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Verfahren und Vorrichtung zur Ab trennung von Flüssigkeit aus einer
Suspension
Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Flüssigkeit
aus einer Suspension.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ab trennung von Flüssigkeit
aus einer Suspension, wie z.b. zur Entwässerung von Schlamma, Faserbrei u. dgl.
und insbesondere von Suspen5ionen, die aus Flocken von suspenuierten Teilchen bestehen.
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Es ist bekannt, eine Suspension dadurch zu entwässern, daß sie kontinuierlich
zwischen zwei Bändern zugeführt wird> die während der Trennung in der gleichen
Richtung entlang eines Strömungsweges angetrieben werden, und wobei mindestens ein
hand für die Flüssigkeit durchlässig ist, wenn diese auf ihrem Förderweg einem Quetscidruck
ausgesetzt wird. Bei diesen bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen werden die Bänder
mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben, wenn beide Bänder durch eine Antriebswalze
angetrieben werden wobei eine begrenzte Geschwindigkeitsdifferenz relativ z dem
Durchmesser der Antriebswalze und der Dicke der Suspension gegeben ist. Diese Geschwindigkeitsdifferenz
kann 1,5 t erreicilen, der sich daraus ergebende Schereffekt ist jedoch sehr klein
und unbedeutend.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu finden, durch die das Abtrennen von Flüssigkeit im Vergleich
zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen wirkungsvoller ausgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Suspension entlang verschiedenen Stellen des
Förderweges einem nach und nach höheren Auspressdruck sowie Scherkräften ausgesetzt
wird, die in Richtung des Förderweges wirken, indem die Bänder mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten angerieben werden.
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Es hat sich gezeigt, daß durch eine derartige erfindungsgemäße Verfahrensweise
eine wesentlich stärkere Abtrennungswirkung ffir Flüssigkeit
erreicht
wnd als wenn die beiden Maßnahmen, d.h. Pressung zur Scherkräfte, getrennt voneinander
angewandt werden. Für einige Suspensionen wurde sogar durch die Anwendung dieser
miteinander kombinierten Maßnahmen eine Verdoppelung der Wirkung festgestellt.
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lurch den Antrieb der bänder mit unterschiedlichen Gesc1iwindig-Keiten
wird die Suspension kontinuierlich umgewälzt und gefördert, so daß ständig neue
Teile der Suspension in Kontakt mit dem für die Flüssigkeit durchlässigen Band gelangen.
Der Brei, der durch den Auspressdruck gegen das durchlässige Band bzw. die durchlässige
bahn gepresst wSi, wird somit zu einem wesentlichen leil von dem i;ano wieder gelöst.
Diese Wirkung trägt zu einem wesentlichen Teil ru der verbesserten Abtrennung der
Flüssigkeit bei.
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Da die Suspension außerdem an verschiedenen Stellen des Förderweges
dem Auspressdruck ausgesetzt wid und außerdem mit einem von Stelle zu Stelle zunehmenden
Druck, ergibt sich auch eine verstärkte Auspressung der Suspension, da diese während
ihrer Förderung zunehrlielld eingedickt wird.
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ins hat sich gezeigt, daß bei einer Differenz von 3% zwischen den
Bandgeschwindigkeiten eine wesentlich gesteigerte Scherwirkung und damit Entwässerung
der Suspension erzielt werden kann. Eine optimale Abtrennung von Flüssigkeit ergibt
sich bei einer Geschwindigkeitsdiffernez von 5 - 20 %.
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Die Auswahl der Geschwindigkeitsdifferenz für eine optimale Abtrennung
von Flüssigkeit kann vorteilhaft in Abhängigkeit von der zu Behandelnden Suspension
erfolgen, d.h. in Abhängigkeit von ihrer Kompressibilität, ihres Flüssigkeitsanteiles,
ihrere Dicke zwischen den bändern usw. Bei einer Geschwindigkeitsdifferenz der Bänder
von mehr als 20% gleiten diese über die Suspension, ohne deren Umwälzung zu bewirken,
so daß sich eine verringerte Abtrennung von Flüssigkeit ergibt.
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Für die optimale Anpassung an die jeweilige Suspension kann die relative
Geschwindigkeit zwischen den Bändern bzw. die Geschwindigkeitsdifferenz
steuerbar
sein.
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Zur Durchführung des Verfaslrens wird eine Vorrichtung vorgescillagen
mit zwei endlosen, durch Walzen geführten Bändern, die mit ihren breiteren Seiten
einander zugekehrt sind und zwischen sich die Suspension einschliessen, wobei mindestens
ein Band für die Flüssigkeit durchlässig ist, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Führungswalzen einen in Antriebsrichtung der Bänder zunehmend abnehmenden
Durchmesser aufweisen und die Bänder mit zueinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten
antreibbar sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschieben.
Es zeigen: Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen einer Drahtgwebe-Presse in schematischer
Darstellung; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung nach
Fig. 1; Fig. 4 einen vergrö£erten ausschnitt aus der Fig. 3 zwischen zwei Quetschwalzen,
und Fig. 5 den gleichen Ausschnitt wie Fig. 4, in anderer Ausführungsform des Verfahrens.
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Bei der Dralltgel-;ebe-Presse nach den Fig. 1 und 2 läuft ein unteres
endloses Gewebeband 1 über eine Antriebswalze 2, eine Führungswalze 3 und eine Spannwalze
4. Ein oberes endloses Band 5 läuft über eine Antriebswalze 6 und eine Spannwalze
7. Eeide Bänder 1, 5 laufen gemeinsam über eine Anzahl von Walzen 8, 9, 10 und 11
in Richtung des Pfeiles A. Die Pfeile E und C kennzeichnen den Eintritt für die
nasse Suspension und den Austritt der entwässerten Suspension.
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Fig. 1 zeigt eine Drahtgewebe-Presse, bei der der Quetschdruck in
Richtung
von dem oberen Band 5 zu dem-unteren band 1 wirkt. Bei dieser Presse besteht das
obere Band 5 vorteilhaft aus einem für Flüssigkeit undurchlässigen Material, während
das untere band 1 aus Drahtgewebe besteht.
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Fig. 2 zeigt eine Drahtgewebe-Presse, bei der die auf die Suspension
wirkenden Quetschdrücke abwechselnd auf das untere oder obere Band gerichtet sind.
Diese Presse kann reclit untersclliedlich hinsichtlich der Art des gewebes, der
Walzen, des Sektorwinkels für den Kontakt des bandes mit den Walzen usw. ausgeführt
sein.
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Für die Abscheidung von Flüssigkeit muß notwendigerweise ein Band
aus einem rlaterial bestehen, das den Durchtritt der flüssigen Phase ermöglicht,
wie z.B. ein feinmaschiges Netz, Filz oder sogenanntes Drahtgewebe. Das zweite Band
muß nicht notwendigerweise für die flüssige Phase durchlässig sein und besten beispielsweise
aus Gummi, t-Ietall, Kunststoff od. dgl.
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Die Walzen können aus einem homogenen Material bestehen oder llohl
ausgebildet sein. Für eine leichte und wirksame Entfernung der ausgequetschten flüssigen
Phase sind die Walzen vorzugsweise perforiert und sie können außerdem so konstruiert
sein, daß die Flüssigkeit durch ihre Achsen abführoar ist.
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Anstatt der Verwendung von einzelnen Walzen S bis 11 von unterschiedlichem
Durchmesser, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, können auch Walzen mit gleichem
Durchmesser, z.B. zwei Walzen, in Gruppen angeordnet werden, deren Durchmesser der
Walzen sich von einer Gruppe zur anderen verringert. Solche Gruppen können vereinzelt
auch durch einzelne Walzen ersetzt sein.
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Das Beispiel nach Fig. 3 bezieht sich auf eine AusfXlrungsform, beispielsweise
eine Drahtgewebe-Presse nach Fig. 1, bei der nur ein Band, hier das Oberband 5,
an den Quetschwalzen anliegt, von denen die Walzen 9 und 10 als Beispiel dargestellt
sind.
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Wie bereits erwähnt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung
darin,
daß die Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Dies
ist in Fig. 3 an den Bändern 1 und 5 durch die Pfeile Vy und Vi angedeutet. Im dargestellten
beispiel werden die Bänder 1 und 5 durch die Antriebswalzen 2 und 6 angetrieben.
Durch Verstellung des Antriebs der Walzen 2 und 6 kann die Geschwindigkeitsdiffernez
zwischen den beiden Ländern und damit die Quetsch- bzw. Entwässerungswirkung den
Eigenschaften der Suspension angepaßt werden.
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In Fig. 3 sind außerdem sogenannte Quetschbereiche fur die Suspenion
angedeute, d.h. Bereiche, in denen das Band 5 an der Quetschwalze 9 oder der Quetschwalze
10 anliegt und eine .ntspannungs zone befindet sich entsprechend zwischen aen Walzen
D und 10. Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Teil dieser Entspannungsbereiche in einem
größeren Maßstab.
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Die Drahtgewebe-Presse nach Fig. 1 und 2 oder eine andere der zuvor
erwähnten Drahtgewebe-Pressen können auf verscXliedene Weise betrieben werden. In
einem Fall, bei dem das band an einer Quetschwalze anliegt, die sich mit höherer
Geschwindigkeit dreht als der Geschwindigkeit des anderen Bandes entspricht, wird
eine Erhöhung der Scherwirkung bzw. umwälzung der Suspension in dem Quetscilbereich
an der Quetschrolle erreicht. Im zweiten Fall, bei dem das äußere, nicht an der
halze anliegende band eine höhere Geschwindigkeit hat als das innere Band, wird
eine verringerte Umwälzung der Suspension in dem Quetschbereich erreicht. Im letzteren
Fall kann die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten so eingestellt werden daß
die Bänder die Quetsciirolle mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit passieren und
entsprechend die Suspension in dieser Quetschzone keinen anderen Kräften ausgesetzt
ist außer dem Quetschdruck.
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In beiden der vorerwähnten Fälle wird die Geschwindigkeitsdifferenz
dazu verwendet, um die Suspension zwischen den Bändern bei geringe Druck in den
Entspannungsbereich zwischen den Quetschwalzen umzuwälzen, so daß neue Teile der
Suspension in Kontakt mit dem Band oder den Bändern gebracht werden und die flüssige
Phase in der Suspension
passieren kann. Diese Umwälzung bewirkt
somit eine veroesserte Abtrennung von Flüssigkeit aus der Suspension.
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In den Fig. 4 und 5 ist diese Umwälzung schematisch mit Hilfe von
Pfeilen angedeutet, wobei Fig. 4 das Ausquetschen bei einer Geschwindigkeit von
vi>vy und Fig. 5 vy>vi zeigt.
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y 1 Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die
Entwässerung von Schlamm, der bei der Sedimentation in Abwasserreinigungsanlagen
entsteht.
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Beispiel: Es wurden drei verschiedene Arten von Schlamm A, A, B B
und C zwischen zwei Bändern entwässert, wobei der Schlamm einem konstanten Quetsclidruck
ausgesetzt wurde. Zuerst wurden die Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit und
anschließend mit einer Geschwindigkeitsdifferenz von 12 ° zueinander angetrieben.
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Die gleichen Arten von Scliamm wurden dann entwassert, indem sie nach
und nach einem steigenden Quetschdruck zwisciien den Bändern ausgesetzt wurden,
wobei zuerst die Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit und anschliessend mit einer
Geschwindigkitsdifferenz von 12 % angetrieben wurden. Es ergaben sich in 5 die folgenden
Verbesserungen bei der Entwässerung:
Prozentuale Verbesserung der
Lntwässerung Schlamm nur unter Scher- nur bei anstei- unter Scherwirkung bei einer
gendem Quetsch- wirkung und Geschwindigkeits- druck ansteigendem differenz von 12%
Quetschdruck A 0,5 14,4 27,0 B 4,8 16,8 26,0 C 1,2 28,0 37,0 Aus der obigen Tabelle
ergibt sich somit, daß bei der kombinierten Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen
eine wesentlich bessere Abtrennung von Flüssigkeit erreicht wird als bei aufeinanderfolgender
Anwendung der Einzelmaßnahmen.