DE2541147A1 - Verfahren und vorrichtung zum eindicken von trueben - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum eindicken von trueben

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DE2541147A1 DE19752541147 DE2541147A DE2541147A1 DE 2541147 A1 DE2541147 A1 DE 2541147A1 DE 19752541147 DE19752541147 DE 19752541147 DE 2541147 A DE2541147 A DE 2541147A DE 2541147 A1 DE2541147 A1 DE 2541147A1
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Description

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UiIJ VORRICHTUNG ZUM KEi)ICEUiT VÖL
Die Aufgabe, Grüben, d.h, flüssige Schlämme oder körniges, stückiges festes Material enthaltende Flüssigkeiten auf— zukonzentrieren (einzudicken), besteht auf vielen Anwendungsgebieten in der Industrie. Ein solches Gebiet ist zum Beispiel das Gebiet der hydraulischen Fördervorrichtungen. Besonders bei Förderung über große Entfernung oder in große Hubhöhe, d.h. bei hohen Betriebsdruck und der Verwendung von Hubstationen wird die Wirtschaftlichkeit von der Diente des su transportierenden Schlatmaes beträchtlich beeinflußt.
A 847-2ö49 KL
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Bei einem, großen Teil der bekannten and in der Industrie an— gewenaeten Vorrichtungen zum Eindicken von Trüben bemüht man sich, die Anreicherung der festen Phase in einem Teil der flüssigen Phase unter Ausnutzung des Dichteunterschiedes zwischen den festen Stoff und der Flüssigkeit durch Absetzen ouer aittels anderer, auf die festen Teilchen und aie Flüssigkeit vorschieden wirkender iaassenkrafte zu erreichen. Diese «Γ ir klingen kommen im allgemeinen im Bereich größerer Teilchenmaße gut zur Geltung, jedoch werden mit abnehmendem Teilchenmaß schwächer, alin weiterer liachteil der auf di=se ."/eise arbeitenden Trübeeinuickungsvorrichtungen besteht darin, daß sie die eingebrachte Trübe in zwei Teile teilen, nämlich in eingedickue xxüb^ (Schlamm) und verunreinigtes Wasser, welches letztere weiteren ;:ι·. chanischen Reinigungssohritten unterzogen weraen tauß, bevor es in offene Gewässer abgelassen oder in einen technologischen Prozeß zurückgeführt werden kann,
Dur cn die Anwendung von Filtern kann das 7/asser in den Reinheitsvorschriften entsprechender tfeise gereinigt werden, jedoch setzt sich der in der Trübe enthaltene Feststoff bei dieser Arbeitsweise auf der Oberfläche des FiItex's ab und dies führt, besonders beim Filtrieren konzentrierter Trüben, zu einer schnellen Verstopfung der Filterfläche. Die Filter werden im. allgemeinen durch Wasserspülung gereinigt, und dieser Arbeitsgang erfordert die Stillegung des Filters sowie sonstige Umschaltungen, weswegen Filtervorrichtungen für dicke Trüben nicht in wirt schaft lic her Weise eingesetzt 7,/erden können.
Zur Vermeidung der geschildorten Nachteile wird erfindungs— gemäß das Eindicken der Trübe entweder so durchgeführt, daß die Strömungsgeschwindigkeit auf der Trübeseite des Filters zum Entfernen der auf der Filterfläche festgehaltenen Teilchen ausreichend groß und die Vorrichtung demnach selbstreinigend ist, wodurch ein Rückspülen selten oder überhaupt nicht erforderlich ist, oder aber die Filterelemente werden in Gruppen angeordnet, von denen immer nur jeweils eine rückgespült wird, während die restlichen ungestört arbeiten und auf diese WäJLse
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die Arbeit der gesamten Vorrichtung kontinuierlich ist. Die beiden genannten Methoden können auch gemeinsam angewendet werden, die Vorrichtung kann demnach selbstreinigend sein und gleichzeitig die beschriebene Gruppenaufteilung zeigen.
Auf die geschilderte ^eise kann mittels Filtrieren aus der ■I'rabe reines Wasser gewonnen werden, welchea ohne jede weitere Behandlung in Flüsse oder Seen abgelassen oder anderweitig verwertet werden kann; trotzdera ist die Vorrichtung entweder infolge ihrer Selbstreinigungsfähigkeit oder infolge dessen, daß immer nur eine Gruppe der Filter durch Rückspulen gereinigt werden muß, auch bei dicken Trüben zum kontinuierlichen Betrieb geeignet.Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung können verschiedene iypen von Filterelementen verwendet werden. Als außerordentlich vorteilhaft hat sich die Verwendung von perforiertenj außen mit Stoff überzogenen Metallrohren erwiesen. Vorteilhaft ist auch die Anwendung von lediglich aus einem Keramikrohr bestehenden FiltenelenientenCFilterkerzen)·
Die erfindungsgemäße Vox^richtung zum Eindicken von Trüben kann infolge ihrer Konstruktion und ihrer Betriebseigenschaften auf zahlreichen Gebieten angewendet werden und bringt eine Verbesserung der wirtschaftlichen und Umweltsschutz— technischen Bedingungen mit sich. Besonders ist die hydraulische Förderung zu ervi ahn en, deren Wirtschaftlichkeit durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart gesteigert werden kann, daß diese Art der Förderung sich gegenüber anderen Fördermethoden als wettbewerbsfähiger erweist. In diesem Falle arbeitet die erfindungsgemäße Trübee±ndickvorrichtung als Element einer komplexen Anlage, deren Wirtschaftlichkeit sie entscheidend beeinflußt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen naher erläutert, Figf 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 stellt die Vorrichtung schematisch dar, während in Fig. 3 das zum gruppenweisen Rückspulen erforderliche Rohrsystem gezeigt ist und
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Fig, 4 die Reihenschaltung von taehreren der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei Verwendung in einer hydraulischen Förderanlage darstellt.
In Fig. 1 ist der schematische Schnitt durch eine Ausführungsfoim der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Konstruktion dieser Ausführucgsform ermöglicht einesteils die beschriebene Selbstreinigung, zum anderen ist sie auch für das gruppenweise erfolgende Rückspülen eingerichtet, obwohl sowohl die Selbstreinigung allein wie auch das gruppenweise Rückspülen allein schon ausreichend sein kann, die erfindungsgemäße kontinuierliche Funktion zu ge~ währleisten. Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt das zum gruppenweisen Rückspülen erforderliche Rohrsystem in seiner Schaltanordnung, und Fig. 4 stellt die Reihenschaltung von mehreren der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei Verwendung in einer hydraulischen Förderanlage dar.
Wie aus den die prinzipielle Konstruktion darstellenden Figuren 1 und 2 hervorgeht, hat. das Gehäuse 1 eine sich kegelförmig verjüngende Gestalt. Das Gehäuse wird in Längsrichtung von der Trübe durchströmt. Die für die gesamte senkrecht nach unten strömende Trübemenge dimensionierte Eintrittsöffnung 8 befindet sich am oberen Ende des Gehäuses, während die der Menge an eingedickter Trübe entsprechende Austrittsöffnung 9 an dem verengten Teil, d.h. unten angebracht ist.
Die in dem Gehäuse 1 angeordneten rohrförmigen Filterelemente 2 bestehen aus den an ihrer kegelförmigen oder zylinderman— telförmigen Oberfläche ausgebildeten Filterflächen. In den Fig. 1 und 2 sind kegelförmige Filterelemente dargestellt, in Fig. 3 werden die drei Gruppen der Filterelemente nur durch je einen Ereis angedeutet. Das untere Ende der Filterelemente ist geschlossen, oben schließt sich an sie das das filtrierte Wasser ableitende uohrsysteni 10 an. Die senkrechte Anordnung des Gehäuses 1 und der Filterelemente ist unter dem Gesichtspunkt des Funktionsprinzips vorteilhaft,
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Öedoch kann In begründeten Fällen, auch elno andere Anordziung gewählt werden.
Qualität, Material und Größe der Filterelemente sowie Form und Maße des Gehäuses werden den jeweiligen betrieblichen beiständen entsprechend gewählt, wichtig ist nur, daß die Flüssigkeit entlang der Filterelemente 2, d.h. parallel zu άοη Filterflächen mit dem notwendigen Druck und einer Geschwindigkeit strömt, daß sich auf den Filterflachen nach Höflichkeit keine Festsubstanz abscheiden kann beziehungsweise daß die Trübe eventuell abgelagerte Feststoffteilchen mit sich reißt. Aus der Austrittsöffnung 9 tritt die eingedickte !Trübe aus, durch das Rohr system 10 entfernt sich das reine Wasser, Während die Trübe demnach an der Filterfläche entlang strömt, bewegt sich das aus der Trübe austretende reine Wasser senkrecht zu der Filterfläche und gelangt in das Innere des Filterelementes.
Als iiaterial der Fi It er fläche kommen Textil-, Kunststoffoder Drahtgewebe, ferner poröse Keramik, LI et all, Kunststoff usw. oder deren Kombination in Frage. Auen das Maß der Porosität ist variabel und wird der jevjailigen konkreten Aufgabe entsprechend gewählt.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform mit den in dem sich kegelförmig verengenden Eindickgefäß angebrachten kegelförmigen Elementen ermöglicht eine praktisch konstante Strömungsgeschwindigkeit entlang der äußeren Seite der Filterflächen. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil sie eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung, einheitliche Verhältnisse gewährleistet. Die Selbstreinigung der Filterflächen kann jedoch auch mit abweichenden, zum Beispiel mit zylinderförmigen Filterelementen und einer anderen Form des Eindickbehälters erreicht werden. Eine annähernd gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung kann zum Beispiel mit in einem sich stufenweise verschmälernden Gehäuse angebrachten zylinderförmigen Filterelementen verwirklicht werden, deren Zylinderdurchmesser sich stufenweise ändernt. In diesem Falle ist natürlich die Vorbedingung der Funktion, daß auch die kleinste der auftretenden Geschwindigkeiten den zur
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Selbstreinigung erforderlichen »7ert erreiont.
'■■lemi sich am' j.en Filterflächen aus einem beliebigen Grunde Ablagerungen bilden, so steigt dadurch die Geschwindigkeit der !i'2?ube in deui Gehäuse an und dies wiederum fördert die reiuigende »/irkung, d.h. die Selbstreinigung erriälu sicn selbst aufrecht ueZlen^u^^alse reguliert sich selbst.
Zur 3aubor haltung der ii'ilterflächen stent neben dem Selbstx-eiriigungsproz^ß noch die ira kontinuierlichen Betrieb anv;endbare -iückspüTvorrichtun^ zur 'Verfügung, bei der die Ableitung der FiIt er elemente ^rup^envjeise zusansengefaßt ist; die Zaai der xuleraente der Gruppen is υ ungefähr gleich.
Sei einer anderen Ausfuhrungsform der ürfindung ist die Anaalil der L'iltex*elenente verhaltnisoiäßig klein, und die Elemente können einzeln, unabhängig voneinander gereinigt werden. Das wort "Gruppe" in der vorliegenden Beschreibung ist; demnach so zu verstehen, daß die Gruppe aus einea oder mehreren Elementen bestehen kann.
In den Fig. 2 und 3 sind drei derartige 'Siementgruypen dargestellt, die durch Zusammenfassen der benachbarten Elemente zu Stande kommen. Bei der Ausbildung der elementgruppen ist die Ii achbar schaft jedoch nicht Bedingung. Die durch aie ¥ilterxlachen, der zu einer Gruppe gehörenden iülemente hindurchtretende klare Flüssigkeit gelangt in die Ableitung der Gruppe. Die Ableitung führt durch die Schließkonstruktion 5 und' aie Mengenmesser 6 hindurch in die gemeinsame Sammelleitung 11.
Die Reinheit beziehungsweise der Verstopfungsgrad der Filterflächen wird wahrend des Betriebes kontinuierlich kontrolliert, indem der Widerstand der ffilterzläche und die durchgelassene Flüssigkeitsmenge gleichzeitig gemessen werden. Der Widerstand der Filterfläche ergibt sich als die Differenz zwischen dem an dem auf das Gehäuse 1 montierten Druckmesser
3 und dem an dem in die Gruppenleitung eingebauten Druckmesser
4 angezeigten Wert. Die irlüssigkeitsmenge wird mittels des in die Gruppenleitung 6 eingebauten Mengenmessers bestimmt.
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Der Widerstand der ü'ilterfliiche ist charakteristisch für das Ausmaß der darauf befindlichen Ablagerung. Auf diese ,/eise können die Parameter der Notwendigkeit der Reinigung fixiert werden, und das An- und Anschalten des Heinigungsvorganges ist automatisierbar.
Die Reinigungsvorrichtung wurde auf G-rund der Erkenntnis konstruiert, daß zUjl scüuu^.en und -virksaraen Reinigung der i'ilterflachen ein fluktuierender Rückspülstrom notwendig ist, d.h. die kurzzeitige, sich wiederholende stoßartige wirkung einer größeren v/assersenge. Die Rückspülung erfüllt aeiaentsprechend in einem (auf dar Zeicnnung nicht dargestellten) Behälter, in dem ein höherer Druck aufrecin;erhalten wird als der Betriebsdruck des üinuickbehälters. Der Druckunterschied zwischen Rückspülbehälter und üindickbehälter ist gleich dem zur Reinigung der ?ilterflächeii notwendigen sog. Rückspüldruck. Das Fluktuieren des Rückspüldruckes kann zum Beispielso erreicht werden, daß sich über dem Wasser in dea Rückspülb ehält er hochkotnprimierte Luft befindet, d.h. nach dem plötzlichen Strömen des Spülwassers der Druck plötzlich absinkt, worauf üer üehäluer mit Druckluft aufgefüllt wird, usw.
Wenn bei 7ersto£>fung einer Slementgruppe der Mengenmesser 6 ein Absinken der Menge an reiner Flüssigkeit anzeigt und eier Druckunterschied zwischen dem Druckmesser 3 des Eindickbehälters und dem Druckmesser 4 der betreffenden Elementgruppe wächst, so wird die Schließkonstruktion 5 der betreffenden Gruppe geschlossen und sofort anschließend die Armatur 7 geöffnet, die die jllle me nt gruppe mit der Spülleitung 12 verbindet. Sowohl diese wie auch die folgenden Arbeitsgänge beim Rückspülen können ganz oder teilweise automatisiert werden, denn die gemessenen Parameter sind für diesen Zigeck ausreichend.
Mittels der beschriebenen Arbeitsgänge ist die zu reinigende Elementgruppe an die aus dem nicht dargestellten Rückspülbehälter kommende Spülleitung 12 angeschlossen, die beiden
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anderen Slementgruppen arbeiten indessen ungestört weiter. Während der Zeitdauer der stmßartig pulsierenden Reinigung tritt durch die Austrittsöffnung einesteils die durch die Filterwirkung der beiden arbeitenden Elementgruppen eingedickte Trübe und zum anderen der bei der Reinigung (dem Rückspulen) der dritten Elementgruppe abgelöste feste Stoff aus. Dies hat den Torteil, daß das beim Filterreinigen anfallende Material keine besondere behandlung erfordert, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist.
Nach dem mittels aufeinander folgender,stoßartiger Reinigungsschläge duiengeführten wirksamen und schnellen Rückspülen wird die Verbindungsarmatur der entsprechenden Elementgruppe wieder geschlossen und die Schließkonstruktion 5 geöffnet. Auf diese weise wird die gereinigte Elementgruppe erneut in Betrieb gesetzt.
In Fig 4 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Trübeeindickungsvorrichtung in einer hydraulischen Förderanlage dargestellt. Außer auf tuen Gebieten der Mineralaufbereitung und der Wasserreinigung kann der erfindungsgemäße Trübeeindicker auch bei den hydraulischen Förderanlagen für große Entfernungen oder für hohe Drücke eine wichtige Aufgabe erfüllen. Die Wirtschaftlichkeit dieser Förderanlagen wird bei vielen bekannten Ausführungen schon von vornherein dadurch belastet, daß die aus den Produktionsanlagen oder sonstigen technologischen Einheiten austretende Trübe zu dünn ist und bei ihrer Förderung durch Rohrleitungen der Transport der als Ballast zu betrachtenden Flüssigkeit Mehrkosten verursacht.
Die Anwendung des Trübeeindickers kann diese Verhältnisse ändern. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird im Falle einer Trübe dünnerer Konsistenz als dies dem Transportoptimum entspricht, aus dem Trübebecken 13 mittels der Trübepumpe 14 der Trübestrom durch den Trübeeindicker 15 hindurchgeleitet. In dem Trübeeindicker I^ wird die überflüssige Flüssigteitsmenge ausfiltriert und gelangt von dort mit einer für die Rückführung in den betrieblichen Kreislauf geeigneten
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.Reinheit in das Becken 16. Dadurch wird einesteils die Eenge des überflüssigen Wassers vermindert, zum anderen bietet sich eine Möglichkeit, die mengenmäßigen Schwankungen der aus den technologischen Tor richtungen ankommenden Trüb einenge auszugleichen, indem aus dem Becken 16 bei Bedarf Flüssigkeit in den Trübebehälter 13 geleitet wird, uno. auf diese //eise also kein zusätzliches Wasser von außen benötigt wird.
Die eingedickte Trübe, deren Konsistenz nun für einen wirtschaftlichen Transport geeignet ist, gelangt in uie förderpumpe 17 (oder einen Dosierer), Diese Geräte haben im allgemeinen die gemeinsame Eigenschaft, die eintretende Trübe mehr oder T.:eniger zu verdünnen: die Trübepumpen durch aus den Spalt- und Stopfbuchsenspülungen stammende Flüssigkeitsmengen, die zyklischen Dosiervorrichtungen durch aus sonstigen Spülvorgängen stammende Wassermengen. Bei Verwendung des «rfindungsgemäßen Trübe eindickers verliert diese durch u.ie Spülwässer auftretende Verdünnung ihren störenden Charakter, •aa der Bindickungsgrad so gewählt wird, daß sich der optimale Verdünnungsgrad einstellt. Außerdem wird keine äußere quelle für das Spülwasser benötigt, sondern dieses wird der Trübe selbst entnommen.
In Fig. 4 ist eine mit Hubstationen arbeitende hydraulische Förderung gezeigt, bei der Hubhöhe und Entfernung die in einer Stufe überbrückbaren Werte überschreiten, viird am Ende des Transport1extungsabschnittes 18, der sich an die Förderpumpe 17 anschließt, eine weitere Trübeeindickvorrichtung 19 verwendet, so ermöglicht dies eine sehr vorteilhafte Lösung: die Hubvorrichtung 20 kann selbst im Falle bedeutender Abschnittslängen beziehungsweise Hubhöhen unmittelbar an die Förderleitung angeschlossen werden. Dies war bisher im allgemeinen nicht möglich, da die zeitliche Einheitlichkeit der Strömung in den zwei Rohrabschnitten nicht gewährleistet werden konnte. Die xDindickvorrichtung 19 kann jedoch die sich aus Schwankungen der ankommenden Trübemenge ergebende zusätzliche Flüssigkeitsmenge auf der Flüssigkeitsseite aufnehmen und in den Übergangsspeicher 21 leiten, von
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ν.'ο aus sie zum Ausgleich uöi· StrökungsücLwankungen in dein nachgeschalteten Abschnitt in die Hubvorrichtung 20 eingegeben werden kann.
Die bei Hubstationen allgemein angewendete Lösung, zwischen den ersten und den zweiten i\ ohr leitungs ab schnitt einen Trübebehälter mit freier Oberfläche einzubauen, kann auf diese ./eise umgangen werfen. !Durch ciie Eindickvoriicntung ly wird gleichzeitig der Bedarf an Spülflüssigkeit für die Hubvorrichtung abgenommen, ohne daß »/asser voa außen zugeführt wird.
An der iiijfangsstation am ünde der Förderleitung wird die Trübe durch die Eindickvorrichtung 22 auf den technologisch möglichen Maximalwert eingedickt. Dadurch kann die Vorrichtung, die schließlich zum brennen der festen von der flüssigen Phase benötigt wird und deren G-röße von der Durchsatzmenge abhängt, klein und platzsparend gewählt -werden. Dies bedeutet eine beträchtliche Verminderung der Investitionskosten.
Gemäß der obigen Beschreibung sinu. die Förderpumpe 1? uivd allgemein alle dem Transport der Flüssigkeit dienenden drucksteigernden Organe der gesamten Vorrichtung so angeschlossen, daß ihr Niederdrückten mit den Ausgang der Filtriervorrichtung in Verbindung steht und sie ihr Spülwasser aus der .tie i nw as s er leitung der gleichen Filtriervorrichtung erhalten. Bei dieser Lösung ist vorteilhaft, daß Trübe und klares iVasser kontinuierlich strömen können, und demnach nicht die Notwendigkeit besteht, die Trübe aus dem Strom zu entnehmen und in einen Trübespeicher zu leiten.
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Claims (1)

  1. -ii- 2541K7
    Pat eu t cuispriiche
    1. Verfahren zuin Eindicken von Trübon mittels Filtrieren, dadurch gekennzeichnet, daß man die einzudickende Trübe an in einem Gehäuse untergebrachten Filterelementen vorzugsweise parallel zu den Filterkuchen mit einer Geschwindigkeit entlangströmen läßt, die zur Entfernung der auf den FiIbei'flachen abgelagerten Teilchen beziehungsweise zum Verhindern der Ablagerung genügend groß ist.
    2* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem zum Durchleiten der einzudickenden Trübe geeignetem Gehäuse (l) parallel zueinander oder in Richtung der Strömung gegeneinander geneigt angeordnete Filterelemente (2) enthält, deren Innenraum mit die filtrierte klare Flüssigkeit ableitenden Leitungen oder einem Rohrsystem (10) verbunden ist, und das mit einer Eintiittsöffnung (8) für die einzudickende Trübe und einer Austritt soff nung (9) für die eingedickte Phase versehene Gehäuse in Richtung der Austrittsöffnung enger werdend ausgebildet ist.
    3>. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente oder Filterrohre in Richtung der Austritt soff nung (9) enger v/erdend ausgebildet sind.
    4. Vorrichtung zum Sindicken von Trüben durch Filtrieren, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem zum Durchleiten der einzudickenden Trübe geeigneten Gehäuse rohrförmige, in zwei oder mein- Gruppen angeordnete Filterelemente enthält und jede dieser Gruppen unabhängig von den anderen mit einer Rückspülvorrichtung versehen ist.
    p. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Leitungen des die filtrierte (reine) Flüssigkeit führenden Rohrsy^tems (1O) ein den Druck der filtrierten Flüssigkeit in der zugehörigen Filterelement-Gruppe anzeigender Druckmesser (4), eine Schließkonstruktion (5) und ein die Menge der von der Filterelement-Gruppe gelie-
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    fernen Flüssigkeit anzeigender tiengenmesser (6) befinden, au dein Gehäuse (l) ein den Druck der Trübe anzeigender Druckmesser (3) gehört und die Leitungen des Rohrsystems (lO) vorzugsweise in eine gemeinsame Sammelleitung (ll) münden.
    6. Hydraulische fördervorrichtung mit zwei oder mehr nacheinander geschalteten druckerhöhenden Stationen, dadurch jekemnzeichnet, daß die Filtervorrichtung gemäß Anspruch so an die einzelnen Stationen angeschlossen ist, daß der liieaerdruck-Q-'rübeeinlaß der druckerhünenden Station an den Ausgang der Filtervorrichtung und die Spülwasserleitung der Station an die Reinwasserleitung der gleichen Filtervori'icfitung angeschlossen ist.
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    '3
    Leerseite
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