozeß oder zur Einführung sonstigen Feststoffes, eine Fördereinrichtung, die Filter, die Fördereinrichtungen, Durchmischen der zu verarbeitenden Trübe, Homogenisierungsbehälter, ferner durch ein Meßgerät zur Ermittlung der Trübedichte durch Fühl- und Meßvorrichtungen zur Bestimmung der zur Konzentrationserhöhung notwendigen Feststoffmenge sowie durch eine mit diesen in funktionaler Verbindung stehende Steuervorrichtung ausgerüstet ist, die die den Feststoff zudosierenden Geräte betätigt.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Erfindung wird diese funktionale Beziehung 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 ansonsten als Abfallprodukte behandelten Materialien 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 sögenannter verunreinigender Substanzen von vornherein ausgeschlossen, so daß bei den Stoffen des Produktionsprozesses eine Qualitätsverschlechterung nicht eintreten kann. Ein solcher FaIi liegt z. B. in der pharmazeutischen Industrie vor, wo die Trennung der Flüssigkeits- und Feststoffphase in qualitativer Hinsicht mit Sicherheit unverändert aufrechterhalten werden kann und der Produktionsprozeß des Medikaments ohne die Gefahr einer vom Filtern herrührenden Verunreinigung steril durchgeführt wird.

Auch auf anderen industriellen Gebieten können viele ähnliche Fälle für die vorteilhafte Anwendung der Erfindung erwähnt werden, z. B. in den Kalisalz-Anreicherungsbetrieben bei der Trübefiltrierung, wo die Flüssigkeitsphase der Arbeitstrübe aus gesättigter Salz-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 Flüssigkeitsphase der Schlämme und Trübe durch die Änderung der Feststoffkonzentration mit ihrer zweckmäßig regulierten Erhöhung und Einstellung auf einen günstigen Wert erzielt. Als Variante der Lösung wird die Erhöhung der Feststoffkonzentration in gewünschtem Ausmaß mit der aus dem eigenen oder einem fremden Prozeß herrührenden, zweckmäßig schon entwässerten bzw. von Flüssigkeit befreiten und im kontinuierlichen Kreislauf des Verfahrens homogenen Feststoffphase oder Filterkuchen mit Zwischenschaltung eines die Zusatzmenge separierenden bzw. messenden Systems durchgeführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung, die Art und Weise seiner Kontinuisierung ist skizzenhaft in den F i g. 1 bis 3 anschaulich dargestellt und soll an Hand dieser Zeichnungen, wie folgt, näher beschrieben werden.

In F i g. 1 ist die Einrichtung zur Ausführung jener Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, bei welcher die Feststoffkonzentration dadurch reguliert bzw. eingestellt wird, daß ein Teil des im Eigenprozeß anfallenden Schlammkuchens im Filtrierkreislauf belassen wird; und zwar 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 Trübe vorgesehen ist und mit ihrer gleichmäßigen Weitergabe als sogenannter 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 Abwurfwagen 9 weitertransportiert, 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 Feststoffkonzentration eingestellt werden. Die Flüssigkeitsphase

des Filters 5 wird über die Rohrleitung 10 der gewünschten Betriebsstelle zurückgeführt. Der verbliebene Teil des Filterkuchens wird von Band 8 zum I laldenplatz 11 gefördert.

Der Arbeitsprozeß nach F i g. 1 kann mit sehr gutem Erfolg z. B. beim Filtern von Rotschlamm in der Tonerdeindustrie angewendet werden. Ähnlich gute Resultate lassen sich auch durch Filtrierung zwecks Reinigung bei Haushalt- und Industrie-Abwässern erzielen.

F i g. 2 zeigt das stammbaumartige Fließbild einer solchen Kontinuisierungsvariante des Verfahrens, bei welchem z. B. die Erhöhung der Trübedichte im Anreicherungsprozeß eines mit Flotation betriebenen Mineralaufbereitungswerkes bzw. das Einstellen auf die günstige Feststoffkonzentration durch das als Filterhilfsmittel eingeführte Material, z. B. durch die Verwendung von Flotationsbergen 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 Trübedichte 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 Spezialausführung 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 21 oder an einen anderen Verbrauchsort abgehen.

Der Arbeitsvorgang nach F i g. 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 Natriumchlorid-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 Schlamm-Seuchen zu erzielen. Bisher hatte der von der Zentrifuge abgehende Schlammkuchen eine schmierenartige Konsistenz. Ihr Feuchtigkeitsgehalt betrug 35 bis 40%, so daß das Filtergut mit dem Bandförderer nicht transportierbar war. Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung aber kann der Feuchtigkeitsgehalt auf 14 bis 16% gesenkt werden, wodurch das Filtergut 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 F i g. 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 rohstofflichen und technologi- sehen 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 Ausgleichsbehälters 2 eingebaute Schlammpumpe 23 befördert in konstanter Menge die homogenisierte Trübe weiter und drückt sie in die Rohrleitung 24. Die Feststoffkonzentration 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 Aufgsbeband 27 das Kommando erteilt, der von der Schlammpumpe 23 geförderten Trübemenge, deren Feststoffkonzentration vom Fühler 25 ermittelt wurde, aus dem Feststoffbehälter 28 eine mit dem Fühler 29 gemessene Substanzmenge noch beizugeben. Die 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 Feststoffkonzentration des Filtergutes erreicht, so erteilt der Fühler 36 über das Vollzugsorgan 26 dem Absperrschieber 37 den Befehl, die Trübe in das Filter 38 abfließen zu lassen. Der vom Filter 38 abgehende Filterkuchen gelangt auf das Förderband 39, 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 41 eintreffenden Rotationsbergen 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 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 zurückt rans-

portiert.

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 Hin bau des Vollzugsorgans für das hierzu nötige Programm erforderlich, um die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trennung und Filterung der Feststoff- und Flüssigkeitsphase von Schlämmen und Trüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffkonzentration des zu behandelnden Schlammes bzw. der zu behandelnden Trübe durch Einführung in den Trennungskreislauf und/oder durch Rückzirkulation von aus dem Produktionsprozeß herrührendem, zweckmäßig schon entwässertem Material auf einen für das Filtrieren günstigen Wert eingestellt und die Trübe gepuffert, homogenisiert und gefiltert wird.

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 Konzentrationswert erhöhte Trübe nach entsprechender Homogenisierung der Trennung fest — flüssig unterzogen wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Pufferbehälter, Fördereinrichtungen. Pumpen, Me<3- und Steuervorrichtungen, gekennzeichnet durch den Pufferbehälter (2) für die Trübe zum Teilen des eigpnbetrieblich anfallenden Filterkuchens, zu dessen Rückführung in den Arbeitsprozeß oder zur Einführung sonstigen Feststoffes, eine Fördereinrichtung (9), die Filter (13.42), die Fördereinrichtungen (16. 47), Homogenisierungsbehalter (4,17,30) zum Durchmischen der zu verarbeitenden Trübe, ferner durch ein Meßgerät (25) zur Ermittlung der Trübedichte durch Fühl- und Meßvorrichtungen (29, 36) zur Bestimmung der zur Konzentrationserhöhung notwendigen Feststoffmenge sowie durch eine mit diesen in funktionaler Verbindung stehende Steuervorrichtung (6), die die den Feststoff zudosierenden Geräte betätigt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter (2) für die Zuführung der Trübe über die Rohrleitungen (3, 24) mit dem Mischbehälter (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 der Feststoff fortlaufend, jedrch in wechselnden Mengen dem Mischbehälter (30) für Einstellung d°r Feststoffkonzentration aufgegeben wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mischbehälter (30) für Einstellung der Feststoffkonzentration 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 Fest stoffes mit einem Filter {42) und einem Behälter (28 für Feststoffspeicherung versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie, um von dem nach der Trennunj der Flüssigkeitsphase verbliebenen Feststoff die be nötigte Menge im Kreislauf behalten zu könner Einrichtungen (6. 7 bzw. 39,46, 45.47) für den Rück transport der zurückbehaltenen Feststoffmenge be sitzt.

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zur Einstellung der Feststoffkon zentration mit einem Dauermeßgerät (25), außer dem zur Zumischung von Feststoff mit einer an siel bekannten Dosiervorrichtung (27) und zu deren Be tätigung rna einem Steuerautomaten (26) versehei ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie einen Mischbehälter (28) besitzt, ir welchem die zur Dosierung und Versorgung de: Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 benötigte Fest stoffmenge als Vorrat gespeichert und dieser Fest stoff fortlaufend zu- und abtransportiert werder kann, wobei in dem Behälter (28) die an sich be kannten Niveau-Anzeigegeräte (44) zum Anlasser und Stillsetzen der Fördereinrichtung eingebau sind.