DE2432937A1

DE2432937A1 - Sedimentations-vorrichtung

Info

Publication number: DE2432937A1
Application number: DE2432937A
Authority: DE
Inventors: Bo Forsell
Original assignee: Rederi Nordstjernan AB
Current assignee: Rederi Nordstjernan AB
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-09
Publication date: 1975-01-30
Also published as: JPS5070966A; SE378068B; AU7095374A; SE7309625L; NO742471L; FR2236541A1; FR2236541B1; NO137075C; GB1463380A; CA1035290A; NO137075B; NL7409273A; US3894955A; ZA744350B

Description

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Sedimentations-Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Sedimentations-Vorrichtung - oftmals auch als Schrägklärer bezeichnet - mit erhöhter Transportkapazität des Sedimentes mit einem Absatzbehälter und in diesem parallel oder praktisch parallel zueinander angeordneten, bezüglich der horizontalen Ebene geneigten Plattenelementen, die separate Absetzräume oder Passagen bilden, in denen eine Sedimentation unabhängig von der Sedimentation in anderen Absetzräumen erfolgt, sowie einer Auffangvorrichtung unterhalb der unteren Kanten der Plattenelemente zum Auffangen des Sedimentes.

Die Theorie der Trennung von Stoffgemischen auf Grund der Schwerkraft (Sedimentations-Trennung) besagt, daß der die Kapazität bestimmende Parameter in einem Absatz- oder Sedimentationsbehälter die zur Verfügung stehende Oberfläche ist, auf welcher sich die Feststoffe (das Sediment) absetzen können. Auf Grund dieser Theorie ist eine große Anzahl von verschiedenen, sogenannten Lamellen-Sedimentations-Vorrichtungen entwickelt worden» Die Absetzoder Sedimentationsoberfläche besteht in derartigen Vorrichtungen aus einer Anzahl von praktisch parallelen Plattenelementen oder Lamellen, die in einer geringen Entfernung zueinander angeordnet sind und eine bestimmte Neigung zur horizontalen Ebene aufweisen. Infolgedessen bestehen derartige Vorrichtungen aus einer Vielzahl von parallelen Sedimentationsräumen oder Sedimentationspassagen. Der Vorteil von derartigen Sedimentations-Vorrichtungen oder Lamellen-Vorrichtungen besteht darin„ daß die Absetz- oder Sedimentationsoberfläche pro Vorrichtungsvolumen um mindestens 10 mal größer ist als die Sedimentationsoberfläche eines üblichen Sedimentations tanks.

Um die Idee der Lamellen-Sedimentation in der Praxis durchführen zu können, mußten zwei grundlegende Probleme gelöst werden, und zwar:

1.) eine gleiche Verteilung des Zuflusses des Gemisches aus fester

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Phase und Flüssigkeit auf alle Absitz-Oberflächen muß gewährleistet sein (eine Lamellen-Vorrichtung kann dabei mehrere 100 Sedimentationsräume aufweisen) und

2.) die feste Phase, welche abgetrennt und auf den Plattenelementen absetzen gelassen wurde, muß kontinuierlich entfernt werden können.

Für die Lösung des zuerst genannten Problems sind zufriedenstellende Lösungen vorhanden, wohingegen im Hinblick auf fehlende Lösungen des zweiten Problemes sich in vielen Fällen die Notwendigkeit ergab, auf eine Lamellen-Sedimentation zu verzichten.

Für den Betrieb einer Lamellen-Sedimentationsvorrichtung, die frei von Störungen arbeitet, ist es wesentlich, daß die festen Teilchen, welche sich auf den geneigten Lamellen absetzen und dort einen Schmand oder Schlamm bilden, kontinuierlich fortgeführt werden, und zwar so schnell wie die Trennung erfolgt, weil andererseits die Vorrichtung nach einer kürzeren oder längeren Zeitdauer verstopft sein und eine Reinigung erforderlich werden würde.

Auf Grund der Schwerkraft erfolgt der Schlammtransport abwärts längs den Plattenelementen. Von Bedeutung für den Transport oder die Abführung des Schlammes sind dabei die Dichtedifferenzen zwischen der Schlammschicht und der Viskosität der Schlammschicht. Schlamm kann dabei als nicht Newtonsche Flüssigkeit bezeichnet werden. Von großer Bedeutung ist des weiteren der Reibungskoeffizient zwischen der Schlammschicht und den Plattenelementen.

Um einen ausreichenden Schlammtransport zu gewährleisten, werden Lamellen-Sedimentationsvorrichtungen aus Stoffen konstruiert, welche eine so weit wie möglich ebene und glatte Oberfläche gewährleisten. Des weiteren werden die Plattenelemente mit einem ausreichend großen Neigungswinkel bezüglich der horizontalen Ebene angeordnet.

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Diesbezüglich ist zu bemerken, daß die nützliche Oberfläche eines Plattenelementes gleich ist dessen Projektion auf die horizontale Ebene. Die Trennungs- oder AbScheidungskapazität eines Plattenelementes nimmt infolgedessen mit steigendem Neigungswinkel ab.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß Lamellen-Sedimentationsvorrichtungen oftmals nicht störungsfrei arbeiten, d.h. daß der Betrieb derartiger Vorrichtungen unterbrochen werden muß, und zwar als Folge einer Schlammverstopfung. Viele Schlämme der Abwasseraufbereitung und Schlämme, die bei Reinigungs-/-Eindickungsverfahren im Rahmen industrieller Prozesse anfallen, weisen eine starke Tendenz zum Verstopfen auf, d.h. sie weisen derart schlechte Transportqualitäten auf, daß in diesen Fällen Lamellen-Sedimentationsvorrichtungen nicht verwendet werden können.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Sedimentations-Vorrichtung mit erhöhter Transportkapazität des Sedimentes anzugeben, die besteht aus einem Absetzbehälter oder Sedimentationstank, parallel oder praktisch parallel zueinander angeordneten, bezüglich der horizontalen Ebene geneigten Plattenelementen, die voneinander getrennte oder separate Absetzräume oder sogenannte Passagen bilden, in denen eine Sedimentation unabhängig von der Sedimentation in anderen Absetzräumen erfolgt, sowie einer Auffangvorrichtung unterhalb der unteren Kanten der Plattenelemente zum Auffangen des Sedimentes.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Sedimentations -Vor richtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Plattenelemente in dem Absetzbehälter oder Absetztank in nicht steifer Verbindung angeordnet sind und daß die Plattenelemente über Elemente mit mindestens einem Vibrator für die Vibration der Plattenelemente mit Schwingungen praktisch nur in der Ebene der Plattenelemente gekoppelt sind.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß durch Anwendung derartiger Schwingungen oder Oszillationen und bei gleichzeitiger Ver-

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hinderung oder wesentlicher Verminderung einer Übertragung der Schwingungen oder Oszillationen auf den Absetzbehälter oder Sedimentationstank, die Transportkapazität der Sedimentations-Vorrichtung wesentlich erhöhtwerden kann, ohne daß dabei eine nachteilige Störung des Sedimentationsprozesses an sich erfolgt.

Mit einer Sedimentations-Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich Abscheidungen auf den Plattenelementen in vielen Fällen vollständig verhindern und im Falle von Verfahren mit starken Verstopfungstendenzen läßt sich eine Verstopfung mindestens während einer beträchtlich längeren Betriebsdauer im Vergleich zu den bisher bekannten üblichen Sedimentations-Vorrichtungen erreichen. Bei einer Sedimentations-Vorrichtung nach der Erfindung werden somit Maßnahmen getroffen, um gesteuerte Vibrationen oder Schwingungen zu erzeugen, um die Transportkapazität zu erhöhen, ohne dabei die Sedimentation an sich zu stören.

Die Vibrationen oder Schwingungen können -den einzelnen Sedimentationsverfahren angepaßt- kontinuierlich oder periodisch erzeugt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung einer Sedimentations-Vorrichtung nach der Erfindung sind die Plattenelemente in mindestens einer Verbund-Packung (compound package) angeordnet. Vorzugsweise ist jede dieser Packungen mit einem Vibrator gekoppelt. Des weiteren sind erfindungsgemäß die Plattenelemente (oder die Plattenelementpackung oder die Plattenelementpackungen) im Sedimentationstank oder Absetzbehälter auf einer erschütterungsfreien oder federnden Unterlage angeordnet oder erschütterungsfrei oder federnd im Sedimentationstank oder Absetzbehälter aufgehängt.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen in den Zeichnungen näher veranschaulicht. Im einzelnen sind dargestellt in:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht, teilweise aufgebrochen, einer Lamellen-Sedimentationsvorrichtung eines an sich bekannten Typs, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

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Fig. 2 eine weitere an sich bekannte Lamellen-Sedimentationsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, teilweise in Queransicht und teilweise im Längsschnitt;

Fig. 3 und 4 ein Querschnitt bzw. eine Ansicht vom rechten Teil der Fig. 3 einer Ausführungsform einer Sedimentations -Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Plattenelementpackung, welche in schematischer Weise in einer Lamellen-Sedimentationsvorrichtung entsprechend der Vorrichtung der Fig. 1 angeordnet dargestellt ist;

Fig. 5 und 6 schematisch weitere Ausgestaltungen von Plattenelementpackungen und einem Vibrator, der mit den Pakkungen gekoppelt ist und so konstruiert ist, daß er in einer Lamellen-Sedimentationsvorrichtung, beispielsweise des in Fig. 1 dargestellten Typs angeordnet werden kann.

Die Lamellen-Sedimentationsvorrichtung gemäß Fig. 1, die in einem Gestell oder Gerüst aufgehängt ist, besteht aus einem Sedimentationsteil 1 und einem Auslaßteil 2 in der Form eines Troges oder einer Wanne für das Sediment, welches aus dem Trog oder der Wanne mittels einer Pumpe 3 abgepumpt werden kann. Am Trog oder an der , Wanne befindet sich des weiteren ein Vibrator 4. Eine solche Vorrichtung ist an sich, beispielsweise aus der US-PS 3 794 167, bekannt.

Der Sedimentationsteil oder Absetzteil 1 besteht aus einer Vielzahl von Lamellen oder Plattenelementen 6, die in den Sedimentationsteil eintauchen oder hineinragen, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Die Plattenelemente sind geneigt zur horizontalen Ebene angeordnet und weisen U-förmige Abschnitte mit Querstegen 7 unter Bildung separater Sedimentations- oder Absetzräume auf. Die Sedimentation erfolgt in jedem Sedimentationsraum unabhängig von den anderen Sedimentations räumen in der Weise, daß die schwereren Partikel der Suspension auf die obere Oberfläche der Plattenelemente

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in jedem Sedimentationsraum sinken und daraufhin längs des geneigten Plattenelementes in den Trog oder in die Wanne gleiten, wohingegen die gereinigte oder geklärte Flüssigkeit gezwungen wird aufzusteigen und durch Auslässe im oberen Teil der Plattenelemente in Sammelbehälter 5 abzufliessen, welche auf beiden Seiten der Vorrichtung angeordnet und mit Abflußleitungen 8 versehen sind. Die Zufuhr der zu klärenden oder zu sedimentierenden Suspension in die Lamellen-Sedimentationsvorrichtung erfolgt über eine Verteilerkammer 9 mit einem Einlaßflansch oder einer Einlaßhülse 10.. Die Verteilerkammer 9 weist keinen Boden auf und erstreckt sich über sämtliche Sedimentations räume. Sie erstreckt sich auch zu einem gewissen Teil in die Vorrichtung. Eine derartige Verteilerkammer wird näher ebenfallsAn der bereits zitierten US-PS 3 794 167 beschrieben.

Die in Fig. 2 dargestellte andere bekannte Lamellen-Sedimentationsvorrichtung arbeitet nach dem sogenannten Gleichstromprinzip, d.h. Sediment und gereinigte Flüssigkeit fließen in der gleichen Richtung von einem nicht-dargestellten Einlaß über den Plattenelementen 6 durch die voneinander getrennten Sedimentationsräume nach unten zu voneinander getrennten Auslässen für das Sediment und die geklärte Flüssigkeit, welche an den unteren Kanten oder Enden der Plattenelemente angeordnet sind. Das Sediment gleitet längs der Plattenelemente nach unten in den Auslaßteil oder die Schlammkammer 2 und wird aus dieser abgepumpt, während die geklärte Flüssigkeit in einem Auffangbehälter in jedem Sedimentationsraum über dem Schlammabfluß aufgefangen wird. Die geklärte Flüssigkeit wird dann vom Boden eines jeden Auffangbehälters durch eine Leitung 13 abgezogen. Die Leitungen 13 aus jedem der Auffangbehälter münden in eine gemeinsame Abflußleitung 14, welche längs einer Seite der Vorrichtung verläuft. Auch die in. Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist an sich bekannt und wiad beispielsweise näher in der US-PS 3 5S2 554 beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 sollen lediglich demonstrieren, auf welche Typen von Sedimentations-Vorrichtungen die Erfindung beispielsweise an-

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wendbar ist. Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen sowie anderen Vorrichtungen können die Plattenelemente separat an den Vorrichtungswänden befestigt sein oder die Plattenelemente können zu einer oder mehreren Plattenelementpackungen zusammengesetzt sein, die sich in einem Rahmen befindet bzw. befinden und in diesem in der Lamellen-Vorrichtung angeordnet ist bzw. sind.

Eine derartige Packung von Plattenelementen ist schematisch in den Fig. 3 und 4 dargestellt, und zwar eingesetzt in eine schematisch dargestellte Lamellen-Sedimentationsvorrichtung des in Fig. 1 dargestellten Typs. Nur die Hälfte der Vorrichtung ist in Figur/dargestellt, wobei die Vorrichtung eine Plattenelementpackung aufweist. Die Plattenelemente 6 sind durch horizontale und geneigte Rahmenstücke 15 verbunden. Ein steifer Bügel oder ein steifes Querhaupt, bestehend aus den Seitenstücken 16 und einem mittleren U-förmigen Träger oder einer U-förmigen Schiene 17 ist am oberen Teil der äußeren Plattenelemente befestigt, z.B. aufgenietet. Ein unteres horizontales Rahmenstück 15 der Plattenelementpackung ist mit intermediären Gummielementen 18, die auf Trägerschienen 19 angeordnet sind, an den Wänden der Vorrichtung befestigt. Des weiteren liegt die rechte Kantenoberfläche (vgl. Fig. 3) des unteren Rahmenstückes 15 wie auch die rechte Kantenseite des oberen horizontalen Rahmenstückes 15 über intermediäre Gummielemente 18 auf der Wandoberfläche der Vorrichtung auf.

Die Schiene oder der Träger 17 weist einen Arm 20 auf, der sich aufwärts in Richtung der Längsverlängerung der Plattenelemente erstreckt. Auf dem freien Ende des Seitenarmes 20 ist eine Trägerplatte 21 befestigt mit einer TrägerjElathe für einen Vibrator 22, der-en Oberfläche sich in einer Ebene senkrecht zur Ausdehnung des Armes 20 ausstreckt. An der Schiene oder dem Träger 17^vist schließlich noch ein vertikaler Arm 23 befestigt, und zwischen dem Arm und der Trägerplatte 21 befindet sich ein Federglied 24, das sich senkrecht zum Arm 20 erstreckt.

Der Vibrator 22 erzeugt Schwingungen oder Oszillationen in Rich-

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tung des Armes 20 wie auch senkrecht hierzu. Die letzteren Schwingungen oder Oszillationen werden jedoch durch das Federglied 24 absorbiert, weshalb infolgedessen hauptsächlich nur Schwingungen oder Oszillationen in Richtung der Plattenelemente auf die Plattenelementpackung übertragen werden. Infolgedessen werden durch die besondere Anordnung des Vibrators Maßnahmen getroffen für den Transport lediglich der Längsschwingungen oder Längsoszillationen zu den Plattenelementen, wodurch in größtmöglicher Weise Sedimentabscheidungen auf den Plattenelementoberflächen vermieden werden und die Transportkapazität erhöht wird, während gleichzeitig durch Absorption der Querschwingungen oder Queroszillationen vom Vibrator keine oder praktisch keine Störung des Sedimentationsprozesses an sich erfolgt.

Die Schwingungen oder Oszillationen vom Vibrator sollen vorzugsweise eine vergleichsweise kleine Amplitude von weniger als 1 mm haben und vorzugsweise innerhalb des Frequenzbereiches von 25 bis 200 Hz liegen.

In den Fig. 5 und 6 sind andere Ausgestaltungen von Plattenelementpackungen, die mit einem Vibrator versehen sind, schematisch dargestellt.

Die Entfernung zwischen den Plattenelementen 6 kann beispielsweise durch Einsetzen der Plattenelemente in nicht dargestellte Aussparungen oder Einkerbungen in einander gegenüberliegenden Seitenwänden erreicht werden. Auch kann jedes Plattenelement mit Stegen oder Henkeln 25 längs der Längsseite des Plattenelementes (Plattenelement im Querschnitt U-förmig) versehen sein. Ist die Breite der Plattenelemente groß, so können solche Stege oder Schenkel 25 auch zwischen den Seitenkanten oder den Seitenrändern angeordnet sein.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung sind am Unterteil, wie auch am Oberteil rund um die Plattenelementpackung Verstärkungsringe 26 angeordnet.

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Fig. 6 veranschaulicht die Ausgestaltung eines Seitengestell-es und intermediärer Spannungseisen oder Spannungsschienen 28.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ist ein Vibrator oder ein mechanischer Hammer oder Klöppel 29 auf einer Schiene oder einem Träger 31 angeordnet, der wiederum an Seitenteilen 30 befestigt ist. Die Seitenteile 30 sind an dem oberen Versteifungsrahmen 26 fest angenietet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungs form sind entsprechende Seitenteile 30 an den oberen Teil 32 eines jeden Gestelltes 27 angenietet.

Um zu gewährleisten, daß die Vibrationen vom Vibrator auch auf jedes Plattenelement übertragen werden_s können die Plattenelemente mit den Stegen oder Schenkeln miteinander verklebt oder verschweißt (oder verschraubt oder vernietet) sein. Um ein jedes Plattenelement aus der Vorrichtung herausnehmen und inspizieren zu können, besteht lediglich die Möglichkeit, die Stege oder Schenkel auf einer Seite des Plattenelementes zu verkleben oder zu verschweißen (oder zu verschrauben oder zu vernieten). Aus diesem zuletzt genannten Grunde hat sich die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform mit den Seitenrahmen 2 7 und den Spannungseisen 28 besonders bewährt. Werden die Plattenelemente, wie bereits dargelegt, in Rillen oder Aussparungen der Seitenwände eingesetzt, so kann ein Verkleben oder Verleimen durch eine bündige Anpassung zwischen den Kanten der Plattenelemente und den Aussparungen oder Rillen ersetzt werden. Auch in diesem Falle jedoch ist es möglich, ergänzend zu kleben oder zu verschweißen.

Der schematisch dargestellte Vibrator 29 ist derart angeordnet und ausgestaltet, daß nur (oder hauptsächlich nur) Oszillationen oder Schwingungen in Richtung der Plattenelemente auf die Plattenelemente über die Seitenteile 30 übertragen werden. Der Vibrator kann dabei eine Form haben und angeordnet sein,wie in denfig. 3 und 4 dargestellt ist. Um eine gleiche Verteilung der Schwingungen oder Vibrationen zu erreichen und um zu verhindern, daß Schwin-

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gungen oder Vibrationen auf die Wände der Lamellen-Vorrichtung oder andere Teile in der Vorrichtung übertragen werden, welche irrelevant für die Transportkapazität sind, kann die Plattenelementpackung gemäß Fig. 5 und 6 in der Lamellen-Vorrichtung auf einem federnden oder schwingungsfreien Träger angeordnet sein, z.B. Gummielementen 18, gemäß Fig. 3 und 4. Andererseits kann die Plattenelementpackung der Fig. 5 oder 6, wie auch die Plattenelementpackung, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, mittels Federelementen in der Lamellen-Vorrichtung auf- oder eingehängt sein.

Die Plattenelementpackungen gemäß Fig. 5 und 6 weisen eine besondere Form auf, um in einer Lamellen-Sedimentationsvorrichtung gemäß Fig. 1 angeordnet werden zu können. Die Einlasse für jeden Sedimentationsraum für die Suspension bestehen hier aus öffnungen 33, von denen nur wenige dargestellt sind.

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Claims

243293? Patentansp rüche

1. Sedimentations-Vorrichtung mit erhöhter Transportkapazität des Sedimentes mit einem Absetzbehälter und in diesem parallel oder praktisch parallel zueinander angeordneten, bezüglich der horizontalen Ebene geneigten Plattenelementen, die separate Absetzräume oder Passagen bilden, in denen eine Sedimentation unabhängig von der Sedimentation in anderen Absetzräumen erfolgt, sowie eine Auffangvorrichtung unterhalb der unteren Kanten der Plattenelemente zum Auffangen des Sedimentes, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente (6) in dem Absetzbehälter in nicht steifer Verbindung angeordnet sind und daß die Plattenelemente (6) über Elemente (16,1 7,20, 24;31,30) mit mindestens einem Vibrator (22,29) für die Vibration der Plattenelemente (6) mit Schwingungen praktisch nur in der Ebene der Plattenelemente (6) gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente (6) zu mindestens einer Plattenpackung vereinigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Packung mit einem Vibrator (22,29) gekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente (6) oder die Packung von Plattenelementen in dem Absetzbehälter auf einem federnden oder erschütterungsfreien Träger (18) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

• zeichnet, daß die Plattenelemente (6) oder die Packung von Plattenelementen in dem Absetzbehälter erschütterungsfrei aufgehängt sind bzw. ist.

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